15 Прекрасных идей: идеи, которые изменят мир
- Исследуем неизвестные моря
Термоядерный синтез
Меньше мусора — больше энергии
Green Energy Machine (GEM) компании IST Energy совершает собственные чудеса в не слишком-то привлекательной сфере. Но в следствии работы данной установки размером со обычный транспортный контейнер простой бытовой и офисный мусор возможно перевоплотить в отопление и энергию для 20 000 м?. Совокупность ценой $850 000 способна перерабатывать три тонны мусора в сутки, превращая мусор в газ, что после этого является топливом для газопоршневого двигателя, вращающего генератор.
По словам Майкла Кашмана, вице-главы фирмы IST, совокупность выдает 40 кВт электроэнергии и 187 кВт тепловой и может окупиться за три года. Каждый год таковой агрегат выручает воздух от 540-тонной добавки парниковых газов, а основное, в отличие от многих фантазий в сфере другой энергетики, эта мысль уже реализована. «Нам нравятся революционные технологические ответы, но в этом случае мы имеем дело с результатом эволюции, что несет в себе потенциал для весьма активного применения, — говорит Кашман. — Эти неприятности требуют сиюминутных ответов и не разрешают закладываться на десятилетние возможности».
Эластичный робот
Подобные аппараты уже давно употребляются в нефтяных компаниях. Они ползают по трубопроводам, выискивая в них следы коррозии. Для похожих целей на данный момент разрабатываются еще более интересные механизмы.
Они, например, смогут по выведенным из строя трубопроводам пробираться в территории землетрясений в отыскивании выживших. Но самая насущная задача для таких роботов — патрулирование на протяжении тысяч километров муниципальных водопроводов, каковые в далеком прошлом просят ремонта. Канадский робот Regina Pipe Crawler (RPC) компании SpringBoard West Innovations уже отработан в подробностях и готов к появлению на рынке.
Данный робот управляется дистанционно и может ползать по изогнутым трубопроводам 15-см диаметра, причем для этого не требуется кроме того снижать простой напор воды.
Лазер вместо иголки с ниткой
При зашивании ран и полостных операциях ткани возможно «сваривать» при помощи CO2-лазера, что разогревает ткани, применяя «припой» из растворимого белка. Данный способ создан группой израильских исследователей под управлением Абрахама Катцира, главы кафедры прикладной медицинской физики в Университете Тель-Авива (Израиль).
При таковой сварке нет риска перегреть шов, потому, что аппарат включает в себя волоконно-оптическую совокупность обратной связи, отслеживающую температуру сшиваемых тканей, и регулирует мощность излучения. Эта процедура оставляет менее заметные хирургические швы, уменьшает время заживления и снижает возможность заразы.
Катцир сохраняет надежду, что эту разработку возможно будет скоро использовать в глазной и косметической хирургии. Он предвидит создание для того чтобы аппарата размером с карманный фонарик специально для применения прямо в каретах скорой помощи и травмопунктах.
Подключим автомобиль к сети без всяких проводов
Компании GM, Volkswagen и пара вторых производителей машин решили научить отечественные машины говорить между собой. Совокупности связи V2V (Vehicle-to-Vehicle) разрешат отечественным автомобилям давать предупреждение друг друга о проблемах на дороге — к примеру, об участке с гололедом либо поломанном грузовике, спрятавшемся за крутым поворотом. Всю эти сведенья автомобиль будет выводить на лобовое стекло либо на экран бортового компьютера. светло синий2V окажет помощь нам объезжать пробки.
В Германии и Калифорнии уже совершены опробования. Следующим шагом должен быть соглашение довольно неспециализированного для всех производителей протокола связи.
Исследуем неизвестные моря на отечественной Почва
Экспедиционные вездеходы исколесили на протяжении и поперек далекий, недружелюбный Марс. Его поверхность любовно запечатлена на тысячах фотографий, снятых с орбитальных беспилотных аппаратов. И все это на данный момент, в то время, когда 95% земных океанов не обследовано и не нанесено на карту.
А также новый независимый подводный аппарат (AUV), замечательно подходящий для изучения подледных пространств Антарктиды, погружается в земные водоемы только для тренировки перед более грандиозными подвигами. В NASA выстроен аппарат ENDURANCE (Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic Antarctic Explorer, «подледный антарктический робот-исследователь, не наносящий вреда окружающей среде»). Данный шустрый робот готовится к полету на Европу, одну из лун Юпитера.
Питер Доран, доктор наук наук о Земле в Университете штата Иллинойс и научный руководитель программы ENDURANCE, желал бы обеспечить этому роботу и постоянную земную работу. Помимо этого, он предлагает создать другие модели AUV, изначально приспособленные для ответа земных задач. Среди них возможно миниатюрная версия робота ENDURANCE (размером с малолитражку), более эргономичная в эксплуатации и управлении, и «крейсер районного масштаба» с ядерной энергоустановкой.
Доран говорит, что такие аппараты имели возможность бы изучить жизнь экстремофилов и других организмов, обитающих в приполярной территории. Помимо этого, с их помощью возможно брать пробы воды, отслеживать кислотности и изменения солёности, связанные с изменением климата.
Боковые движители
Эти движители снабжают не столько поступательное перемещение, сколько маневренность. Встроенные в корпус, они разрешают реализовать прецизионную навигацию, удерживать аппарат от сноса течением.
Сонары для уклонения от препятствий
Маленькие сигналы, каковые испускает антенная решетка эхолокатора ближнего действия, разрешают осуществлять контроль пространство со всех сторон и уклоняться от столкновений с подводными ледяными глыбами.
Бортовые датчики
Датчики возможно устанавливать как в аппарата (они, скажем, будут разбирать состав воды, текущей по проложенным в трубам), так и снаружи, подвешивая устройства на тросах либо закрепляя их на манипуляторах.
Литье под давлением
Лоуренс Бонассар, доцент кафедры биомедицинских инженерных разработок в Корнеллском университете, создал способ изготовления частей людской тела под заказ посредством трехмерного принтера Fab@Home. «Чернилами» в этом принтере помогает культура живых клеток в геле. В случае если структура изготавливаемого органа однородна, возможно обойтись и без принтера, впрыскивая гель под давлением в литейную форму. Потому, что клетки для имплантата позаимствованы у того же больного, вопрос отторжения органа не поднимается.
Прогноз До опытов на людях нужно будет ждать еще долго, но крысы смогут записываться на прием к Бонассару прямо на данный момент. Его сотрудники уже сделали операцию по замене позвоночного диска у одного из грызунов.
Человек + машина
Кому нужен джойстик, в случае если роскошный процессор, расположенный у нас между ушами, в полной мере может сам руководить любой техникой? Мигел Николелис, один из начальников Центра нейроинженерных разработок в университете Дьюка, продемонстрировал, что мартышки смогут руководить шагающим роботом лишь одним упрочнением собственной мысли. После этого Николелис занялся вопросами сенсорной обратной связи.
Он считает, что человеческий мозг не так долго осталось ждать обучится самостоятельно трактовать такие эти, как сигналы от датчиков магнитного поля либо совокупностей инфракрасного зрения. В следствии должны появиться новые органы эмоций, основанные на технических средствах (в «Звездном пути» такими свойствами владеют борги).
Практические возможности В течение ближайших пяти лет Николелис планирует сконструировать что-то наподобие экзоскелета на все тело. Это устройство будет управляться людской мозгом и предназначено для помощи людям с тяжелой инвалидностью. Но вряд ли все это кибернетическое колдовство возьмёт широкое признание, пока не покажется интерфейс, что не подразумевает кучу проводов, вживленных в мозг клиента.
Остановка кровотечения ультразвуком
Аппарат Deep Bleeder Acoustic Coagulation, DBAC («Звуковая коагуляция для борьбы с внутренними кровотечениями») разрабатывается на средства DARPA, агентства передовых изучений Пентагона. Предполагается, что DBAC сможет обнаруживать внутренние кровотечения, локализовывать их, а после этого посредством ультразвуковых волн прижигать повреждение, не нанося ущерба окружающим тканям.
Прогноз В DARPA сохраняют надежду в 2011 году предъявить аппарат-прототип. Он будет смотреться как манжета, которую возможно надеть на поврежденную конечность.
Термоядерный мусоросжигатель
Борьба за управляемый ядерный синтез — одна из самых футуристических инженерных задач. Настоящие работоспособные реакторы покажутся еще не скоро. А до тех пор пока ядерному синтезу возможно отыскать второе использование.
Ученые из Техасского университета заявили о проекте термоядерного реактора, основная задача которого — утилизация ядерных отходов классических АЭС. Бoльшую часть отходов возможно переработать для повторного применения в стандартных ядерных реакторах. Термоядерный реактор — следующая ступень. В нем реакция синтеза употреблялась бы для трансмутации долгоживущих продуктов токсичных актинидов и деления посредством замечательного потока нейтронов.
По словам научного сотрудника Свадеша Махаяна, посредством этого процесса возможно избавиться от 99% отходов. «Человечеству не нужно опасаться распространения ядерной энергетики в форме простых, легководных реакторов, — убеждает Махаян. — Это единственный метод, которым возможно скоро вытеснить из энергетики угольные электростанции. И не опасайтесь накапливающихся отходов — через 2 десятилетия с ними будет покончено».
Микрогастроэнтеролог
Ученые в далеком прошлом экспериментируют с «умными пилюлями», каковые доставляют в нужную точку тела миниатюрные камеры либо дозы лекарств. Но они имели возможность перемещаться по пищеварительной совокупности человека только «своим ходом». Сейчас же исследователи создали более универсального врача, перемещение которого возможно осуществлять контроль, останавливая его, в случае если необходимо обследовать отдельные участки пищеварительного тракта.
Модель, созданная в Университете Карнеги-Меллон, закрепляется в тела посредством особого клея, нанесенного на «ножки» робота. Микроробот отделения биомедицинской инженерии Фраунгоферовского университета в Германии управляется снаружи посредством магнитов. В то время, когда такие роботы попадут в клиники, эндоскопия станет более несложной задачей, а мучительная процедура колоноскопии станет по большому счету не нужна.
Термоядерный синтез
Десятилетиями мы замечаем все ту же картину — маленькие вспышки брызжущей плазмы в исследовательских реакторах типа «токамак». Казалось бы, пора плюнуть на мечту о термоядерной энергетике. Но победа, быть может, не так уж далека. Самый громадный токамак в мире ITER будет запущен во Франции в 2018 году и может привести к действующему прототипу термоядерной электростанции.
В 2010 году батарея из 192 лазеров, база «национальной установки для изучения поджига реакции» (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии, начнет стрелять залпами по маленькой водородной мишени. Так будет испытываться соперничающая схема термоядерной реакции — не с магнитным, а с инерциальным удержанием плазмы. Директор NIF Эд Мозес сохраняет надежду, что через пара лет установка будет давать в 20 раза больше энергии, чем потребляет. «В случае если эта машина получит, в следующие 20 лет мы радикально поменяем мир», — говорит он.
Телепортация данных
Вряд ли нам удастся когда-нибудь наладить такую телепортацию, как в «Звездном пути». Да и кто согласится, дабы нас сперва разбирали на небольшие части, а позже собирали опять? Где гарантия, что позже все атомы окажутся на своем месте? А вот исследователи из университета штата Мэриленд спокойненько телепортируют эти, синхронно переключая квантовые состояния двух атомов, разнесенных на метр друг от друга.
Это важный ход в разработке «квантовых компьютеров». В них многие операции проводились бы в один момент, что обещает радикальное увеличение быстродействия в сравнении с нынешней техникой.
Данный принцип уже проверен, но практическая реализация идеи квантового компьютера потребует десятилетий усердного труда.
Глушите моторы!
По оценкам компании Bosch — одной из ведущих на рынке автомобильных компонентов, к 2012 году добрая половина производимых в Европе машин будет машинально глушить двигатель любой раз, в то время, когда он переходит на холостые обороты. Гибриды и по сей день трудятся по такому же принципу. Утверждается, что совокупность Smart Starter, созданная компанией Bosch, обеспечит простому автомобилю 8%-ную экономию горючего при езде в муниципальном цикле.
Автостроители не информируют, как новинка скажется на цене автомобиля, но уже ясно, что это будет мелочь в сравнении с той наценкой, которая характерна для гибридов.
Землетрясения не страшны
Как и многие конструктивные идеи, эта похищена у клингонов, цивилизации из сериала «Звездный путь» (Star Trek), каковые в большинстве случаев маскировали собственные космические суда, делая их «невидимыми». Исследователи уже достигли некоторых удач, пряча объект от наблюдателя благодаря тому, что электромагнитное излучение огибает его, распространяясь в метаматериалах со сложной внутренней структурой.
Данный же эффект возможно применить к защите строений от сейсмических волн либо морских нефтяных платформ от цунами. Объекты, окруженные соответствующим метаматериалом со структурой, адаптированной под длины сейсмических волн либо цунами, будут защищены от разрушительного действия.
Практические возможности Теоретические выкладки звучат убедительно, но впереди еще годы и годы опытов. В случае если все отправится на лад, инженерам необходимо будет придумать, как эти идеи реализовать в строительных работах (уже выстроенные дома вряд ли удастся обезопасисть так).
Авиакосмические разработки для пассажиров
История авиации началась с бесхвостых самолетов. Действительно, конструкция весьма скоро пришла к современной конфигурации — трубообразному фюзеляжу с крыльями по бокам и хвостовым оперением. Однако опыты с нестандартными компоновками не прекращались ни при каких обстоятельствах.
Схема типа «летающее крыло» обещает экономию горючего, но маневренные характеристики для того чтобы самолета не радуют. Разработчики считают, что цифровые электродистанционные совокупности управления окажут помощь решить эту проблему и откроют новую эру экономичных самолетов высокой грузоподъемности. Один из предлагаемых на данный момент вариантов — это SAX-40, самолет, выполненный по схеме «летающее крыло» с плавным сопряжением элементов конструкции планера (Blended Wing Body, BWB).
Он сможет давать 20%-ную экономию горючего и наряду с этим летать достаточно негромко, для получения разрешения на ночные посадки и взлёты (что на данный момент строго ограничено). Как утверждает Джим Хайлман, исследователь из МIT и основной инженер этого проекта, одно лишь продление часов работы в аэропортах имело возможность бы уменьшить обстановку с их перегрузкой и сократить пустую трату горючего, в то время, когда самолеты кружат над аэропортом.
Наряду с этим становятся неактуальны юридические схватки около строительства новых взлетно-посадочных полос. На сегодня SAX-40 представляет собой всего лишь бумажный проект, созданный Хайлманом и его сотрудниками из Silent Aircraft Initiative, английской компании, появившейся в следствии сотрудничества Кембриджского университета с Массачусетским технологическим университетом.
Но энтузиазм приверженцев таковой компоновки подпитывается удачно идущими на данный момент опробованиями самолета Х-48В, созданного компанией Boeing в сотрудничестве с NASA и ВВС Соеденненых Штатов. Конструкторы нацелены только на армейские задачи, но Хайлман справедливо показывает, что со временем армейские разработки становятся нужными для гражданских потребностей: «Будем сохранять надежду, что ВВС Соеденненых Штатов выстроят хороший бомбардировщик либо заправщик, а это приведет к рождению гражданского самолета схемы BWB». Хайлман уверен в том, что авиастроителям недостает решительности и широты мысли. «Отечественные конструкции еще далеки от совершенства, — говорит он. — В плане шумоподавления и экономии горючего возможно добиться еще весьма многого».
Неприятность с недостатком иллюминаторов
Разработчики стоят перед вопросом, сколько пассажиров возможно разместить в лайнере, сделанном по схеме BWB. В случае если, в соответствии с одному из предложений, выкроить салон на 600 пассажиров, это подразумевает, что многие из сидений окажутся в том месте, где крылья примыкают к фюзеляжу. Пассажиры экономного класса будут ощущать себя как сельди в бочке. Проект SAX-40 разрабатывался под 215 пассажирских мест.
По-любому, но недостаток иллюминаторов в пересчете на пассажиров придется как-то решать — хотя бы выделить большее внимание развлекательным совокупностям.
Экономия горючего
В случае если у самолета нет ни хвоста, ни трубообразного фюзеляжа, сопротивление воздушному потоку понижается — это одно из основных преимуществ схемы BWB.
Менее шумные двигатели
Встроенные вовнутрь фюзеляжа двигатели, созданные для SAX-40, обещают создавать меньше шума (тут особенную роль играются необычные глушители, установленные прямо за ними). Так, вопрос шума решается без утрат в тяге.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№82, август 2009).
<
h4>