Том Джексон - Взламывая технологии

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

Мотор, благодаря которому перемещается поезд на магнитной подвеске, не имеет подвижных частей. Вместо этого он использует магнитные силы, возникающие в специальной системе — линейном двигателе. Как известно, противоположные полюса магнита притягиваются, а одинаковые — отталкиваются. Поэтому, чтобы заставить поезд парить, полярности рельса и поезда должны совпадать. Однако чтобы заставить поезд двигаться, нужно быстро переключать полярность магнитов туда и обратно. Это создает волну сил притяжения и отталкивания, пробегающую вдоль пути, притягивая и отталкивая поезд. При этом между поездом и рельсами отсутствует трение, поэтому мало что замедляет движение состава.

Рекордные показатели

Большинство исследований по созданию транспорта на магнитной подушке проводится в Германии и Японии. В последние годы экспериментальные японские поезда бьют рекорды скорости, например, в 2015 г. маглев впервые превысил скорость в 600 км/ч. Поскольку нет трения с рельсом, скорость движения ограничивается только сопротивлением воздуха. У самых быстрых поездов на магнитной подушке длинные обтекаемые носы, позволяющие им плавно прорезать воздух. На данный момент маглевы ходят в основном на коротких тестовых дистанциях. Пока не планируется развивать междугородную систему поездов на магнитной подушке: стоимость подобных проектов была бы очень высокой. Однако если инженеры разработают менее дорогие сверхпроводники, то магнитопланы могут стать привычной реальностью.

TGV

TGV ( Train à grande vitesse , французский высокоскоростной поезд) — модель для большинства высокоскоростных железнодорожных сетей по всему миру. Исключением является японский «Синкансэн» (так называемый поезд-пуля), который заработал еще в 1960-х гг. С 1990-х гг. на самых быстрых поездах используются электродвигатели TGV . Поезда регулярно ходят со скоростью около 320 км/ч. В 2007 г. во время пробной поездки поезд достиг скорости 575 км/ч, установив новый рекорд для поездов, движущихся по рельсам. Быстрее них только маглевы.

Солнечная энергетика использует солнечный свет для получения электричества. Это непревзойденное направление альтернативной энергетики, ведь количество солнечного света бесконечно, а производство не создает вредных отходов.

В 1974 г. в Северной Америке всего шесть домов использовали солнечную энергию. В то время нефть была достаточно дешевой, но когда она подорожала, инженеры начали искать способы промышленного применения солнечной энергии. Исследования в этой области стали более серьезными, когда обнаружилась проблема влияния сжигания ископаемого топлива на климат Земли. Сейчас эксперты прогнозируют, что к 2050 г. солнечная энергия станет крупнейшим в мире источником электроэнергии (27 % от общего объема) и будет дешевле электроэнергии, вырабатываемой на тепловых электростанциях.

PV-фермы собирают солнечные лучи, преобразуя их в источник электроэнергии

Построенная в 2018 г. солнечная электростанция Нур-Уарзазат в пустыне Сахара в Марокко стала самой большой на Земле. В Сахаре редко бывает облачно, поэтому нет проблем с недостатком топлива. Нур производит 580 МВт электроэнергии и обеспечивает электроэнергией 1,1 млн человек.

Солнечные печи

Самый впечатляющий компонент солнечной печи — огромное параболическое зеркало (концентратор), благодаря которому солнечные лучи фокусируются на небольшой поверхности, нагревая ее до очень высоких температур. Другие зеркала (гелиостаты) направляют свет на концентратор, подстраиваясь под движение солнца по небосводу. Крупнейшая такая печь находится в Одейо, Франция. Она включает в себя 63 гелиостата и может создавать температуру до 3500 °C за несколько секунд! Эта установка используется для исследований нанотехнологий и реакций различных материалов на термический удар — резкое повышение температуры. Конечно, солнечные печи работают только в солнечные дни.

Получение энергии