3 технологии, которые необычны даже для 2019-го
Ядерная микробатарейка, первая в мире “волновая” электростанция и подводный катер. Об этих трёх необычных разработках сейчас расскажем поподробнее.
«Вечная» ядерная батарейка NanoTritium
В 2005 году канадская фирма CityLabs начала активную разработку элемента питания, способного работать многие годы. В своих исследованиях инженеры отталкивались от разработки Ларри Олсена, начатой еще в семидесятых годах двадцатого века. Именно тогда Олсен предложил модель источника питания на радиоизотопах.
И в 2008 году, через три года после начала работ, CityLabs предложила “на продажу” первые образцы NanoTritium – коммерческой батареи модели Р100. Максимальная мощность ее невелика — всего семьдесят пять нановатт, разные версии способны выдавать от пятидесяти до трехсот наноампер. Срок службы — двадцать лет (с плюсом, как выражаются разработчики). Форма выпуска батарей Р100 — в виде микросхем LCC 44 и LCC68.
В отличии от химических батарей, NanoTritium — это физический источник энергии, то есть, не содержит активных химических веществ. Хотя в процессе работы выделяется гелий, но в чрезвычайно малых количествах, и не представляет токсической опасности. Также безопасно для человека и излучение от распада трития (считают ученые), так как распространяется в воздухе буквально на несколько миллиметров от батареи.
Схема работы тритиевой батареи Р100
Основой работы батареи и является распад трития (это тяжелый изотоп водорода, очень редкий и дорогой). Период полураспада трития чуть больше двенадцати лет. Получают его двумя способами – облучая литий изотопом лития и нейтронами, либо перерабатывая “тяжелую” воду от реакторов.
Порадовала такая находка – NanoTritium на Aliexpress – Китай опять впереди всех!
В 2018 году CityLabs представила новую серию NanoTritium — Р200, источник питания с напряжением от 0,8 до 2,4 вольт и силой тока от 52 до 156 микроампер. Работать батареи могут в температурном диапазоне минус сорок – плюс восемьдесят градусов Цельсия.
Сфера применения таких маломощных батарей на самом деле весьма многообразна: в датчиках давления /температуры окружающей среды, интеллектуальных датчиках, медицинских имплантатах, литиевые батареи с подзарядкой, полупассивные и активные RFID (радиочастотная идентификация), кремниевые часы, резервирование памяти SRAM, датчики глубоководных нефтяных скважин, процессоры с низкой мощностью (например, ASIC, FPGA, блоки MicroController и т. д.).
Pelamis Wave Power — «морские змеи», поедающие волны
Энергия, вырабатываемая волнами морей и океанов Земли огромна. Нашлись даже ученые, подсчитавшие, что она равна двум тераваттам. Точная цифра или нет, не так и важно, главное – этот ресурс возобновляемый и никак не влияющий на ухудшение экологической обстановки в мире.
Попытаться использовать эту энергию попытались шотландские инженеры из компании Pelamis Wave Power, построившие удивительный механизм. Разработка его начались в далеком 1998 году — именно тогда возникла идея, но компания долго не находила нужных для постройки средств. Получив в 2002 году гранд на исследования, в Pelamis Wave Power была изготовлена опытная модель. На ее основе в 2005 году был заключен контракт с португальской компанией Enersis на постройку первой в мире “волновой” электростанции.
Основой португальской станции составляют конвертеры Pelamis P-750, длиной по сто сорок метров и «толщиной» три с половиной метра, весят они тоже немало — около семисот пятидесяти тонн (с полной загрузкой). Pelamis P-750 представляет собой полузатопленную конструкцию из четырех секций, соединенных специальными шарнирами. Качаясь на волнах, секции «красной морской змеи» изгибаются на этих шарнирах.
В каждом конвертере используется по три модуля, преобразующие энергию. Состоят они из сложной замкнутой гидросистемы, где гидравлические поршни, перекачивают масло, заставляя вращаться электрогенераторы. Размещать конвертеры тоже нужно с умом — где волны побольше, там, раскачиваясь на них сильнее, Pelamis будет вырабатывать больше электроэнергии.
Осенью 2008 у северо-западного побережья Португалии, недалеко от Повуа-де-Варзима, энергостанция Agucadoura Wave Farm выдала первую электроэнергию, «отобранную» у волн. Пиковая мощность одной «змеи»-конвертера Pelamis P-750 составляет 750 Квт. В португальской энергостанции работают три установки. Таким образом, по расчетам, они способны выдавать до двух с четвертью мегаватта (надо сказать, будучи запущенной, в среднем, каждая установка выдавала сто пятьдесят киловатт, или четыреста пятьдесят все вместе).
Дальнейшая судьба этой невероятной установки печальна. Проработав два месяца, она была отключена и возвращена Pelamis Wave Power для устранения проблем с подшипниками шарниров. В то же время компания Babcock & Brown (учредитель PWP) была вынуждена нанять стороннего управляющего, так как столкнулась с финансовыми трудностями. Проект Pelamis был официально закрыт.
PS. Однако это не конец истории. В октябре 2016 года, после того, как одна китайская компания представила аналогичный продукт «морского змея», бывшие сотрудники компании Pelamis Wave Power выдвинули предположение о промышленном шпионаже: после визита китайской делегации в 2011 году из здания компании пропало несколько ноутбуков.
Ну и ещё одна технология, скорее в качестве развлечения:
Удивительная Necker Nymph, “летающая” под водой
Представьте — аппарат, напоминающий легкомоторный самолет, плавно покачивается на волнах. А затем пилот, убедившись, что его пассажиры на своих местах, ускоряет его, заставляя «нырнуть»… И, все дальше и дальше, уводит от искрящейся глади воды, навстречу незабываемому подводному путешествию.
Такое устройство существует на самом деле. Имя ему – Necker Nymph (“Нимфа Неккера”), первый из подводных аппаратов своего типа. Конструкция имеет открытую кабину, обладает положительной плавучестью, а самое главное, использует для погружения не обычный способ (балласт), а «аэродинамические» свойства крыльев.
На борту могут находиться три человека — один «пилот», и два «пассажира». От набегающей воды их защищают обтекатели, как на гоночных болидах, — специальные «ветровые стекла», снимающие давление водяного потока. А более панорамного вида из открытой кабины трудно себе представить! Управление осуществляется пилотом с помощью джойстика.
Джойстик контролируют наклон, крен и рыскание, а рычаг «газа» – движение вперед и назад. Летно-навигационный компьютер (FAN-C), подобный тем, которые используются в современных истребителях, следит за скоростью, глубиной и поддерживает погружение в заранее заданных пределах. Аппарат также оснащен системой жизнеобеспечения с тройным резервированием и автоматически возвращается на поверхность в случае любой неисправности.
Длительность погружения составляет два часа (столько воздуха в баллонах дайверов), максимальная глубина — около тридцати метров, минимальная скорость под водой — около двух км/ч (чуть больше одного узла), максимальная, порядка одиннадцати км/ч (шесть узлов). Размеры Necker Nymph: 4,6х3,0х1,2 м, вес семьсот пятьдесят кг.
Разработки аппаратов подобного типа начались компанией Hawkes Ocean Technologies (HOT) в конце 1990-х, уже тогда погружаемые аппараты DeepFlight не использовали балласт для погружения под воду, а использовали «отрицательный подъем», создаваемый крыльями. Necker Nymph так же разрабатывался под кодовым названием DeepFlight Merlin.
Владельцем этого удивительного устройства является глава концерна Virgin Group Ричард Брэнсон, А разработал и создал его Грэм Хоукс. Стоимость аппарата составляет 670000 долларов.
