Сім винаходів, які могли б змінити світ

Всякий раз, коли вам нічим зайнятися або ви думаєте про те, що всі відкриття уже зроблено, подумайте про наступні речі. У нашому світі є список справ, виконання яких принесло б потенційні мільйони першопрохідникам. Невипадково над ними б'ються кращі уми людства. Так, вони істотно відрізняються від грандіозних задумів, які обіцяють отримати розвиток в найближчі десять або більше років, але вам варто знати: ці сім винаходів могли б змінити наш світ до невпізнання.

електричні літаки

Tesla. Prius. Volt. General Motors. Автомобільна промисловість розвивається шляхом радикального збереження навколишнього середовища. Слово "зелені технології" давно перестало бути табуйованих. Що стосується літаків, то десятиліттями вони накопичували здатність до споживання палива. Що далі? До 2031 року повітряних перельотів стане мінімум в два рази більше, у міру того як країни третього світу будуть розвиватися. Це зростання може звести нанівець будь-які спроби знизити рівень викиду забруднюючих речовин в навколишнє середовище, наприклад, в автомобільній галузі.

Є кілька способів вирішення цієї проблеми. NASA намагається переробити дизайн літаків таким чином, щоб скоротити споживання палива приблизно на 50%. Для цього особливі тихі двигуни в концепті серії MIT D розташовані в задній частині апарату. Розумна система навігації дозволить літакам летіти по найбільш короткій і вигідною схемою. Впорядкує повітряні шляхи. А літаки, що летять на незначні відстані, цілком можуть стати електричними. Словенська фірма Pipistrel розробила електросамолет на чотирьох пасажирів, дальність польоту якого в два рази перевищує звичну.

"Всі ці технології можливі завдяки розробкам, про які десять років тому не могли і мріяти", - говорить Девід Хінтон, заступник директора по авіаційних досліджень в NASA. Обмеження - небо.

Електричні літаки вже обіцяють виштовхнути звичайні тренувальні літаки для навчання. Корпорація Aero Electric Aircraft Corporation планує підготувати двомісний повністю електричний Sun Flyer вже до літа. Сонячні батареї на крилах забезпечать літак додаткової електроенергією, і якщо залишити його на пару днів на сонечку, він буде повністю заряджений.

наномашини

Гаррі Грей знає, що таке електрони. У 1982 році хімік з Каліфорнійського технологічного інституту виявив, що електрони створюють "тунель" - проходять через довгий ланцюг молекул - через білки. Цей прийом схожий на анімаційне дихання життя. Це те, як живі речовини конвертують енергію в щось, що зможуть використовувати, починаючи рослинами, які замикають енергію сонячних променів в своїх клітинах, і закінчуючи повсякденними формами життя, які спалюють глюкозу в організмах, щоб жити. Це стає можливим з молекулою під назвою металопротеїни, яка поєднує в собі гнучкі білки з можливістю металів каталізувати хімічні реакції.

Коли Грей виявив це, він вже порядком вивчив сонячну енергетику. Він зрозумів, що якщо ви хочете розробити генератор енергії з постійно поновлюваними ресурсами, що працює практично нескінченно, вам доведеться взяти систему, побудовану на металопротеїни, на зразок фотосинтезу. Але працювати вона не буде. Біоінженерія дуже крихка і неефективна, і будь-яка система повинна створюватися заново після декількох хвилин роботи.

Якщо ви хочете молекулярну машину, яка буде ефективною і надійною, говорить Грей, вам доведеться зробити її самому. Разом з колегами вчений вважає, що мікроскопічні батареї з оксидами металів на одному кінці і кремнієм на іншому працюватимуть як металлопротеіновие структури в мембранах рослин. Оксиди металів будуть поглинати світло з синьою довжиною хвилі і використовувати енергію для переробки морської води на кисень і протони, а кремній буде поглинати світло з червоною довжиною хвилі і об'єднувати протони з електронами. Протон і електрон - це водень. Його можна використовувати в якості палива. Простими словами, це безкоштовний водень з сонячного світла.

"Вся суть нашої роботи полягає в тому, що молекули будуть створені з дуже стійких матеріалів і, на відміну від клітин рослин, будуть працювати довго".

І, знаєте, це цілком працює. Такі роздільники води працюють в десять разів ефективніше, ніж натуральний фотосинтез, хоч повинні пройти ще десятиліття, перш ніж знайдуть більш ефективний спосіб вироблення кисню (екзотичні метали, які використовуються в них, дорогі і токсичні). Грей залишається оптимістом:

"Природа повинна була зробити щось, що може жити. Все, що нам залишається, - робити паливо". Ну і рятувати планету, напевно.

Нанотехнології обіцяють стати панацеєю від усіх хвороб. Але у них є ряд поки не вирішених проблем: в тому числі і відсутність ефективних мікродвигунів.

всюдисущий Інтернет

У всіх у нас є недосяжна мрія, в якій у нас всіх буде доступ до Мережі з будь-якої точки світу з будь-якою швидкістю. Кількість смартфонів і планшетів збільшується, а якість зв'язку - немає. І це ми зараз говоримо про країни, в яких працює 4G. Обмеження доступу - це не просто роздратування, це смертельна загроза для інновацій. До 2020 року, як вважають, бездротові технології будуть коштує 4,5 трильйона доларів. Але їх зростання залежить від наших можливостей до розширення.

Легкодоступні Wi-Fi могли б вирішити цю проблему. Провайдери і телефонні компанії вже почали розташування малих хотспоти Wi-Fi в густонаселених місцях. Але стимулів для побудови масивної інфраструктури, яка б могла охопити весь світ, у цих компаній немає.

Знайшлася одна компанія, яка запропонувала неймовірно сміливе рішення - Wi-Fi-антена у вигляді аерозольного пилу. Chamtech Enterprises розробила рідина з мільйоном наноконденсаторов, які, будучи розпорошеними на поверхні, зможуть вловлювати сигнал краще, ніж звичайний металевий стержень. Із застосуванням цієї технології можливе створення недорогий мережі широкосмугових Wi-Fi-хотспотов. Антени можуть бути намальовані на будь-якій поверхні.

Такі проекти, як Project Loon, могли б забезпечити мережею Wi-Fi весь світ або хоча б країни, що розвиваються, але судячи за всіма даними, інженери Google відмовилися від цієї ідеї - повітряні кулі не дуже довго живуть на висоті. SpaceX, Virgin Galactic і OneWeb теж планують розгорнути космічний інтернет: вивести на низьку навколоземну орбіту супутники, які будуть фактично забезпечувати людей швидкісним інтернетом за типом Wi-Fi.

Пустелі - генератори енергії

При слові Сахара ми відразу уявляємо суху і мертву пустелю. Подумайте про неї, як про практично невичерпне джерело чистої енергії. За шість сонячних днів ця пустеля вбирає більше енергії, ніж людство споживає за рік. Не дивно, що у політиків, вчених і економістів є плани на Сахару. Так званий Desertec включатиме в себе сотні квадратних кілометрів вітряних і сонячних електростанцій на всіх пустелях світу. В першу чергу хочуть передати сонячну енергію з Північної Африки до Європи. Близько тисячі квадратних кілометрів в Північній Африці покриє 20% енергетичних потреб європейців вже до 2050 року. Все, що потрібно зрозуміти, - це що концепт Desertec вже готовий. І, як у випадку з будь-яким великим інфраструктурним об'єктом, проблемою залишається тільки політика. Північно-африканські лідери бачать в Desertec роботодавця, а ось ОАЕ тримають інвесторів в сумнівах, оскільки не знають, наскільки стабільний регіон в довгостроковій перспективі.

90% населення Землі абсолютно не цікавлять пустельні землі. Китайські міста могли б отримувати енергію з Гобі. Південна Америка - з Атакама. Скрізь, де є світло, є надії. Про можливе використання пустель для цілорічного вирощування зернових писав ще Костянтин Едуардович Ціолковський. Варто думати, пройде час, і ці ідеї обов'язково знайдуть себе в реальності.

цифрові лінзи

Смартфони забезпечили нам постійний контакт зі світовою інформацією. Але, по суті, цей контакт вимагає від нас, щоб ми дивилися вниз, на дисплей пристрою, не відриваючись і не дивлячись на всі боки. Яким чином ми могли б отримувати цю інформацію, не ризикуючи життям під час переходу через дорогу і не втрачаючи друзів? Окуляри доповненої реальності Google Glass виглядають по-дурному, і толком незрозуміло, для чого вони призначені. Гарнітури віртуальної реальності Oculus Rift, Samsung Gear VR, Project Morpheus - всі вони дуже важкі і створюють додаткові незручності. Ідеальним рішенням було б лінзи, бажано постійні.

Співзасновники Google заговорили про прямому контакті з мозком ще в 2002 році. З тих пір ми встигли побачити і поховати прототип Google Glass, окулярів, які відображають інформацію на дисплеях, видних тільки власнику. Але Бабак Парвіз, засновник Project Glass і за сумісництвом професор Вашингтонського університету, намагається заглянути на крок вперед. Він запропонував довгостроковий план, згідно з яким весь світ інформаційної сфери зосередиться нема на громіздких окулярах, а на контактних лінзах. З використанням антен більше за людську волосину, лінзи зможуть доповнювати реальність і зведуть необхідність дисплеїв смартфонів, комп'ютерів, телевізорів нанівець.

"Єдине, що будуть робити дисплеї, - проектувати шаблони на вашій сітківці", - говорив Парвіз. - "Тому якщо у вас будуть подібні лінзи, вам не знадобляться ніякі дисплеї ніколи більше". Крім того, лінзи можуть бути постійним монітором здоров'я, які аналізують клітини вашого очі.

З моменту того заяви Парвіза пройшло багато часу, але ідея так і не втілилася, а окуляри Google Glass були відкладені в довгий ящик. Тому якщо ви захочете позбавити людство від незручних формфакторів, вам буде чим зайнятися.

Захоплення і знищення астероїда

Фільм "Армагеддон" розкрив нам очі на дві речі. По-перше, ми абсолютно не підготовлені до появи астероїда, який загрожує врізатися в наш блакитну кульку. По-друге, у нас немає будь-якого інструменту для роботи.

"Брюс Вілліс вніс істотний внесок в планетарну оборону", - говорить Бонг Уї, директор Дослідницького центру по відхиленню астероїдів в Айові.

"Армагеддон" посприяв популяризації теорії підземних вибухів. І у Уї є ракета - Hyper-Velocity Asteroid Intercept Vehicle - яка допоможе, якщо що. Зовні це кінетична ракета. Зсередини - ядерний вибух. Кінетична частина вгризається в скелю, а бомба розносить все до біса на дрібні шматочки. NASA так сподобалася ця ракета, що агентство виділило грант у 100 000 доларів на розробки. HAIV заносить бомбу всередину астероїда, що збільшує силу вибуху в двадцять разів. Уї планує випробувати систему в 2020 році.

"Це обійдеться в 500 мільйонів доларів, але це копійки в порівнянні із загибеллю цивілізації, якщо астероїд зверне нас в пил".

Ну і на 50 мільйонів дешевше, ніж зібрав "Армагеддон" в світовому прокаті.

Втім, руйнування астероїда - це одне, а ось захоплення його з метою обробки, дослідження або для використання в якості якоря для космічного ліфта - зовсім інше. Ламати - не будувати. Один невеликий астероїд міг би подарувати Землі тонни корисних копалин, можливо, навіть золота і рідкісноземельних металів, яких нам вкрай не вистачає.

Хмарочоси з алмазів

Алмаз - один з найміцніших матеріалів у Всесвіті. Він досить прозорий, хімічно інертний і відмінно проводить тепло. І зроблений з найбільш поширеного елементу - вуглецю. Алмаз - всього лише вуглецевий кристал. І він надзвичайно корисний у багатьох областях, від мікроелектроніки до водопостачання. На жаль, великі алмази - надзвичайна рідкість. Але тільки уявіть, що було б, якби вони стали поширеними, як скло.

Стівен Бейтс вважає, що це можливо. 64-річний вчений пропрацював в Прінстоні і в NASA, провів кілька років у General Motors, де створив прозорий поршневий двигун з використанням сапфіра, що дозволило побачити потік полум'я і газів буквально за склом. Цей сапфіровий двигун змусив Бейтса задуматися про алмази.

"Все, що ви можете зробити з сапфіра, буде набагато краще, якщо ви зможете зробити це з алмаза".

Після занурення в дослідження по синтезу кристалів в тонких плівках за допомогою процесу, який називається осадженням з парової фази, Бейтс запатентував метод відтворення алмазів таким же чином. Концепт простий: посадити діамантове зерно, відносно недорогий промисловий продукт, в форму з парами фуллерена C60 - уявіть собі футбольний м'яч з гранями, освіченими 60 атомами вуглецю. Потім підірвати все це лазерним променем. Фуллерен розпадається, а вуглець конденсується між діамантовими частинками, ефективно сплавляючи їх у відносно тверду масу.

Навіть якщо метод виявиться технічно і економічно доцільним, матеріал буде пористим. Ніхто не знає, які властивості у пористих алмазів. Першим кроком для Бейтса буде придбання лазера за 100 000 доларів. Але що, якщо спрацює? Уявіть собі діамантову основу для вашого будинку, алмазні кістки в зламаних ногах, алмазні деталі для літаків і космічних кораблів. Тільки не думайте, що жити в алмазному будинку буде приємно - це місце буде досить прохолодним, оскільки стіни будуть проводити тепло на ура.

Якщо хоч одна з цих ідей надихнула вас на роботу - дерзайте. Якісна реалізація хоча б однієї з поставлених завдань точно зробить вас мільйонером, і це як мінімум.