Вот уже более века человечество интересует такое устройство, как телепорт. Это устройство, которое произвело бы техническую революцию в области транспорта и не только. Появилась бы возможность исследовать химический состав поверхности отдаленных планет солнечной системы и их атмосферу. А главное – увеличение скорости доставки почтовых отправлений. Потенциальным аналогом телепорта, по мнению автора, является 3D-копировальный аппарат, состоящий из 3D-сканнера и 3D-принтера.
3D-сканнер позволяет полномасштабно исследовать телепортируемый, а точнее сказать, копируемый предмет – его химический состав и физические свойства на молекулярном уровне. Результат сканирования в виде массивов данных по радиоканалу передается на компьютер, который его анализирует и формирует компьютерное 3D-изображение предмета с учетом составляющих его материалов. Таким образом, система имеет информацию о каждой молекуле, входящей в состав рассматриваемого предмета.
Далее информация поступает на 3D-принтер, который осуществляет поатомную сборку предмета. Основа 3D-принтера – массив кантилеверов (рис. 1). Каждый кантилевер представляет собой иголочку, способную захватить определенный атом и «поставить» его на нужное место. Так из атомов формируется молекула, а из молекул – предметы. Одно из возможных изображений кантилеверов приведено на рис. 2. Для примера возьмем процесс передачи грунта с поверхности планеты солнечной системы Венера. Венера привлекательна тем, что она является «близнецом» Земли. Хотя у ее поверхности температура достигает 475ºС, что вызвано парниковым эффектом. Допустим, беспилотный летательный аппарат достиг поверхности Венеры. Транспортное средство, состоящее из высокоэнергоемкой огнеупорной керамики несет на себе 3D-сканнер, который сканирует элемент грунта. Информация передается на землю. В результате 3D-принтер создает аналог грунта планеты на земле.
Проблема данного вида сканирования состоит в том, что могут существовать вещества, которые пока неизвестны науке. Также существует несколько видов полей, взаимосвязь которых также необходимо учитывать – электромагнитное, тепловое, звуковое, оптическое, а также поле механических перемещений. Таким образом, 3D-сканнер оснащен несколькими видами датчиков.
Примеры 3D-сканнеров присутствуют в таких зарубежных фильмах, как «Чужой против хищника» и «Сорвиголова». В фильме «Чужой против хищника» тепловое состояние пирамиды отображалось на экране компьютера мистера Вейланда. Наиболее нагретые области 3D-модели пирамиды изображались красным светом. «Холодные» области изображались «холодными» цветами. В фильме «Сорвиголова» главный герой, не обладая зрением, видел, основываясь на звуковых явлениях. Звуковые волны, присутствующие в пространстве, отражались от окружающих предметов, что позволяло молодому человеку «видеть».
Прототипом 3D-принтера может являться 3D-принтер, разработанный Z-корпорацией. Однако данный тип принтера формирует предмет из полимерного материала. В данной же работе предлагается изготовить систему, которая способна учитывать материал предмета.
Сдерживающим фактором для использования массива кантилеверов в качестве 3D-принтеров является аналог закона Мура для устройств нано- и микросистемной техники. Данный закон применительно к массивам кантилеверов может быть сформулирован следующим образом: «Количество кантилеверов на единице площади удваивается каждые полтора года». В настоящее время для того, чтобы осуществить поатомную сборку предмета, размером с 10-копеечную монету, необходимы временные затраты около 30 лет.
Однако наука не стоит на месте и для того, чтобы ускорить развитие технологий производства рассматриваемого 3D-копировального аппарата, необходимо создавать производственную базу для выпуска массивов кантилеверов повышенной плотности.
В будущем благодаря 3D-копировальным аппаратам производство будет безотходным. Фабрика будет производить продукцию, необходимую людям быстро и качественно. Инвестиции в создание подобных фабрик будут гигантскими – от 100 до 250 млрд. у.е. Однако окупаемость за первый же год подобного предприятия очевидна.
Следующим этапом в развитии 3D-копировальных аппаратов будет копирование здоровых органов и тканей здорового человека для пересадки людям, которые в этом нуждаются. Обработка ран и регенерация утерянных конечностей – более не будет проблемой.
Далее возникнут общественные разногласия по поводу вопроса копирования человека. В результате создания данной технологии появится возможность воплотить в реальность идею телепорта, однако, в результате телепортации «сканируемый» человек сохранится. Таким образом, появится 2 абсолютно одинаковых человека. Данный вопрос необходимо будет детально проработать на предмет того, будет ли жизнеспособна живая «копия» человека и каков будет его социальный статус.
А главное, 3D-копировальный аппарат позволит реализовать свои творческие идеи многим людям. В будущем человеку достаточно будет освоить компьютерную программу, чтобы реализовать любую свою материальную мечту.
В общем, предлагаемая система имеет следующую структуру (рис. 3).
Потенциальные области применения
- Медицина
- Исследования космоса
- Материальная помощь странам африканского континента
- Развитие творческого мышления у молодежи
- Получение новых материалов с заранее заданными свойствами
- Почта
Список литературы
1. Многоножка стартует с 10 Гб [Электронный ресурс]: режим доступа http://old.nanonewsnet.ru/index.php?module=pagesetter&func=viewpub&tid=9&pid=62, свободный, 05.03.2011.
2. Cantilever [Электронный ресурс]: режим доступа http://en.wikipedia.org/wiki/Cantilever, свободный, 05.03.2011.
3. Анненков Ю. М., Бекишев Р. Ф., Ивашутенко А. С., Кабышев А. В., Ляпунов Д. Ю. Емкостные электромеханические преобразователи энергии на основе диоксида циркония [Текст] // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы международной научно-технической конференции. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – С. 463-468.
4. 3D Printers [Электронный ресурс]: режим доступа http://www.zcorp.com/en/Z-Corp/Complimentary-Whitepaper--Physical-and-Digital-Prototyping-Belon/spage.aspx, свободный, 05.03.2011.
