Лучшие инженерные достижения 2014 года
Солнечная энергия стала эффективнее
Этот год стал прорывным для развития солнечной энергетики. В ноябре в США начала работать крупнейшая в мире солнечная электростанция Topaz мощностью 550 мегаватт. Инженеры установили на Калифорнийских равнинах 9 миллионов солнечных панелей на площади около 25 квадратных километров. Стоимость проекта составила $2,5 млрд. Специалисты из Университета Нового Южного Уэльса объявили, что достигли 40,4%-го КПД, оснастив уже имеющиеся в продаже солнечные батареи зеркалами и фильтрами, снижающими потери энергии. Правда, чуть раньше инженеры немецкого Института солнечной энергетики Фраунгофера превысили этот показатель, добившись 44,7% эффективности.
В Нидерландах появилась первая в мире велосипедная дорожка из солнечных панелей. В ходе строительных работ был открыт 70-метровый участок дороги, являющейся частью проекта SolaRoad по созданию энергопродуцирующих дорог общего пользования.
А исследователи из Университета Шеффилда создали особые поглощающие солнечный свет клетки на основе вещества перовскита. Такие клетки можно наносить посредством распыления на поверхности любой площади, что позволит значительно упростить производство солнечных панелей. Американские и японские инженеры также представили многообещающие проекты по добыче солнечной энергии из космоса.
Нейропротезы возвращают к нормальной жизни
Так называемые нейропротезы - искусственные конечности, подключенные к нервной системе человека, становятся все более совершенными. В октябре две группы ученых - Case Western Reserve University в Кливленде и Университета Чалмерса в Швеции, научили двух пациентов с протезами рук осторожно брать предметы и даже ощущать текстуру этих объектов. Ученые штата Огайо создали нейрокомпьютерный интерфейс, чтобы помочь парализованному человеку шевелить рукой, используя собственные мысли.
В мозг человека имплантировали компьютерный чип и затем использовали нейронный мост для перенаправления мозговых сигналов к рукаву, который передает электрические сигналы к предплечью и руке человека. В итоге пациент смог управлять рукой силой мысли.
Японская компания Cyberdyne разрабатывает управляемый мозгом экзоскелет. В Бразилии, на церемонии открытия World Cup Games, человек с параличом нижних конечностей, используя управляемый силой мысли экзоскелет, сделал первый удар.
Наномоторы против рака
В этом году появилось сразу несколько сверхбыстрых миниатюрных наномоторов, которые будут использовать для нанороботов, доставляющих в организм человека лекарства и помогающих лечить опасные заболевания, включая рак и диабет. Инженеры из университета Пенсильвании разместили крошечные моторы внутри живых человеческих клеток и управляли их движением с помощью ультразвуковых и магнитных волн. Такие наномоторы будут использоваться для лечения заболеваний путем механического воздействия на клетки изнутри.
Ученые из Инженерной школы имени Кокрелла при Техасском университете сконструировали самый маленький и одновременно самый быстрый наномотор в мире размером в один микрометр. На протяжении 15 часов он непрерывно преобразовывает электрическую энергию в механическую, поддерживая скорость в 18 тысяч оборотов в минуту, что сопоставимо со скоростью реактивного двигателя.
Экзоскелеты умножат силу и скорость
В этом году американские военные представили костюм TALOS. Он защищает владельца от пуль, позволяет ему поднимать тяжести и поставляется с арсеналом технологий, которые наблюдают за окружающей средой. Этот костюм предназначен не только для военных, но и для сфер, связанных с экстремальными условиями работы. Специалисты из Института Висса при Гарвардском университете создали легкий тканевый экзоскелет Soft Exosuit , который будет использоваться DARPA. Новый экзоскелет имитирует движения мышц и сухожилий при ходьбе. Это возможно благодаря ремням, закрепленным в нужных местах вокруг ног и оснащенных гибкими датчиками. Вся конструкция управляется микропроцессором.
Работники судостроительной компании Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering стали носить экзоскелеты, которые помогают переносить 100-килограммовые грузы.
Также появился проект 4MM (Four Minute Mile - миля за четыре минуты), цель которого - увеличить скорость и ловкость владельца реактивного ранца, наделить его способностью пробегать большие расстояния с минимальной тратой сил. Джетпак для бегунов весит 5 килограмм. Волонтеры, испытавшие устройство на 200-метровой дистанции, показали хорошее время (25 секунд) и низкий расход энергии. По словам экспертов, для солдата даже небольшое преимущество в беге может оказаться существенным, ведь от этого может зависеть его жизнь.
Умная униформа спасет жизнь
Военные инженеры DARPA создали уникальную униформу, которая отправляет информацию о ранении в ближайший медпункт. Датчики, вживленные в ткань, регистрируют местоположение пули, глубину ее нахождения и какие жизненно важные органы пострадали. Другие датчики контролируют кровоток, чтобы выявить другие типы повреждений, химические, ядерные или биологические.
Инженеры из Университета Хьюстона, Университета Иллинойса и Северо-Западного университета разработали меняющий окрас камуфляж, который функционирует, как кожа осьминогов, каракатиц и кальмаров. До того были похожие технологии, но впервые внедрили автономную адаптацию.
Устройство видит цвета и распознает их. Оно считывает окружающую среду, используя термохроматический материал. Гибкая кожа устройства состоит из ультратонких слоев, включающих полупроводниковые приводы, переключающие компоненты и фотоэлементы между неорганическими отражателями и органическими меняющими цвет материалами. В итоге покрытие автоматически подстраивается под расцветку окружающей среды.
Роботы для земли и космоса
Инженеры компании Xenex создали робота, убивающего вирус Эбола. Он облучает больничный номер интенсивными миллисекундными импульсами ультрафиолетового света с высокой номинальной мощностью, уничтожая микробы. Свет способен полностью очистить больничный номер за 5 минут - в частности, уничтожает Эбола на любой поверхности за 2 минуты. Порядка 200 больниц только в США уже включили Xenox в систему обеззараживания комнат.
Исследовательское подразделение ВМС США продемонстрировало в декабре робота-рыбу Silent Nemo, который способен бесшумно и незаметно подобраться к вражескому суду. Почти полная визуальная имитация тунца будет использоваться для военных целей, сбора секретной информации и ремонта судов.
Министерство обороны Великобритании вложило 1 миллион фунтов в создание роботизированного манекена для тестирования специальных костюмов, предназначенных для защиты солдат в условиях применения химического и биологического оружия.
Porton Man изготовлен из современных облегченных материалов, которые используются в гоночных автомобилях класса "Формула-1". Прототип умеет ходить, маршировать, бегать, сидеть, становиться на колено и даже поднимать руки для прицеливания - практически как настоящий солдат.
Отели США начали использовать робота A.L.O. Botlr (сокращенно от robot butler -робот-дворецкий) для помощи настоящим живым консьержам. Запрограммированный на выполнение всех необходимых услуг, он оснащен 7-дюймовым планшетом, имеет поддержку 4G-сети и Wi-Fi-модуль, с помощью которого может вызывать лифты, при необходимости подняться на верхние этажи здания. NASA и Houston Methodist Research Institute разработали робота-гуманоида для выполнения медицинских процедур, в том числе и операций на МКС и, возможно, в дороге на Марс. Robonaut 2 уже прошел успешные испытания.
