Avion na solarni pogon

Početkom maja, avion je preleteo Sjedinjene Američke Države pomoću sunčeve energije. U 2015. godini procenjuje se da će preleteti svet.

Tokom 2011. godine avion na solarni pogon je leteo preko Švajcarske

Tokom 2011. godine avion na solarni pogon je leteo preko Švajcarske

Dvadeset prvog marta 1999. godine, ujutru, Bertrand Pikard (Betrand Piccard) i Brajan Džouns (Brian Jones), prizemljili su njihov balon u egipatskoj pustinji, i tako su kompletirali prvi let oko sveta bez stajanja. Tokom slavlja, Pikard je konstatovao: Rezervoari sa propanom koji su bili neophodni da bi se balon održavao u vazduhu su bili skoro prazni. “Da su vetrovi bili malo slabiji preko Atlantika, završio bih u nekom jarku”, dodao je. Pikard je tada obećao da će pronaći način da preleti svet bez trunke goriva.

Početkom maja, Pikard i njegov partner su, koristeći avion na solarni pogon, leteli od San Franciska do Njujorka – kao uvod za planirani let 2015. koji podrazumeva put oko celog sveta. Kada je prvi put rekao svima za njegov san, svi su mislili da je lud. Iako su pioniri kao što je Pol Mek Kridi (Paul MacCready), pravili avione na solarni pogon još od 70-ih godina, ni jedan nije mogao da leti nakon što sunce zađe, a kamoli da lete danima preko Atlantika i Pacifika.

Prepreka je bila težina. Da bi leteo tokom noći, avion mora da crpi snagu iz baterija koje se pune danju. Ali baterije su sadržale mnogo manje energije po kilogramu nego rezervoar sa gorivom. Što  znači da avion mora da nosi veće baterije kako bi skladištio veću količinu energije, što je dalje značilo da bi avion bio još teži i tako zahtevao još više energije za letenje. Kada na to dodate kabinu i pilota, avion postaje pretežak i za samo uzletanje. Zbog toga su se istraživači letelica na solarni pogon fokusirali na bespilotne letelice, kao što su „heliosi sa letećim krilima“ agencije NASA.

Bertrand Pikard 2012. godine nakon letenja preko Mediterana u solarnom avionu

Bertrand Pikard 2012. godine nakon letenja preko Mediterana u solarnom avionu

Pikard, švajcarski fizioterapeut i pilot, dolazi iz porodice avanturista koji nisu skloni odustajanju: 1960. njegov otac Žakez (Jacques), prvi je putovao do okeanove najdublje tačke, 1931. njegov deda Avgust (Auguste) bio je prvi pilot koji je balonom došao do stratosfere. Pikard je nastavio da promoviše njegov koncept letenja uz pomoć solarne energije, i tako mu je Švajcarski federalni institut za tehnologiju u Luzanu (Lausanne EPFL) omogućio 2003. godine da započne istraživanja. Oni su zaključili da bi ultra laki avion sa širokim rasponom krila mogao da smanji otpor vazduha i uz pomoć solarne energije poleti. Andre Boršberg (André Borschberg), pilot i inženjer koji je vodio EPFL istraživanje, pridružio se Pikardu kako bi zvanično pronašli Solarni impuls. Tako su njih dvojica počeli da regrutuju ljude i donatore za 10-ogodišnji projekat vredan 130 miliona dolara.

Oni su odmah naleteli na probleme. Nisu mogli da nađu nikoga ko bi im napravio avion. Svi su mislili da je nemoguće, tako da su Pikard i Boršberg okupili svoj tim inženjera. “Mislim da imamo više ljudi izvan sveta avijacije nego onih kojih su zapravo za to specijalizovani”, izjavio je Boršberg. Glavni na razvoju aviona, Robert Fraefel, vodi poreklo iz Formula 1 trkanja. Ostali dolaze iz industrija kao što su fotonaponska proizvodnja i izlivanje metala.”U neku ruku, imali smo veliku prednost jer smo imali mnogo neiskusnih ljudi. Kada ste iskusni, stalno se vraćate rešenjima koje već znate”, izjavio je Boršberg.

Tim je odlučio da ram i krila napravi kompletno od karbonskih vlakana (proizvedeno od kompanije koja pravi jahte), koji se spajaju visoko obrađenom plastičnim šrafovima i zavrtnjima. Materijali su lagani, ali ipak dovoljno jaki da omoguće raspon krila od 63 metra (skoro identično kao kod Erbas aviona A340-500). Avion je težio nešto malo preko 1500 kilograma, što je manje od 1% težine Erbasa.

Kako bi pokrenuli avion, inženjeri su obložili sa skoro 12.000 silikonskih solarnih ćelija glavno krilo i horizontalni stabilizator. Ćelije su proizvodile u proseku 50 kilovati tokom 24 časa, šaljući energiju direktno u motor kada je avion u vazduhu i usmeravajući svaki višak do četiri litijum-polimerne baterije.

Krilo solarnog aviona, izgrađeno od karbonskih vlakana

Krilo solarnog aviona, izgrađeno od karbonskih vlakana

Nakon četiri godine dizajniranja i 2 pravljenja, avion je načinio svoje prve korake – letenjem 350 metara na aerodromu u Dubendorfu, Švajcarskoj, krajem 2009. godine. Pravi test desio se u julu 2010. godine kada je Boršberg leteo avionom noću po prvi put preko Pajerne, Švajcarska. ”Nismo znali kako će tačno avion da se ponaša”, dodao je. “Da li ćemo potrošiti više energije nego što smo planirali? Da li ćemo se susreti sa silaznom strujom?” Bez autopilota, leteo je u sedećoj poziciji 26 sati bez prestanka, koristeći joga tehnike da se istegne u skučenoj kabini. Kada je sleteo, oborio je tri rekorda, uključujući postignutu najvišu tačku letenja avionom na solarni pogon koja je iznosila 9.150 metara, kao i najduži solarni let od 26 sati, 10 minuta i 19 sekundi.

Prototip aviona dokazao je da je koncept koji je tim prolongirao važeći – ali i dalje ne mogu da lete oko sveta. Pošto je brzina solarnog aviona koji su osmislili iznosila 100 kilometara po času, Pikard procenjuje da bi bila potrebna 3 dana letenja bez prestanka da bi se preleteo Atlantski okean i 5 do 6 za Pacifički. To zahteva složeniji sistem sa većim kokpitom koji bi omogućavao pilotu da prespava; veću efikasnost za skladištenje više energije u rezervama; kao i nepromočivu elektroniku koja bi omogućavala letenje u vlažnim uslovima. Tako da je Solarno impulsni tim sada na pola puta. “Prvi avion imao je tehnologiju iz 2007. godine. Drgi će imati tehnologiju budućnosti”, dodao je Pikard.

Solarni avion se ubacuje u Boing 747. Inženjeri će ga sastaviti kada sleti u San Francisko radi leta između San Franciska i Njujorka.

Solarni avion se ubacuje u Boing 747. Inženjeri će ga sastaviti kada sleti u San Francisko radi leta između San Franciska i Njujorka.

HB-SIB, avion budučnosti, će biti 11% veći, imaće autopilota, motore sa većom efikasnošću, i kostur napravljen od još lakših karbonskih vlakana. Baterije će imati veću gustinu energije zahvaljujući novim elektrolitima i elektrodama razvijenim od strane Solvaj i Bajer istraživačkog tima posvećenog razvoju novih materijala (Solvay and Bayer MaterialScience) – tehnologiji koja je već rasprostranjena u električnim vozilima i tehnici. Dve kompanije već su razvile čvrstu poliuretansku penu sa visokim performansama za krila aviona i kokpit izolaciju koju Bajer trenutno koristi u frižiderima i građevinskoj industriji.

Pikard je zadovoljan jer njegovi projekti podstiču razvijanje tehnologija koje mogu unaprediti i druge industrije, ali takođe se nada da će Solarni impuls podstaći potragu za obnovljivom energijom. “Vrlo često se dešava da dok pričamo o zaštiti sredine, to postane dosadno”, izjavio je Pikard. “Sve se svodi na manje pokretljivosti, manje konforta, manje razvoja”. Nasuprot tome, on se nada da će dokazati da eksploatisanje sunčeve energije može da nam donese i veću slobodu.

Konstrukcija aviona na solarnu energiju

Konstrukcija aviona na solarnu energiju

1) Struktura

Inženjeri su napravili kostur aviona ultra lakim, spajanjem delova od karbonskih vlakana u grede i jarbol. Laka i čvrsta pena formira krila i izoluje gondolu od kokpita.

2) Krila

Tanka i dugačka krila prostiru se 63 metra. Dužina smanjuje otpor, povećavajući tako aerodinamiku, i  uisto vreme omogućava prostor za 10.748 solarnih ćelija.

3) Solarne ćelije

Napravljene od nanokristalnog silikona, debele svega 150 mikrona, solarne ćelije prekrivaju 200 kvadratnih metara. One pretvaraju sunčevu svetlost u eliktricitet sa koeficijenotm efikasnosti od 22%.

4) Instrumenti

Zbog raspona krila i male brzine – 100 kilometara po času, avion može da se nagne za samo 5 stepeni, mnogo manje od konvencionalnog aviona. Omega instumenti sa tačnošću mere ugao nagimanja i tresu kontrolni točak ako se pilot nagne previše jako.

5) Kokpit

Samo jedan pilot staje u kokpit, i mora da bude u sedećem položaju. On kontroliše avion uz pomoć džoistika, kormila i 4 poluge.

6) Gondole

Svaka od četiri gondole, ili odvojene motorske konzole, staju ispod krila, sadržeći pakovanje baterija, motor od 10 konjskih snaga i kutiju sa opremom koja pokreće propeler na 400 rpm. Raspodeljujući težinu baterija, gondole takođe smanjuju opterećenje aviona.

7) Baterije

Sa nešto više od 360 kilograma, litijum-polimerske baterije čine četvrtinu ukupne težine aviona. Veoma su efikasne, skladište oko 109 wati po satu.

Putanja leta

Putanja leta

Putanja leta:

Tokom dana, solarni avion se penje između 8220 i 8530 metara nadmorske visine. Kada sunce zađe, propeleri se priguše kako bi se energija sačuvala, i avion se polako spušta na 1200 metara. On ostaje na toj visini sve dok sunce ne izađe ponovo i baterije krenu da se pune. Tim meteorologa koristeći simulacije, procenjuje kada je najbolje doba dana da se avion penje, uzimajući u obzir oblačnost i vetrove.

Naučnici iskoristili 3D štampanje kako bi napravili prvo veštačko uvo

Naučnici su iskoristili tehnologiju 3D štampanja kako bi napravili prvo veštalko uvo, sposobno da prima radio talase.

Naučnici su iskoristili tehnologiju 3D štampanja kako bi napravili prvo veštalko uvo, sposobno da prima radio talase.

Primarni cilj istraživača je bio da se istraže efikasna i promenljiva sredstva kod spajanja elektronike i tkiva. Naučnici su koristili 3D štampanje ćelija i nanodelova, praćeno ćelijskim razvijanjem, kako bi razvili malu kolutastu antenu sa hrskavicom. I tako je nastalo veštačko uvo.

“Generalno, postoje mehaničke i toplotne prepreke kada spajate električne materijale sa biološkim”, izjavio je Majkl Mekalpin (Michael McAlpine), asistent za mehaničko i aero-kosmičko inženjerstvo na Prinston univerzitetu. “Prethodno, naučnici su predložili pojedine strategije da se sašiju elektronički delovi kako bi spajanje bilo manje čudno. To se obično dešava između 2D ploče elektroničkih delova i podloge od tkiva. Ipak, naš posao je zahtevao drugačiji pristup – da napravimo i razvijemo biologiju zajedno sa elektronikom sinergetski i u 3D preplitajućem formatu”.

Mekalpinov tim je napravio nekoliko podstreka, prethodnih godina istraživanja, spajanjem malih senzora i antena. Prošle godine, istraživanje vođeno Mekalpinom i Naven Vermom (Naveen Verma), asistentom za elektroinženjerstvo, uz pomoć Fio Omeneta (Fio Omenetto) sa Tufts univerziteta, rezultiralo je razvojem tetovaže napravljene od bioloških senzora i antene koji se mogu prikačiti na površinu zuba. Ovaj projekat je njihov prvi napor da naprave potpuno funkcionalan organ koji ne samo da replikuje ljudske sposobnosti, već ih unapređuje koristeći ugrađenu elektroniku.

Tetovaža napravljena od bioloških senzora i antena koja se stavlja na zub. Delo naučnika sa Tufts univerziteta.

Tetovaža napravljena od bioloških senzora i antena koja se stavlja na zub. Delo naučnika sa Tufts univerziteta.

“Dizajn i implementacija bioloških organa i uređaja koji unapređuju ljudske sposobnosti, poznati kao cybernetics, deo su nauke koja sve više privlači pažnju naučnicima”, istraživači su napisali u članku koji se pojavljuje u školskom časopisu Nano Letters. “Ovo područije ima potencijal da generiše kastumizirane replike delova za ljudsko telo, ili čak da napravi organe koji imaju sposobnost izvan ljudskih mogućnosti”. Standardna istraživanja tkiva uključuju “sejanje” ljudskih ćelija, kao što su ćelije koje formiraju ušnu hrskavicu, i posle izgradnju polimerskog materijala koji se zove hidrogel. Međutim, naučnici tvrde da ova tehnika ima problema kod zamenjivanja komplikovanih trodimenzionalnih bioloških struktura. “Rekonstrukcija uveta ostaje jedan od najproblematičnijih plastičnih operacija”, izjavili su. Kako bi se rešio problem, tim se okrenuo proizvodnji, tačnije 3D štampanju. Ovi štampači koriste kompjuterizovan dizajn kako bi zamislili objekte od nizova tankih kriški. Štampač onda skladišti naslage različitih materijala, počev od plastičnih ćelija, kako bi napravio finalni proizvod. Predlagački kažu da ovakva proizvodnja obećava pravu revoluciju domaće industrije, dopuštajući malim timovima ili pojedincima, da naprave proizvod za koji bi prethodne bile neophodne čitave fabrike.

Praveći organe uz pomoć 3D štampača je skori napredak. Nekoliko grupa izjavilo je da su koristili ovakvu tehnologiju za sličnu upotrebu u proteklih par meseci. Ali ovo je prvi put da su naučnici demonstrirali da je 3D tehnologija pogodna strategija za mešanje tkiva i elektronike. Tehnika je omogućila naučnicima da pomešaju električnu antenu sa tkivom unutar veoma kompleksno građenog ljudskog uveta. Oni su prvo upotrebili 3D štampač da kombinuju kalup od hidrogela i kožnih ćelija zajedno sa srebrnim nanodelovima antene. Kožne ćelije su se kasnije razvile u hrskavicu.

3D štampač koji se koristi za izradu gotovih proizvoda.

3D štampač koji se koristi za izradu gotovih proizvoda.

Manu Manor (Manu Mannoor), diplomirani student u Mekalpinoj laboratoriji, rekao je da ovakav vid proizvodnje otvara vrata novim načinima da mislimo o integraciji električnih delova i biloških tkiva, i otvara mogućnost da napravimo pravi biološki organ koji će funkcionisati. On je dodao da je moguće integrisati senzore različitih bioloških tkiva kako bi se, na primer, pratio napon u pacijentovom menikusu. Dejvid Garsias (David Garcias), profesor kod Johns Hopkins univerziteta, izjavio je da premošćavanje jaza između biologije i elektronike, predstavlja znatan izazov koji moramo savladati kako bismo omogućili stvaranje pametnih proteza i implanata. “Biološke strukture su mekane I gnjecav, napravljene većinom od vode i organskih molekula, dok konvencionalni električni delovi su teški i suvi, napravljeni većinom od metala, poluprovodnika i neorganskih delova. Razlike u fizičkom i hemijskom sastavu ove dve vrste materijala ne bi mogle biti izraženije”, dodao je.

Gotovo uvo napravljeno je od navojne antene unutar hrskavične strukture. Dve žice, vode se od baze uveta i navijaju oko spiralnog puža (kohlea) – dela uveta koji ima ulogu da prepozna zvuk, koji može da se spoji sa elektrodama. Iako Mekalpin upozorava da bi trebalo proširiti testiranje pre nego što se tehnologija iskoristi na pacijentu, Garsias kaže da ovaj proizvod u principu može odmah da se iskoristi za zamenu ili unapređenje ljudskog sluha. On je dodao da električni signali proizvedeni od strane uveta mogu da se spoje sa pacijentovim nervnim završetcima. Trenutni sistem prima radio talase, ali on je rekao da istraživački tim planira da doda i druge materijale, kao na primer električne senzore osetljive na pritisak, koji bi omogućili uvetu da registruje akustične zvukove.

Pored Mekalpina, Verma, Manora i Garcijasa, istraživački tim je obuhvatao i: Vinstona Sobahejo (Winston Sobayejo), profesora na mehaničkom i aero-kosmičkom inženjerstvu na Prinstonu, Karen Malatesta, studenta molekularne biologije na Prinstonu, Jong Lin Konga (Yong Lin Kong), diplomiranog studenta na mehaničkom i aero-kosmičkom inđenjerstvu na Prinstonu i Tinu James (Teena James), diplomirani student na hemijskom i biomolekularnom inženjerstvu na John Hopkins.

Tim je takođe imao i Ziven Jianga (Ziwen Jiang), srednjoškolca iz Pedi škole u Hajctaunu (Peddie School in Hightstown), koji je bio deo naprednog programa za mlade istraživače Mekalpine laboratorije.
Ziven Jiang je jedan od najspektakularnijih srednjoškolaca koga sam ikada video”, izjavio je Mekalpin. “Ovaj projekat ne bismo uspeli da završimo da nije bilo njega, naročito njegovog znanja u CAD dizajniranju biološkog uveta”.

Kako ćemo izumreti?

Da li će ljudi sami sebe uništiti?

Koje su to najveće globalne opasnosti po ljude? Da li smo na granici da sami sebi presudimo?

Internacionalni tm naučnika, matematičara i filozofa sa Instituta za ljudsku budućnost na Oksfor univerzitetu (Oxfrord University’s Future of Humanity Institute) istražuje najveće pretnje po ljudsku populaciju. U članku “Egzistencijalan rizik kao globalni prioritet”, raspravljali su o tome kako bi internacionalni političari, tačnije svetkse vođe, trebalo da ozbiljno povedu računa kada je reč o riziku izumiranja ljudkse vrste.

Prošle godine bilo je više akademskih člankaka o snowboarding-u nego o ljudskom izumiranju.

Švedski direktor instituta, Nik Bostrom (Nick Bostorm), izjavio je koliko je bitno da povedemo računa o nekim stvarima, jer možda ne dočekamo sledeći vek.

Mnogo toga smo prošli, a opet smo preživeli…
Dakle koje su to onda najveće pretnje?

Prvo par dobrih vesti. Pandemije i prirodne katastrofe mogu nam naneti katastrofalne gubitke, ali Bostrom veruje da bismo ih najverovatnije preživeli. Kao vrsta, već smo proživeli nekoliko hiljada godina bolesti, gladovanja, poplava, predatora, proganjanja, zemljotresa i prirodnih promena. Tako da su šanse na našoj strani. Takođe, veoma su male šanse da nestanemo od posledice udara asteroida ili erupcije super vulkana.

Procenjuje se da 99% vrsta koje su ikada postojale su do sada izumrle.

Procenjuje se da 99% vrsta koje su ikada postojale su do sada izumrle.

Čak i gubitci u 20. veku tokom dva velika rata, kao i čuvena epidemija gripa u Španiji, nisu uspeli da zaustave globalizaciju ljudske populacije.
Nuklearni rat bi mogao da nanese užasna razaranja, ali dovoljno pojedinaca bi preživelo tako da bi mogli da omoguće opstanak naše vrste.

Ako su sve ovo bile dobre vesti, čega onda treba da se plašimo?

Bostrom veruje da smo ušli u neku novu vrstu tehnološle ere, koja ima kapacitet da ugrozi našu budućnost kao niko pre. O ovakvim pretnjama nemamo nikakve podatke, ništa što bi nam pomoglo da se snađemo i preživimo.

Gubitak kontrole

U poređenju sa opasnošću kada date detetu oružije u ruke, napredna tehnologija nam polako izmiče iz kontrole i mogućnosti da je obuzdamo.

Eksperimenti u oblastima kao što su sintetička biologija, nanotehnologija i veštačka inteligencija, kreću se ka teritoriji koja je neistražena i nepredvidiva.

Sintetička biologija, gde biologija susreće inženjerstvo, obećava velike medicinske benefite. Ali Bostrom je zabrinut za nepredviđene posledice u manipulaciji granica ljudske biologije.

Nanotehnologija, koja radi na molekularnom ili atomskom nivou, bi takođe mogla postati veoma destruktivna ako se bude koristila u ratovima. Bostrom je napisao da će buduće vlade imati glavni izaziov kada je reč o kontrolisanju i ograničavanju zloupotreba. Podjednako, postoji strah i kod veštačke inteligencije, kako će ona u budućnosti reagovati na spoljni svet.

Takva “kompjuterska inteligencija” mogla bi biti jak instument u industriji, medicini, poloprivredi ili upravljanju ekonomijom. Ali takođe bi mogla biti nešto sasvim drugačije ako izmakne kontroli.

Spontane posledice
Ovo nisu nagađanja već činjenice.

Šon o Hegertah (Sean O’Heigeartaigh), genetičar pri institutu, povlači analogiju sa algoritmima korišćenim u automatskom trgovanju na berzama.

Ove matematičke veze mogu imati direktne i destruktivne posledice po “prave” ekonomije i “prave” ljude. Takvi kompjuterski sistemi mogu manipulisati stvarnim svetom, dodaje Hegerrah, koji je studirao molekularnu evoluciju na Triniti koledžu u Dablinu (Molecular evolution at Trinity College Dublin).

On se brine o pogrešno vođenim dobrim namerama kada je reč o rizicima u biološkom ispitivanju kao što su eksperimenti na genetskim modifikacijama, rasklapanje i ponovno sklapanje genetskih struktura.

Genetski modifikovana hrana je deo bioinženjeringa.

Genetski modifikovana hrana je deo bioinženjeringa.

“Malo je verovatno da bi neko želeo da stvori nešto loše”, dodao je, ali uvek postoji rizik kao i spontane posledice događaja koji bi mogli naškoditi drugim sredinama ukoliko budu prebačeni u iste.

“Mi razvijamo stvari koje bi mogle otići u pogrešnom smeru”, dodao je.

“Sa bilo kojom novom moćnom tehnologijom, moramo prvo veoma dobro razmisliti šta znamo o njoj – ali bi možda bilo znatno bitnije razmisliti o tome šta zapravo ne znamo o njoj”

Lančana reakcija

Ova grupa naučnika priča o kompjuterima koji su sposobni da naprave daleko naprednije i jače kompjutere. Neće se desiti da ove mašine odjednom razviju smisao za sarkazam i loše ponašanje, ali istraživač Daniel Divej (Daniel Dewey) govori o “eksploziji inteligencije” gde ubrzano širenje kompjuterske moći postaje sve manje predvidivo i kontrolisano.

“Veštačka inteligencija je jedna od tehnologija koja stavlja sve veću i veću moć u sve manji prostor”, dodaje Divej, Američki ekspert za veštačku inteligenciju koji je prethodno radio za Gugl (Google).

Koliko smo zapravo daleko od ovakvih stvari?

Koliko smo zapravo daleko od ovakvih stvari?

Zajedno sa bio i nano tehnologijom možete uraditi nezamislive stvari koje bi sa veoma malo resursa imale uticaja na ceo svet. Oksfordski institut za budućnost čovečanstva je deo trenda koji fokusira naučnike da se pozabave ovim pitanjima. Institut je pokrenut od strane Oksfrodske Martin Škole (Oxford Martin School), i ona povezuje akademike iz različitih oblasti sa ciljem da odgovore na ovakve globalne promene.

Sličnu ambiciiju imaju i na Kembridž univerzitetu (Cambridge University) da ispitaju ovakve opasnosti po ljudski opstanak.

Lord Ris (Lord Rees), astronom kraljevskog porekla i bivši predsednik kreljevskog udruženja, podržava planove za istraživanje egzistencijalnog rizika.
“Ovo je prvi vek gde se ljudi susreću sa pretnjom od njih samih”, dodao je Lord Ris.
Izjavio je da dok mi brinemo o neposrednim individualnim rizicima, kao što su putovanje avionom ili brizi o hrani, izgleda da imamo problem kod prepoznavanja mnogo većih pretnji.

Zabluda ili strah

Lord Ris takođe podseća na posledice sintetičke biologije.

“Sa svakom novom tehnologijom dobijamo mnogo, ali takođe dobijamo i rizik”, izjavio je. Proizvodnja novih organizama za poljoprivredu i medicini mogli bi imati nepredvidive, ekološke, propratne efekte, dodao je. “Pitanje je samo mere. Nalazimo se u mnogo povezanijem svetu, sa olakšanim transportom, gde se vesti i glasine šire brzinom svetlosti. Samim tim posledice zabluda ili strahova su mnogo veće nego u prošlosti”.

Lord Ris zajedno sa filozofom sa Kembridž univerziteta Hju Prajsom (Huw Price) i ekonomistom Partom Dazguptom (Partha Dasguptha) i Skajp (Skype) osnivačem Janom Talinom (Jaan Tallinn), želi da ponudi centru za studije o egzistencijalnom riziku da procene ove pretnje.

Dakle, da li treba da budemo zabrinuti?

Bostrom kaže da postoji pukotina između brzine tehnološkog razvoja i našeg razumevanja i primene te tehnologije. “Imamo odgovornost kao deca, nasuprot tehnoloških kapaciteta odraslih osoba”, dodao je. Na kraju, rizik od opasnosti nije nam na radaru, ali promene nam dolaze, bili mi spremni ili ne”.

Može se desiti da dođe do katastrofičnog kraja ili da se transformišemo u nešto mnogo jače i razvijenije, preuzimajući mnogo veću kontrolu nad našom biologijom.

“Nije naučna fantastika ili religijsko načelo, niti konverzacija u sitne sate u kafani. Ovo jednostavno moramo da shvatimo ozbiljno”.

Inženjeri napravili novi materijal za superkondenzatore

Ilustracija niobijum oksida koji su pronašli naučnici sa UCLA

Ilustracija niobijum oksida koji su pronašli naučnici sa UCLA

Praveći značajan korak ka poboljšanju isporuke električne energije pocev od gradskih mreža do regenerativnog kocionog sistema kod hibridnih vozila, istraživači sa UCLA Henry Samueli škole inženjerstva i primenjene nauke, sintetizovali su materijal koji pokazuje visoku spsobnost, kako za brzim skladištenjem, tako i otpuštanjem energije.

U članku objavljenom 14. aprila u recenziranim novinama Nature Materials, tim, vođen profesorom za nauku o materijalima i inženjerstvom Bruce Dunnom, definisao je karakteristike sintetizovane forme niobijum oksida – jedinjenja zasnovanom na elementu koji se koristi u izradi nerđajućeg čelika, koji ima sposobnost da skladišti energiju. Materijal bi se koristio kao superkondenzator, uređaj koji kombinuje visoki kapacitet skladištenja litijumovih jonskih baterija, i brže isporuke energije, koju poseduju obični kondenzatori.

UCLA istraživači izjavili su da bi razvoj ovakvog materijala mogao da dovede do veoma brzog punjenja, od mobilnih uređaja, pa sve do industrijske opreme. Na primer, superkondenzatori se trenutno koriste u sistemima za skladištenje energije koji kasnije pokreću kranove na lukama, i tako smanjuju upotrebu hidrokarbonskih goriva kao što je dizel.

“Ako nam ovo uspe, bilo bi teško razlikovati bateriju od superkondenzatora“, izjavila je Veronica Augustyn, postdiplomac iz nauke o materijalima na UCLA i glavni urednik članka. “Ovo otkirće otklanja nedostatke kondenzatora i baterija“, dodala je Veronica.

Baterije efektivno skladište energiju, ali je ne isporučuju efikasno zbog toga što se napunjeni navoji, ili joni, teže kreću kroz čvrst materijal baterije. Kondenzatori, koji skladište energiju na površini materijala, generalno imaju slabu sposobnost skladištenja. Dunnov tim istraživača uspeo je da sintetiše niobijum oksid koji pokazuje značajan prostor za skladištenje kroz “umetanje pseudokondenzatora“, čiji joni mogu biti deponovani najvećim delom u niobijum oksidu na isti način kao što bi zrna peska mogla biti deponovana između kamenčića.

Kao rezultat, elektrode sa 40 mikrona debljine – otprilike isto kao i jedna baterija – mogu brže da skladište i isporuče energiju nego elektrode koje su 100 puta tanje.

Dunn naglašava da iako su elektrode samo prvi korak, “za dalji inženjering na nanoskali i šire biće neophodno napraviti praktičan uređaj sa visokom električnom gustinom koji bi mogao da se napuni za manje od minut.“

Sunčeva svetlost proizvodi paru iz ledene vode

Naučnici univerziteta Rice su otkrili novu, vrlo naprednu, tehnologiju koja koristi nano čestice za direktno pretvaranje solarne energije u paru. Nova „solar steam“ (sunčeva para) metoda koja je osmišljena u laboratoriji univerziteta (Rice’s Laboratory for Nanophotonics – LANP) je toliko efikasna da može, čak proizvesti paru iz ledeno hladne vode.

Detalji ovog metoda su objavljeni novembra meseca ove godine u Internet časopisu ACS Nano. Efikasnost tehnologije je procenjena na 24%. Solarne ćelije (fotovoltaične), poređenja radi, u proseku postižu efikasnost od 15%. Međutim, istraživači sunčeve pare ne očekuju da će prva primena njihove tehnologije biti vezana za stvaranje električne energije, nego pre za sanaciju i prečišćavanje u zemljama u razvoju.

„Cela stvar je više od električne energije“ kaže šef laboratorije LANP, Naomi Halas (Naomi Halas), inače vođa celog projekta. „Sa ovom tehnologijom možemo početi da razmišljamo toplotnoj energiji Sunca na potpuno nov način.“

Oara Neumann levo i Naoumi Halas su koautori na novom istraživanju koje se bavi proučavanjem vrlo efikasnih metoda koje pretvaraju sunčevu svetlost u toplotu. Očekuju da će njihova tehnologija imati početni uticaj na razvoj izuzetno malih sistema za obrdu ljudskog otpada i to za zemlje gde fale infrastrukture kao što je električna energija ili kanalizacija: Foto: Jeff Fitlow

Efikasnost sunčeve pare je posledica rada nano čestica koje su u stanju da nadolazeću svetlost Sunca pretvore u toplotu. Kada se ove čestice potope u vodu i izlože sunčevoj svetlosti, one toliko brzo zagreju vodu da se ona momentalno zagreva do temperature pri kojoj voda isparava – dobija se vodena para. Halas kaže da solarna para ima nivo efikasnosti koji se može unaprediti poboljšavanjem same tehnologije.

„Krećemo od zagrevanja vode na makro nivou, da bi je zatim zagrejali na nano skali.“ kaže Halas. „Naše čestice su vrlo male – manje nego talasna dužina same svetlosti – što znači da imaju izuzetno malu površinu koja bi rasipala toplotu.“ Intenzivno lokalno zagrevanje generiše paru na lokalnom nivou, tačno na površini nano čestice, i ideja da se para proizvodi na nivou dela sistema (čerstice) je suprotna od intuitivne.“

Da bi pokazali kako je ceo proces ne intuitivan, saradnik na projektu Oara Njuman (Oara Neuman) je snimila film demonstracije solarne pare. U tom opitu, probna cev u kojoj su se nalazile pomenute nano čestice je potopljena u kupku ledene vode. Koristeći samo sočivo da bi se koncentrisala sunčeva svetlost na skoro smrznutu mešavinu u cevi, Njuman je pokazala da je u stanju da proizvede paru iz skoro smrznute vode.

dfs

Para je najviše korišćeni fluid u industriji. Oko 90 procenata električne energije se proizvodi zahvaljujući pari, a sem toga para se koristi za sterilisanje medicinskog otpada i hirurških instrumenata, da se pripremi hrana i da se pročisti voda.

Sistem sunčeva para koji se razvijen na univerzitetu Rice ima sveukupni nivo efikasnosti od 24 procenata. To znači da od ukupnih 100 posto energije koji je ušao u sistem, 24 procenata biva iskorišćeno za obavljanje nekog procesa ili za zagrevanje nekog drugog sistema. Ovaj rezultat poprilično prevazilazi mogućnosti najmodernijih solarnih ćelija. Verovatno će biti prvo iskorišćen za sanaciju i prečišćavanje vode u zemljama u razvoju. Foto: Jeff Fitlow.

Ljudi u zemljama u razvoju će biti prvi koji će osetiti prednosti sunčeve pare.  Inženjeri univerziteta Rice su već napravili autoklav koji pokreće sunčeva para, a koji je u stanju da steriliše medicinske i zubarske instrumente na klinikama koje nemaju pristup električnoj energiji. Halas je dobila nagradu Grand Challenges grant iz fondacije Bill i Melinda Gates za stvaranje izuzetno malog sistema za obradu ljudskog otpada u oblastima gde nema kanalizacionih sistema ili struje.

„Solarna para je izuzetna zbog svoje efikasnosti“, kaže Njuman, vodeći koautor na naučnom radu. „Nije neophodna velika količina ogledala ili solarnih panela. U stvari, cela aparatura može biti jako mala. Na primer, propusni prozor prilikom naše demonstracije je bio veliki svega nekoliko kvadratnih centimetara.“

Još jedan moguća primena nove tehnologije je u opsluživanju hibridnih rashladnih i sistema za zagrejavanje koji se pokreću preko dana zahvaljujući sunčevoj energiji, a tokom noći koriste električnu energiju. Halas, Njuman i njihove kolege su takođe sprovele eksperiment destilacije i otkrile da je sunčeva para oko dva i po puta efikasnija od postojećih destilacionih sistema.

Halas, Profesor kompjuterskog i električnog inženjeringa, profesor fizike, hemije i bio medicine je jedan od je najčešće citirani hemičar današnjice. U laboratoriji u kojoj radi istraživači su se specijalizovali u stvaranju i proučavanju čestica čije se funkcije aktiviraju pod uticajem svetlosti. Jedna od njenih kreacija – zlatna nano ljuska – je na kliničkim testovima kao potencijalni lek za rak.

Prilikom koncipiranja tehnologije lečenja raka i mnogih drugih tehnologija, Halasin tim bira da radi sa česticama koje interaguju sa vrlo malim brojem različitih talasnih dužina svetlosti. Kada je u pitanju sunčeva para, Halas i Njuman su se odlučile za česticu koja je u stanju da interaguje sa što većim opsegom talasnih dužina sunčeve svetlosti. Ove, nove nano čestice mogu biti aktivirane sa vidljivom svetlošću i sa svetlosnim dužinama svetlosti koje nisu vidljive golim okom.

„Mi ne menjamo bilo koji od zakona termodinamike“, kaže Halas. „Mi samo zagrevamo vodu na radikalno drugačiji način.“