30 января 2013 года, 19:53 | Текст: Дмитрий Целиков
1. Электрические самолёты
Tesla. Prius. Volt. Недостатка в новых автомобилях, которые радикально снижают неблагоприятное воздействие на окружающую среду, нет. Авиапромышленность на протяжении многих лет последовательно улучшает топливную эффективность, но потенциал нынешних технологий уже почти исчерпан, и конструкторам, хотят они того или нет, придётся посмотреть в сторону рождённых ползать. А времени на трансформацию остаётся мало: к 2031 году количество авиапассажиров вырастет вдвое, потому что население развивающихся стран станет богаче. Это обстоятельство сведёт на нет все экологические успехи автомобилестроения и электросетей.
Справиться с проблемой можно несколькими путями. Например, НАСА спонсирует новые концепции вроде D Series Массачусетского технологического института: двойной фюзеляж позволяет устанавливать двигатели в хвостовой части, а расход топлива снижается где-то на 50%. (К тому же такие самолёты тише.) Более умные навигационные системы помогут выпрямить маршруты и тем самым сделать их короче. А лёгкие ЛА для небольших расстояний и впрямь могли бы стать полностью электрическими: словенская фирма Pipistrel уже разработала такой четырёхместный аэроплан.
2. Микромашины для производства бесконечного топлива
В 1982 году Гарри Грей из Калифорнийского технологического института (США) обнаружил, что электроны «туннелируют» сквозь белки, то есть как бы проскальзывают через длинные цепочки молекул. По-видимому, этот трюк и есть «дыхание жизни»: таким образом организмы преобразуют энергию в усвояемую форму: одни запасают энергию солнечного света в клетках, другие жгут глюкозу. И всё это возможно благодаря молекулам-гибридам под названием металлопротеины, в которых гибкость обычных белков дополняется способностью металлов катализировать химические реакции.
На тот момент г-н Грей уже интересовался солнечной энергией. Если создавать генератор практически бесконечной энергии, рассудил учёный, то нужна система с металлопротеинами наподобие фотосинтеза. Но у него ничего не получилось. Биологическая машинерия чересчур хрупка и неэффективна: её приходится синтезировать заново каждые несколько минут.
Эффективное и надёжное молекулярное устройство, вырабатывающее энергию, придётся строить самим, говорит г-н Грей. Ему и его коллегам видятся микроскопические батареи с оксидами металлов на одном конце и кремнием на другом, выстроенные подобно металлопротеиновым массивам в мембранах клеток растений. Оксиды металлов поглощали бы солнечное излучение в синей части спектра и с помощью этой энергии расщепляли бы морскую воду на кислород и протоны, а кремний, занявшись красной частью спектра, соединял бы протоны с электронами. А что такое протон плюс электрон? Это водород, топливо. Короче говоря, предлагается получать водород при помощи солнечного света.
Может получиться. Искусственные расщепители воды уже сейчас на порядок эффективнее природных, хотя нужный масштаб ещё далеко не достигнут: химики ищут новый катализатор, так как металлы, которые применяются для этого сегодня, дороги и токсичны.
Кстати, между делом, спасая себя, мы таким образом спасём планету.
3. Wi-Fi-спрей
Вся экономика мобильной связи держится на мысли о том, что пользователь получает доступ к Сети в любое время и в любом месте, причём со всё возрастающей скоростью передачи данных. Действительность, однако, не столь розова: мобильные операторы (AT&T, Verizon и др.) отказываются от безлимитных планов, а борьба за широкую полосу ожесточается, ибо поголовье планшетов и смартфонов продолжает нарастать.
Ограниченный доступ — это не просто досадное неудобство, а смертельная угроза инновациям. К 2020 году объём рынка беспроводных технологий, как ожидается, достигнет $4,5 трлн. Но рост зависит от нашей способности угнаться за ним. Нам нужен доступ, который будет соответствовать количеству устройств.
Проблему может решить обыкновенная Wi-Fi-связь. Телефонные и интернет-компании уже начинают устанавливать маленькие (точнее, крохотные) вышки сотовой связи, обеспечивающие Wi-Fi- и 4G-доступ в густонаселённых районах. Но охватить весь остальной мир таким образом едва ли удастся.
Дерзкое решение предлагает фирма Chamtech Enterprises: Wi-Fi-антенна в баночке со спреем. Компания разработала жидкость, наполненную миллионами наноконденсаторов, которые, будучи напылёнными на поверхность, принимают радиосигнал лучше стандартного металлического прута. Добавляем роутер, и вот антенна общается с волоконно-оптической сетью, получает сигналы соответствующего спутника и устанавливает шлейфовое соединение с соседними узлами, создавая в перспективе ячеистую сеть дешёвого широкополосного «вайфая». Поскольку распылять можно на любую поверхность, люди, встречающие каждую новую мачту мобильной связи акциями протеста, ничего не заметят.
4. Пустынные электростанции
Сахaра и прочие безжизненные пустоши могут превратиться в практически бесконечные источники экологически чистой энергии. За шесть дневных часов земные пустыни поглощают больше, чем человечество потребляет за год. И консорциум политиков, учёных и экономистов со всего Средиземноморья собирается этим воспользоваться. Проект Desertec подразумевает тысячи квадратных километров ветровых и солнечных электростанций в различных пустынях мира, откуда надёжная, возобновляемая, дешёвая энергия будет подаваться в более тенистые страны. Первым делом проектировщики намерены наладить магистраль из Северной Африки в Европу. К 2050 году, по оценкам, 3 350 км? североафриканских пустынь обеспечат 20% европейской потребности. С технической стороны проблем нет, а вот с политической... Руководители стран Северной Африки видели в этом проекте решение проблем с безработицей, но Арабская весна заставила инвесторов задуматься. Тут подоспел европейский финансовый кризис, к тому же выяснилось, что Европа представляет собой клубок несовместимых электросетей и законов. И всё же Desertec ещё дышит. 90% населения мира живёт в пределах 3 тыс. км от пустынь. Китайские города может запитать Гоби, Южной Америке хватит Атакамы. Пока горит свет, надежда не угаснет.
5. Цифровые дисплеи в глазах
Смартфоны подарили нам постоянный доступ к информации. Но для этого всё же надо включать гаджет и ковыряться в нём, ценой чему — ДТП и раздражённые собеседники. Можно ли получать нужные данные, не рискуя жизнью и дружбой?
Основатели «Гугла» толкуют об этом с 2002 года. Но всё, что есть на данный момент, — это прототипы очков с дисплеем, куда подаётся требуемое, причём информация видна лишь владельцу. Профессор Университета штата Вашингтон (США) Бабак Парвиз, основатель Project Glass, собирается шагнуть ещё дальше — избавиться от очков и внедрить дисплеи размером с человеческий волос в контактные линзы. Тем самым, по его мнению, пройдёт нужда в экранах телефонов, компьютеров, телевизоров. Задача таких дисплеев состоит в том, чтобы проецировать изображение на определённый участок сетчатки. Заодно они могли бы играть роль датчиков, анализирующих состояние здоровья клеток вашего глаза.
6. Война астероидам!
Фильм «Армагеддон» сделал две очень важные вещи. Во-первых, показал, что мы не готовы к встрече с астероидом. Во-вторых, он подсказал эффективное решение. «Брюс Уиллис внёс значительный вклад в обороноспособность планеты», — серьёзен Бонг Ви (Bong Wie) из Университета штата Айова (США). В общем, «Армагеддон» популяризовал идею подповерхностных взрывов. И у г-на Ви даже есть ракета, способная выполнить такую работу, — Hyper-Velocity Asteroid Intercept Vehicle: спереди — «кинетический перехватчик», сзади — ядерный заряд. Первая часть позволяет ракете внедриться в породу, а вторая разносит всё на кусочки. НАСА выделила проекту $100 тыс., и вот почему. Если просто взять и сбросить атомную бомбу на астероид, делящееся вещество расплавится до того, как сможет сдетонировать. А если произвести взрыв внутри цели, возникнут подземные ударные волны, которые увеличат силу взрыва раз в двадцать. Испытания намечены на 2020 год, но г-н Ви уверяет, что в случае внезапной опасности он сможет изготовить ракету в течение года, и всего за каких-то $500 млн. Очень маленькая цена за спасение человечества, не так ли? Кстати, «Армагеддон» собрал в прокате на $50 млн больше.
7. Небоскрёбы из алмазов
Это один из самых твёрдых материалов во Вселенной. Он безупречно чист, почти не производит трения, химически инертен, обладает изумительной теплопроводностью. И сделан из одного из самых распространённых элементов — углерода. Алмаз — да, всего лишь углеродный кристалл — чрезвычайно полезен во многих областях, от микроэлектроники до водоочистки. К сожалению, крупные алмазы встречаются крайне редко. Но Стивен Бейтс считает, что однажды этого материала у нас будет не меньше, чем стали.
64-летний учёный успел поработать и в НАСА, и в Принстоне, а в General Motors ему удалось построить прозрачный поршневой двигатель из сапфиров, открывавший великолепный вид на протекающие внутри процессы. После этого специалист задумался об алмазах, ведь с ними вышло бы даже лучше, если достать их в нужном количестве.
Г-н Бейтс с головой ушёл в исследование синтеза кристаллов в тонких плёнках посредством парофазного осаждения. Результатом стала разработка аналогичного метода для алмазов. Идея проста: закладываете алмазную крошку (товар, кстати, недорогой) в пресс-форму с бакминстер-фуллереном C60 (решётками в форме футбольного мяча, состоящими из шестидесяти атомов углерода). Включаете лазер. Фуллерены ломаются, и углерод оседает меж алмазными частицами, сливая их в относительно твёрдую массу.
Даже если метод окажется технически и экономически возможным, полученный материал будет пористым, и никто не знает, какими свойствами сможет обладать такой алмаз. Но попробовать стоит. Г-н Бейтс мечтает приобрести импульсный лазер за $100 тыс. Ему снятся алмазные фундаменты домов, алмазные балки небоскрёбов, алмазные кости в сломанных ногах, алмазные детали самолётов и космических кораблей. Только не думайте, что стены тоже будут из алмаза, — при его-то теплопроводности.
http://science.compulenta.ru/734158/
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
