​Мирный атом «под капотом» звездолёта: как ядерные технологии открывают нам просторы Солнечной системы

Единственный (ну, почти) способ добраться из точки А в точку Б в космосе – использовать реактивную тягу: ракета выбрасывает из сопла определённый объём вещества (рабочего тела), и по закону сохранения импульса сама движется в противоположную сторону.

В обычных ракетах выбрасываются продукты сгорания топлива: в двигателе они соединяются с окислителем (чаще всего, кислородом), загораются, расширяются, нагреваются и под собственным давлением выбрасываются наружу, что и создаёт реактивную тягу.

Проблема в том, что такой реактивный двигатель (его ещё называют химическим) потребляет очень много топлива. А ведь везти его космическому кораблю приходится на своём горбу. В итоге полезная масса, которую, к примеру, выводя на околоземную орбиту, составляет проценты от общей массы ракеты на стартовом столе.

Для полёта на Луну требуется ещё больше топлива, а для полёта к Марсу (требующему ещё больших скоростей) – совсем уж несоразмеримое количество. То есть, далеко на химической ракете (в прямом смысле слова) не улетишь. Нужен процесс, обеспечивающий большее выделение энергии на единицу массы топлива. И ядерные реакции на эту роль буквально напрашиваются.

Наиболее сумрачным в этом смысле оказался американский инженерный гений: в США всерьёз обдумывали создание ракеты, которая будет приводиться в движение серией маломощных (1 килотонна) атомных взрывов. Однако способа создать двигатель, способный пережить атомный взрыв, авторы идеи так и не придумали.

Менее экзотической идеей была теория двигателя, работающего на всё том же принципе расширения газа при нагревании. Но только нагреваться газ должен был не за счёт энергии собственного сгорания, а в активной зоне реактора.

Идея оказалась не слишком удачной. Как ни крути, а этот самый газ космический корабль должен был везти на собственном горбу, что по существу проблему не решало.

Правда, был вариант использовать ядерный двигатель этого типа для полётов в атмосфере, где в качестве рабочего тела можно использовать обычный воздух, который никуда везти не надо. Такой «ядерный самолёт» действительно обладал бы почти бесконечным радиусом действия и мог бы находиться в воздухе буквально годами.

Проблема заключалась в том, что, пройдя через топливные сборки реактора, атмосферный воздух становился бы сильно радиоактивным, и «ядерный самолёт» превращался в маленький летающий Чернобыль. К тому же экипаж подвергался солидному облучению: нормальная биологическая защита весит тоже нормально.

Правда, в теории можно было бы охлаждать непосредственно реактор не самим воздухом, а «промежуточной» охлаждающей системой, от которой, в свою очередь, уже нагревалось бы рабочее тело. Но это требовало принципиально большей температуры работы реактора и совсем других материалов для его конструкции. Тогда это было невозможно. Сейчас подобные проекты вроде бы разрабатываются: в России создают ядерную крылатую ракету и ядерную же подводную торпеду.

Однако для космоса проблема с рабочим телом остаётся нерешённой. Впрочем, определённые идеи есть.

Импульс зависит не только от массы выбрасываемого наружу вещества, но и от его скорости. И если разгонять вещество не давлением теплового расширения, а электромагнитными полями, то эта скорость может быть практически какой угодно.

Плазменные и ионные двигатели используют именно этот принцип (сегодня они уже применяются для коррекции орбиты спутников). Рабочее тело им также придётся вести на себе, но масса его оказывается на порядки меньшей.

Правда, для питания электромагнитного ускорителя потребуется значительная энергия. Её-то и планируют получать от ядерного реактора.

В теории связка "электромагнитный двигатель - ядерный реактор" может доставить нас не только на Луну, Марс или Венеру, но и к наиболее удалённым планетам Солнечной системы.

Картинки – эскиз «ядерного буксира», который прямо сейчас собирают в российском КБ «Арсенал».

​Так выглядела бы галактика Андромеды, если бы мы обладали более острым зрением. Увы, мы такие, какими есть: даже в самых лучших условиях наблюдения мы можем разглядеть невооружённым глазом лишь наиболее яркий центр этой галактики, видимый как слабое туманное пятнышко чуть выше созвездия Пегаса.

Галактика Андромеда, она же M31 и NGC 224 - ближайшая к нам "настоящая" галактика: до неё от нас "всего-то" 2,5 миллиона световых лет. Ещё ближе расположены Магеллановы Облака (Большой и Малое, 160 и 200 тысяч световых лет, соответственно), но они относятся к карликовым галактикам и считаются спутниками нашей галактики, Млечного Пути.

Как вы, возможно, слышали, галактика Андромеда сближается с нашей галактикой в будущем столкнётся с ней. Как будет выглядеть этот процесс с точки зрения наблюдателя на Земле?

Ответ: никак.

Во-первых, потому что к этому моменту наблюдателей на Земле, скорее всего, не будет. Дело в том, что столкнутся наши галактики примерно через 4,5 миллиарда лет. К тому моменту Земля уже станет непригодной для жизни из-за роста солнечной активности: вероятно, Солнце превратит нашу планету в пустыню (а точнее, в суперпарник) уже примерно через 1,5 миллиарда лет.

Во-вторых, столкновение галактик не приводит, по всей видимости, особенно катастрофическим последствиям в планетарном и звёздном масштабе. В результате такого столкновения, конечно, изменяется распределение газа и областей звездообразования в сталкивающихся галактиках, может измениться и сам тип галактики: считается, что сегодняшние эллиптические галактики - результат множественного столкновения более молодых галактик, в прошлом бывших спиралевидными, как и наша собственная. Даже если изменится траектория движения нашей Солнечной системы по галактике, мы тоже этого, вероятно, не заметим (даже если будет кому замечать).

Однако картин сталкивающихся и взрывающихся при слиянии галактик звёзд, вероятно, не возникает: в реальности звёзды слишком редко разбросаны по галактике для того, чтобы они реально могли сталкиваться.

Худшее, что может произойти с Солнечной системой в результате такого процесса - это попадание в область активного звездообразования, что чревато попаданием в "зону поражения" взрыва мощной сверхновой звезды. Однако если учесть, что мы в принципе говорим о времени, сравнимом с оставшимся временем жизни нашего Солнца, всерьёз заморачиваться этим не стоит: в конце концов, мы, вполне возможно, через такой промежуток времени окажемся по соседству со сверхновой и без всяких галактических столкновений.

​Самое свеженькое открытие в области астрономии - странные кольцеобразные объекты, видимые лишь в радиодиапазоне (ни в видимом свете, ни в более высокоэнергетических рентгеновском и гамма-диапазонах эти кольца не излучают). Они получили рабочее название орки (от английского Odd Radio Circle, ORC), и мы пока понятия не имеем о том, что они такое.

Сейчас нам известно четыре объекта такого типа. Их наблюдали разные радителескопы в различных частях мира и в разных обстоятельствах, так что это определённо не артефакты самих телескопов. Но их природа остаётся загадкой.

В целом мы видели уже целую кучу объектов подобной формы. Чаще всего они порождаются распространением ударной волны от некоего события - например, взрыва сверхновой, гамма-всплеска или тому подобного явления. Наша Солнечная система, к примеру, сейчас движется через так называемый Местный пузырь: область нашей галактики с пониженной концентрацией космического газа и пыли внутри неё и повышенной - на "стенках" пузыря. Эта область, вероятно, возникла как раз в результате взрыва сверхновой.

Однако ОРКи не похожи на остатки взрывов сверхновых - они вообще ни на что не похожи.

Другой известный феномен сферической формы, планетарные туманности, остающиеся после сбрасывания внешних оболочек красными гигантами, также не подходит: не совпадают спектры излучения.

Так как нам известны всего 4 таких объекта, а их изучением мы занимаемся лишь недавно, мы знаем о них ничтожно мало. Так, все известные ОРКи расположены на существенном удалении от той области на небе, в которой находится диск нашей галактики, что наводит на мысль об их внегалактической природе. Но тогда ОРКи (видимый размер которых на небе составляет порядка 1 угловой минуты) должны иметь поистине колоссальный размер - около миллиона световых лет в диаметре.

Центры двух обнаруженных ОРКов совпадают с центрами удалённых галактик, однако в центре двух остальных, похоже, нет вообще ничего - или, по крайней мере, ничего, что мы могли бы увидеть. То есть, мы пока не можем утверждать, что ОРКи как-то связаны с другими галактиками - вполне возможно, что они всё-таки являются результатом неких внутригалактических эффектов; но каких именно?

Да и вообще, являются ли ОРКи феноменом одного и того же происхождения? Либо же это похоже выглядящие следствия совершенно различных космических событий?

В общем, пока астрономы знают лишь то, что почти ничего не знают. Но они работают над тем, чтобы узнать, и узнают обязательно.

На картинке - изображение одного из ОРКов в радиодиапазоне и его примерная "карта" в компьютерной обработке.

Это туманность NGC 6537, также известная как "Красный паук". Она находится на расстоянии примерно в 5000 световых лет от Земли.

NGC 6537 относится к так называемым планетарным туманностям, которые образуются на финальных стадиях звёзд с массами порядка массы нашего Солнца.

Такие звёзды, превратив весь свой водород в гелий, переходят к следующему типу термоядерных реакций: синтезу углерода и кислорода уже из гелия. Эта реакция характеризуется более мощным выделением энергии, из-за чего звезда раздувается - порой так сильно, что внешние слои вещества теряют гравитационную связь с ядром и начинают "выдуваться" из звезды. Именно эти потерянные звёздой внешние оболочки и образуют планетарные туманности, внутри которых в конце жизни звезды остаётся её огарок - белый карлик.

На форму туманности влияет множество факторов: в частности, в данном случае немалую роль сыграло то, что породившая "Красного паука" звёздная система, по всей видимости, является двойной.

А ещё планетарные туманности просто очень красивы!

Ещё одна красивейшая планетарная туманность - Песочные часы (MyCn 18).

Она определённо следит за тобой, %username%

Красный цвет порождается свечением возбуждённых излучением атомов водорода. Голубой - результат отражения света горячего белого карлика в центре туманности окружающим его газом и пылью; красный и голубой - два самых часто встречающихся цвета таких туманностей.

А это - туманность IC 4592, Голубая конская голова (есть ещё просто Конская голова, IC 434, не путайте).

В отличие от предыдущих туманностей, которые мы видели, IC 4592 - не планетарная, а так называемая отражательная. Проще говоря, это такое космическое облако из газа и пыли, светящееся потому, что отражает свет соседних звёзд (в данном случае - группой голубых (спектральный класс В) звёзд, известных под общим названием Ню Скорпиона). Так что такие туманности можно сравнить с обычными земными облаками, когда их подсвечивает заходящее (или восходящее) Солнце.

Голубая конская голова находится на расстоянии 400 световых лет от нас и имеет протяжённость порядка 50 световых лет.

Продолжаем изучать космические туманности.

На фото - туманности Сердце (IC 1805, слева) и Душа (LBN 667, справа). Обе они являются эмиссионными туманностями, свечение которых возникает из-за ионизации атомов водорода светом ближайших звёзд. В отличие от отражательных туманностей, эмиссионные туманности не отражают, а поглощают падающий на них свет. В результате атомы водорода (а любые туманности состоят в основном из водорода) переходят в возбуждённое состояние, а через некоторое время "разряжаются", испуская фотоны на вполне определённых частотах. Из них в видимом диапазоне лучше всего видна так называемая линия H-альфа спектральной серии Бальмера (656 нанометров), соответствующая красному цвету.

Вообще из-за повсеместной распространённости водорода во Вселенной (его в ней около 80 % от всей массы барионной материи) цвет линии H-альфа являтеся самым распространённым в космосе.

Завершая тему туманностей, расскажем о самой, пожалуй, знаменитой туманности - туманности Конская голова (IC 434, Barnard 3, не путать с туманностью Голубая конская голова, IC 4592).

IC 434 относится к числу так называемых тёмных, или поглощательных туманностей: крайне плотных (по космическим меркам) скоплений межзвёздного газа и пыли, поглощающих падающий на них свет. Обычно тёмные туманности видны на фоне других звёзд или (чаще) эмиссионных или отражательных туманностей как более тёмные объекты. Конская голова не исключение: она хорошо видна на фоне красноватого свечения водорода эмиссионной туманности Ориона, возбуждённого мощным излучением голубого сверхгиганта Дзета Ориона.

Благодаря высокой плотности вещества, в поглощательных туманностях могут создаваться подходящие условия для формирования новых звёзд. Кто знает, возможно, внутри Конской головы уже формируются светила, которые будут сиять на нашем небе через миллиарды лет?

​В 2020 году целый ряд компаний заявили о готовности начать производство атомных батареек - новых источников электрического тока, отличающихся сверхдлительным (десятки, сотни, а то и тысячи лет сроком службы).
Атомные батарейки используют так называемый бета-вольтаический эффект, возникающий при взаимодействии бета-частиц (проще говоря, выделяющихся в результате некоторых ядерных реакций высокоэнергетических электронов) с полупроводниками. В этом смысле бета-вольтаические элементы отчасти похожи на солнечные батареи, но только там источником энергии является взаимодействие батарей с фотонами, а здесь - с электронами.
В настоящее время существуют два наиболее известных проекта создания атомных батареек. Первый - разработка российского МИСиС. В качестве "топлива" используется не встречающийся в природе изотоп Никель-63, отличительной особенностью которого является мощное бета-излучение при практически полном отсутствии других видов излучения: в частности, альфа и гамма-частиц. Бета-излучение обладает низкой проникающей способностью, потому полностью останется в пределах атомной батарейки, что делает безопасной в плане радиоактивного загрязнения.
Второй - так называемая алмазная батарейка разработки Университета Бристоля, выпускать которую планирует стартап NDB. В качестве источника энергии используется изотоп Углерод-14, также являющийся почти чистым бета-источником. Углерод получают из выработанных стержней-замедлителей атомных станций и с помощью специальных манипуляций придают ему форму кристалла алмаза.
По мощности атомные батарейки будут, вероятно, даже слабее обычных пальчиковых, однако долгий срок службы позволит применять их там, где частая смена элементов питания невозможна или затруднительна: в имплантах, системах космической связи, навигационных буях, расположенных в открытом море и так далее. К тому же стоимость таких батареек будет ощутимой: к примеру, российская разработка обойдётся примерно в 1-1,5 тысячи долларов США.

Акустическая левитация – явление «парящего» равновесия объектов, помещаемых между источником звука и отражателем (например, стенкой) или (чаще) двумя направленными друг на друга источниками звука равной частоты. Выглядит круто и загадочно, хотя физика явления довольно проста.

Как известно, звук – это колебания частиц воздуха, а звуковая волна – это распространение в пространстве таких колебаний. Чем громче звук – тем сильнее колеблются молекулы воздуха и тем сильнее изменяется давление в точке, через которую сейчас проходит звуковая волна.

Если же пустить навстречу друг другу две звуковые волны равной частоты (высоты звука) и амплитуды (громкости), то они провзаимодействуют (интерферируют) с образованием так называемой стоячей волны. Она называется стоячей потому, что в ней возникает определённая конфигурация колебаний молекул воздуха: в одних точках, именуемых узлами, колебания почти отсутствуют (и звук там практически не слышен), в других же, называемых пучностями, они, напротив, усиливаются по сравнению с «оригинальной» волной.

При этом узлы и пучности стоячей волны никуда не смещаются в пространстве, оставаясь в одном и том же месте – в нашем случае, на одном и том же расстоянии от динамиков. Происходит, во-первых, перераспределение энергии звуковой волны в пространстве, а, во-вторых, её «вмораживание» в это самое пространство.

Но теперь вспомним школьную физику: чем быстрее движется некая жидкость или газ, тем меньше его давление (закон Бернулли). Применяя закон Бернулли к нашей ситуации, мы можем прийти к выводу, что в узлах стоячей звуковой волны, где частицы почти неподвижны (не учитывая, конечно, естественного теплового движения, но его, таки да, можно не учитывать) давление должно быть больше, чем в пучностях, где частицы быстро колеблются туда-сюда.

Именно это избыточное давление воздуха в узлах создаёт своеобразную подушку, на которой могут лежать лёгкие тела. Правда, размеры этих тел должны быть к тому же меньше длины звуковой волны (иначе эти объекты помешают формированию стоячей волны и "подушек давления").

Последнее ограничение вроде бы научились обходить, используя вместо пары звуковых излучателей (динамиков) более сложные системы. Благодаря этому аккустическая левитация, возможно, найдёт практическое применение. Например, «аккустические подвесы» могут использоваться в электронике, медицине (например, безконтактные хирургические аккустические пинцеты), инженерии (т.н. капельная 3d-печать) и других областях.

Видеоиллюстрация взята с отличного канала с физическими опытами GetAClass

​Довольно пожилая уже задача "Вправо или влево" о двух шариках в двух стаканах на чашках весов продолжает занимать умы и сердца пользователей социальных сетей: совсем недавно автор этих строк наткнулся на неё в одном из пабликов и с удивлением обнаружил, что число правильных и неправильных ответов на вопрос о том, в какую сторону отклонятся весы, оказалось почти строго равным.

Проще говоря, половина пользователей дали неправильный ответ – примерно такая же ситуация наблюдалась бы, если бы люди просто тыкали в один из вариантов ответа наугад.

И это, безусловно, печально, потому что задачка элементарная и даже не дотягивает до уровня школьной олимпиады по физике. Достаточно сесть и аккуратно подсчитать все действующие силы – и правильный ответ получится сам собой. Увы, многие предпочитают искать ответ «из общих соображений», «на пальцах», пользуясь некоей физической эрудицией – и ошибаются.

Итак, для начала важно понять, что сила, действующая на левую чашку весов (ту, в которой шарик для пинг-понга) строго равна сумме собственных весов стакана, воды в стакане и весу шарика, массой которого можно пренебречь по сравнению с массой воды и стакана. Нитки и всё остальное в задаче нужны лишь для отвлечения внимания: все они находятся внутри системы (стакана) и не могут повлиять на процесс взвешивания, который является внешним для этой системы. Позже мы покажем это более строго, а пока перейдём к стакану с тяжёлым шариком.

Здесь тоже нужно действовать формально, например, подсчитать силы, действующие на шарик. Очевидно, что это сила тяжести (действует вниз), сила натяжения нити (действует вверх) и архимедова сила со стороны воды, в которую погружён шарик (действует вверх). При этом очевидно, что сумма силы натяжения нити и силы Архмеда равна силе тяжести.

И здесь мы вспоминаем третий закон Ньютона, который гласит, что если на тело действует некая сила, то оно само тоже воздействует на источник с той же силой, но направленной в обратном направлении. В нашем случае, если вода выталкивает шарик вверх (хотя и не может его вытолкнуть, потому что он слишком тяжёлый: "недостачу" силы компенсирует нить подвеса), то и шарик давит на воду, причём с той же силой и в обратном направлении, то есть вниз.

Иными словами, за счёт этой «обращённой силы Архимеда» вода в стакане получит дополнительный вес, который и сместит весы вправо, в сторону чашки с тяжёлым шариком. И произошло это потому, что система перестала быть замкнутой: наличие штатива, к которому прикреплена нить, «размыкает» её и делает процессы внутри стакана способными влиять на внешние процессы.

При этом понятно, что «обращённая сила Архимеда» равна самой силе Архимеда, то есть весу воды в объёме шарика.

Но ведь, скажет внимательный читатель, точно такая же сила присутствует и в правом стакане с шариком для пинг-понга. Да, присутствует. Но там на дно стакана, помимо «честного» веса воды и «анти-архимедовой» прибавки, также действует сила натяжения нити, которая, снова-таки, равна действующей на шарик архимедовой силе. Две последние компоненты уравнивают друг друга, остаётся только чистый вес воды и стакана (ну и плюс чистый вес шарика, хотя им и можно пренебречь).

Ну и на закуску – видео эксперимента, который доказывает, что на самом деле всё действительно происходит именно так.👇

Второй (с 2014 года) испытательный запуск тяжёлой российской ракеты "Ангара-А5", которая должна заменить "Протон-М". Основным преимуществом "Ангары" является использование более дешёвого и экологически чистого топлива (керосин+кислород), хотя и ценой некоторого уменьшения соотношения полезная нагрузка/стартовая масса ракеты (24,5/773 у "Ангары" против 23,7/705 у "Протона-М").

Но интереснее всего вопрос, когда состоится запуск сверхтяжёлого варианта "Ангара-5В" - именно его планируют использовать, в частности, в лунной программе РФ.

А вот так может выглядеть логическое развитие ракеты-носителя "Ангара" - возвращаемая ступень "Крыло-СВ" (в девичестве "Байкал").

Разработкой проекта занимается Конструкторское бюро им. Бартини в составе ЦНИИмаш Роскосмоса.

Первые испытательные полёты в Роскосмосе обещали уже в 2021 году.

Галактики Большое и Малое Магелланово Облака, заснятые на плато Паранал, Чили.

В нашем полушарии они не наблюдаются, а жаль.

Магеллановы облака являются карликовыми галактиками и гравитационно связаны с нашей собственной галактикой Млечный путь. Они удалены от нас на 163 и 206 тысяч световых лет - крошечное по межгалактическим меркам расстояние.

Считается, что через примерно 4 миллиарда лет они будут поглощены нашей галактикой. А прямо сейчас Магеллановы облака сливаются друг с другом: уже сейчас эти галактики соединены узкой газовой (водородной) перемычкой, именуемой Магеллановым мостом. В нём даже есть несколько звёзд, которые могут считаться принадлежащими сразу к обеим галактикам!

«Роскосмос» подписал контракт на разработку технического проекта ракеты-носителя сверхтяжёлого класса «Енисей».

Предполагается, что эта ракета станет крупнейшей ракетой в мире: со стартовой массой в 2800 тонн, она будет почти вдвое превосходить Falcon Heavy и будет уступать лишь ракете "Сатурн-V", использовавшейся в американской лунной программе "Аполлон" (2965 тонн), но сегодня не эксплуатируемой.

Предполагается, что основные двигатели будут работать на современной топливной схеме "метан-кислород", правда, ракета будет использовать также и керосин-кислородные боковые ускорители. Кроме того, первую ступень ракеты предполагается сделать возвращаемой.

Наряду с другим перспективным проектом, сверхтяжёлой ракетой Ангара-А5В, "Енисей" является одним из перспективных носителей для российской лунной и марсианской программ.

Завершить разработку проекта предполагается до конца 2021 года. Первый запуск ожидается в 2028 году.

Реальное фото молекулы, сделанное атомно-силовым микроскопом IBM в Цюрихе.

На фото - молекула вещества пентацен (C22H14), состоящая из пяты выстроенных в линию бензольных колец.

Для того, чтобы получить изображение молекулы, учёным пришлось охладить вещество до 5 градусов Кельвина (всего на 5 градусов выше абсолютного нуля) и обеспечить сверхвысокий вакуум.

В России успешно провели огневые стендовые испытания ракетного двигателя РД-171МВ. Этот двигатель должен стать самым мощным жидкостным ракетным двигателем в мире.

​Задумывались ли вы о физике формирования морозных узоров на окнах?

В первом приближении всё понятно: снаружи холодно, внутри тепло; стекло, охлаждаемое снаружи и нагреваемое изнутри, имеет промежуточную температуру. Если она ниже нуля, то водяной пар из комнатного воздуха конденсируется и замерзает.

Но почему стекло покрывается именно узорами, а не просто равномерной коркой льда?

Дело в том, что кристаллизация происходит не абы как. Начинается она на различных дефектах на поверхности: сколах, трещинках, пылинках и так далее. Именно здесь начинают расти отдельные ледяные кристаллики, которые, в свою очередь, также становятся центрами кристаллизации. Это похоже на то, как формируется ветвь растения: почка, побег, веточка, следующая почка и так далее. Так и образуется древообразный узор.

Выделяют два основных вида узоров на стекле: это дендриты, более походящие на лиственные растения, и трихиты - узоры из палочек, более напоминающе еловые ветки.

Дендриты (как на картинке) образуются при температурах внутренней поверхности стекла от 0 до -6 градусов Цельсия. При таких температурах водяной пар сначала конденсируется в жидкое состояние, и уже потом замерзает. Из-за этого узоры более "мягкие", волнистые. По той же причине сильнее всего покрыта узорами нижняя часть окна: туда стягивает воду сила гравитации.

Если же температуры ниже, то вода кристаллизуется непосредственно из пара (этот процесс называется десублимация). В результате образуются более резкие линии: "ветка" обычно соответствует трещинам и другим дефектам стекла, по бокам от неё отходят "иголки" в местах, где остаются свободные связи у базовых шестигранных кристаллов.

И да. Ледяные узоры проще всего образуются на не очень чистых и не очень новых окнах. С другой стороны, при слишком большой влажности в помещении они не образуются вообще: льда будет слишком много для того, чтобы выделился какой-то чёткий рисунок.

Кстати, существуют методики обработки стекла, использующие тот же принцип. На стекло в виде капелек напыляют специальный состав, который затем смерзается в виде узора. Потом состав удаляют, удаляя вместе с ним и часть верхнего слоя стекла. Получается тот же узор, но видимый уже и без мороза.

Больше узоров на стекле - ниже.