Взламывая технологии

Ветряная турбина — современная «реинкарнация» ветряной мельницы. В I в. н. э. Герон Александрийский разработал «ветроколесо» для вдувания воздуха в трубы органа. Ветряные мельницы использовались в Персии для откачки воды из земли как минимум с IX в., а в Индии, Китае и Европе — в Средние века. В 1887 г. Джеймс Блит построил первую ветряную мельницу для выработки электроэнергии на заднем дворе своего дома в Шотландии.

Дания первой начала использовать ветряные турбины — еще в начале XX в. Но повсеместно эта технология развивается только последние три десятилетия. Сейчас во всем мире установлено более 250 тысяч ветряных турбин. Ветряные фермы — группы турбин, объединенных в единую сеть — размещаются в ветреных местах: на суше или в прибрежных водах. Идет строительство крупнейшей ветроэлектростанции в Ганьсу, которая уже в 2013 г. сделала Китай крупнейшим в мире производителем электричества из энергии ветра. После завершения Ганьсу будет производить 20 ГВт электроэнергии. Самая большая турбина в мире — Vestas V-164, Дания. Диаметр ее лопастей — 164 м, а высота башни — 220 м.

Поезд на магнитной подушке (маглев)

Колеса были незаменимой частью наземного транспорта не меньше 7000 лет. До этого люди просто ходили пешком. Однако эпоха колеса, похоже, подходит к концу.

Хотя поезд на магнитной подушке, или маглев (сокр. от англ. magnetic levitation — «магнитная левитация»), даже сейчас выглядит как транспорт будущего, идеи, лежащие в его основе, возникли еще 100 лет назад. В 1911 г. голландский физик Хейке Камерлинг-Оннес использовал самый мощный в мире холодильник для охлаждения материалов до невероятно низких температур, близких к 0 К (–273,15 °C) — самой низкой возможной температуры, «абсолютному нулю». При таком охлаждении обнаружилось, что электрическое сопротивление ртути практически исчезло. Сопротивление — это свойство материала задерживать протекание по нему электрического тока. Некоторые материалы имеют высокое сопротивление, другие (например, медь) — низкое. Но у суперхолодной ртути вообще не было сопротивления! Это явление называется сверхпроводимостью, благодаря нему материалы могут проводить электричество без потерь энергии. С тех пор инженеры открыли целый ряд сверхпроводящих материалов и другие их свойства при критических температурах. Например, сверхпроводящие магниты, хотя и требуют очень низких температур, настолько мощные, что могут заставить воспарить над землей целый поезд. Если этот феномен использовать в перевозках, транспортные средства могли бы летать над землей на высокой скорости без трения.

^{Шанхайский маглев — единственная пассажирская линия для поездов на магнитной подушке. Это монорельс, на котором поезд разгоняется до 435 км/ч, преодолевая расстояние 31 км за 8 мин. Линия соединяет центр Шанхая и аэропорт Пудун}

Летающий магнит

Магнитная левитация достигается в том случае, когда сила отталкивания от магнита равна силе тяжести — поэтому магнит не падает, а зависает в воздухе. Этот эффект наиболее стабилен при использовании сверхпроводников, охлажденных до низких температур. На снимке магнит парит над сверхпроводником, охлажденным жидким азотом. Под воздействием магнита в сверхпроводнике создается электромагнитное поле, которое и удерживает магнит на месте.

Магнитные пути

Летающие автомобили — очень заманчивая перспектива, но для разработки технологии передвижения на магнитной подушке лучше всего подходит железная дорога. Первые рельсы и поезда-маглевы, а также несколько коротких линий были построены еще в 1960-х гг. Эти ранние системы были монорельсовыми, то есть вагоны крепились к единственному центральному рельсу. Мощные магниты под дорогой толкали аналогичные магниты, закрепленные в закрытой части внизу состава, и вагоны слегка поднимались над трассой. Система работала, но была довольно неэффективной и очень дорогостоящей, поэтому большинство подобных линий закрыли.

^{В двигательной установке маглева используются те же магниты, которые удерживают поезд над рельсом. Переключая полярность магнитов, система создает волну толкающих и тянущих сил вдоль поезда, разгоняя его до высоких скоростей}

Однако мечта о маглевах не умерла. Появились разработки нового электродинамического рельса, по которому поезд движется в воздухе, находясь внутри углубленной колеи. Движение происходит благодаря отталкиванию магнитов под рельсом и под составом. Такое расположение магнитов не только поднимает поезд, но и используется для создания тяги.

Линейный двигатель