Семь научных идей, которые могут изменить мир

Авиапромышленность на протяжении многих лет последовательно улучшает топливную эффективность, но потенциал нынешних технологий уже почти исчерпан, а времени на трансформацию остается 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, NASA 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%.

Более умные навигационные системы помогут выпрямить маршруты и тем самым сделать их короче. А легкие ЛА для небольших расстояний могли бы стать полностью электрическими: словенская фирма Pipistrel уже разработала такой четырехместный аэроплан.

molecule

AFP/Scanpix

В 1982 году Гарри Грей из Калифорнийского технологического института обнаружил, что электроны "туннелируют" сквозь белки, то есть как бы проскальзывают через длинные цепочки молекул.

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 это возможно благодаря молекулам-гибридам под названием металлопротеины, в которых гибкость обычных белков дополняется способностью металлов катализировать химические реакции.

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, полагает Грей. Ему 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. Т.е. предлагается получать водород при помощи солнечного света.

Wi-Fi

AFP/Scanpix

Вся экономика мобильной связи держится на мысли о том, что пользователь получает доступ к Сети в любое время и в любом месте, причем со всё возрастающей скоростью передачи данных. Однако мобильные операторы отказываются от безлимитных планов, а борьба за широкую полосу ожесточается: 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 способности угнаться за ним. Нужен доступ, который будет соответствовать количеству устройств.

Проблему может решить обыкновенная Wi-Fi-связь. Телефонные и интернет-компании уже начинают устанавливать маленькие 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".

wind station

AFP/Scanpix

Сахáра и другие безжизненные пустоши могут превратиться в практически бесконечные источники экологически чистой энергии.

За шесть дневных часов земные пустыни поглощают солнечной энергии больше, чем человечество потребляет за год.

Проект Desertec подразумевает тысячи квадратных километров ветровых и солнечных электростанций в различных пустынях мира, откуда надежная, возобновляемая, дешевая энергия будет подаваться в более тенистые страны. Первым делом проектировщики намерены наладить магистраль из Северной Африки в Европу.

К 2050 году, по оценкам, 3350 кв.км североафриканских пустынь обеспечат 20% европейской потребности.

Руководители стран Северной Африки видели в этом проекте решение проблем с безработицей, но "арабская весна" заставила инвесторов задуматься. И всё же Desertec ещё дышит. 90% населения мира живёт в пределах 3000 км от пустынь. Китайские города может запитать Гоби, Южной Америке хватит Атакамы.

glass

AP/Scanpix

Смартфоны подарили нам постоянный доступ к информации. Но для этого всё же надо включать гаджет. На данный момент уже есть прототипы очков с дисплеем, куда подаётся требуемое, причём информация видна лишь владельцу.

Профессор Университета штата Вашингтон Бабак Парвиз, основатель Project Glass, собирается 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.

asteroid

AP/Scanpix

Фильм "Армагеддон" сделал две очень важные вещи. Во-первых, показал, что мы не готовы к встрече с астероидом. Во-вторых, он подсказал эффективное решение - популяризовал идею подповерхностных взрывов.

"Брюс Уиллис внёс значительный вклад в обороноспособность планеты", — полагает Бонг Ви из Университета штата Айова. И у 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.

NASA выделила проекту $100 000. 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 Ви уверяет, что в случае внезапной опасности он сможет изготовить ракету в течение года за $500 млн.

diamond

AFP/Scanpix

Это один из самых твердых 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 — углеродный кристалл — чрезвычайно полезен во многих областях, но крупные алмазы встречаются крайне редко.

Ученый Стивен Бейтс считает, что однажды этого материала у нас будет не меньше, чем стали. Он успел поработать в NASA, a в General Motors ему удалось построить прозрачный поршневой двигатель из сапфиров, открывавший великолепный вид на протекающие внутри процессы.

Бейтс начал исследовать синтез кристаллов в тонких пленках посредством парофазного осаждения. Результатом стала разработка аналогичного метода для алмазов. Идея проста: закладываете алмазную крошку (товар 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. Бейтс мечтает приобрести импульсный лазер за $100 000. Ему снятся алмазные фундаменты домов, алмазные балки небоскрёбов, алмазные кости в сломанных ногах, алмазные детали самолётов и космических кораблей.