Снег кружится, дрон летает, робот заметает: топ-7 технологий для зимы
Японию замело – снежный коллапс в феврале этого года парализовал движение в стране. На двое суток в многокилометровой пробке на скоростной магистрали Канъэцу застряли более двух тысяч водителей. Встал общественный транспорт, остановилось движение скоростных поездов, отменить пришлось десятки авиарейсов. Жизнь замерла: все ждали, пока снег растает.
А какие технологии против льда и снега придумали ученые? Как парафин поможет справиться со льдом на дорогах? Где придумали робота-дворника, который чистит снег? Об этом и многом другом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.
Беспилотный робот-дворник
В России неожиданными капризами природы никого не удивить. Даже если техника на дорогах не справляется – не беда! Ждать пока все расчистят необязательно, в ход идет русская народная смекалка. С ветерком автомобилисты из Энгельса испытывают самодельный грейдер на основе отечественного внедорожника. Агрегат рабочий, но все же не для широкого применения.
В отличие от шустрого трудяги, которому вообще водитель не нужен. Маневренный беспилотный робот-дворник оснащен искусственным интеллектом: убирать снег он готов до 16 часов без подзарядки.
"Ездит и чистит снег, он его сметает к краю дорожки или же на газон. Или же он может работать со снежным отвалом, когда он снимает верхний слой снега, особенно, когда он нападал такой пушистый. Дороги затем может дочистить щеткой. У него есть функция распределения жидкого реагента там, где это разрешено", – отметила заместитель директора компании-разработчика роботов Алина Синякина.
Работает отечественная разработка на собственном программном обеспечении. Робот видит и сканирует местность: радар, лазерный локатор, ультразвуковые датчики и несколько обзорных камер помогают ему обходить препятствия. Робот хорошо воспитан и любит детей – он включит режим тишины, остановится и подождет, пока пройдет мама с коляской.
"У нашего робота есть периметр безопасности, за который заходить нельзя. То есть, если кто-то зашел, или человек, или животное зашли в этот периметр безопасности, то наш робот остановится и остановит навесное оборудование", – рассказала Синякина.
Самонагревающийся бетон на основе парафина
А как на счет борьбы со снегом с помощью… парафина? Ученые университета Дрекселя в США создали самонагревающийся бетон – он топит снег и лед без соли и реагентов. Все благодаря основе из парафина. Это вещество с так называемым фазовым переходом. То есть, оно выделяет тепло при превращении из жидкого состояния в твердое.
"Этот бетон пропитан парафином, который поглощает энергию, когда температура превышает пять градусов тепла, а потом освобождает ее, когда температура падает ниже ноля", – пояснил руководитель химической лаборатории Йоджи Госвами.
Исследователи включили парафин в бетон двумя способами. Обработав им мелкие камни, входящих в состав смеси, и добавляя микрокапсулы парафина непосредственно в бетонный раствор. Для проверки эффективности изобретения инженеры залили три плиты: две с парафиновыми добавками и одну контрольную – без примесей. Все плиты установили на улице, прямо в кампусе университета. Результатом эксперимента разработчики остались довольны.
"Так мы выяснили, что плиты с фазовым переходом поддерживают температуру поверхности от пяти с половиной до почти 13 градусов тепла в течение десяти часов. Притом, что температура воздуха опускалась ниже нуля. Мы доказали, что наш самонагревающийся бетон способен растопить снег самостоятельно, используя только дневную тепловую энергию окружающей среды", – добавил Госвами.
Но для русской зимы американский бетон мало подходит. Ведь ноу-хау под силу растопить снег высотой не более пяти сантиметров, да и температура воздуха должна быть не ниже минус десяти градусов. Так что в России, особенно на Урале и в Сибири, без реагентов пока никак не обойтись.
Система против сосулек и обледенения крыш
Температура в доме зимой примерно одинаковая: в среднем 22-24 градуса тепла. А вот на улице перепады – то мороз, то солнце – случаются очень часто. И больше всего такие погодные скачки любят… сосульки. В России ежегодно от падения сосулек погибают в среднем десять человек, еще около ста получают серьезные травмы.
Но как решить проблему? Предупредить ее. Именно так и сделал инноватор Игорь Панасюк из Челябинска – он разработал уникальную антиобледенительную систему для крыши. Инженер утверждает, что достаточно подогреть два-три сантиметра от края кромки и про наледь на кровле можно будет забыть. Все благодаря специальному нагревательному элементу.
"Нагревательный кровельный модуль – это сэндвич, состоящий из кровельного железа, крашеного или оцинкованного, не имеет значения. Это все от эстетики зависит. Внутри него размещается наш алюмакомпозитный нагревательный элемент. Это может быть какая-то полоска или, как мы изначально закладывали, плоский греющий кабель", – отметил директор компании-разработчика Игорь Панасюк.
Ноу-хау челябинского инженера подходит для обогрева любой кровли. К тому же, уверяет разработчик, новая система энергоэффективная – потребляет в десять раз меньше электроэнергии, чем любые аналоги. Единственный минус: антиобледенитель надо устанавливать в теплое время года, поэтому, если летом подготовиться не успели, то сосульки придется все же сбивать.
Коммунальный дрон
Средство по уничтожению сосулек разработали российские инженеры. Преподаватель Казанского авиационного института Ильфир Абдуллин придумал коммунального дрона.
"На летательный аппарат подвешивается груз массой до пяти килограмм. И в процессе работы квадрокоптер поднимается, сдает небольшое движение. Груз, который находится снизу, раскачивается и сбивает сосульки", – говорит ученый.
Изобретатель уверен, что его дрон-помощник легко справится с сосульками диаметром до десяти сантиметров. Коптером управляет оператор, время беспрерывной работы: 20 минут. Для крыши аппарат совершенно безопасен, ведь он касается только наледи.
Чехол для смартфона из космического материала
Впрочем, зима – это не только снежные бури, гололед и сосульки на крышах. Не меньше трудностей людям приносит его величество Мороз Иванович. Хоть один раз в жизни, но каждый сталкивался с ситуацией, когда телефон неожиданно выключался на холоде, а надо срочно вызвать такси.
Помочь мобильнику не замерзнуть должна разработка американских ученых – чехол из специального космического материала. При его создании применили технологию радиационных барьеров. Этот метод позволяет отражать более 90 процентов солнечного излучения и спасает от экстремального холода. Подобную инновацию агентство НАСА использует для защиты астронавтов и электроники в космосе.
"Так пробуем, бросаем. И еще раз – все в порядке, перепады температур тоже не страшны", – говорит блогер-обозреватель Тим Фрост.
Крем для предотвращения обморожений
Уберечь телефон на морозе, конечно, важно, но нужно и самому обморожение не получить.
Смягчить последствия поможет специальный крем. Его создали ученые индийского Института геномики и интегративной биологии. Препарат разработали на основе криопротекторов – веществ для предотвращения образования льда в живых культурах.
"Мы провели эксперименты с клеточными культурами "в пробирке", определили оптимальное количество криопротекторов: Диметилсульфоксида и поливинилового спирта. Так вывели формулу. Она заметнее всего снижает смертность клеток при температурах ниже нуля. Выжили около 80 процентов клеток", – отметил ученый-биолог Анураг Агровал.
Но пока крем проверили только на лабораторных мышах, поэтому эффективность и безопасность средства для людей еще только предстоит подтвердить.
Российский прибор для лечения обморожений
А вот российские ученые из Томского госуниверситета сейчас испытывают первый в мире прибор для лечения обморожений.
"Это фантом. В нем есть полость, которая заполняется гелем, который близок к подиэлектрической части ткани человека", – пояснил аспирант радиофизического факультета ТГУ Александр Нечаев.
На видео показан прототип камеры, которая способна сохранить человеку руку или ногу после обморожения. Проще говоря, это медицинская печь СВЧ. За основу разработчики взяли эффект нагрева сверхвысокочастотными волнами: излучение проникает в поврежденные ткани и плавно отогревает их.
"У нас предложено использовать те же самые электромагнитные колебания, но в сотни раз меньшей мощности, именно для того, чтобы осуществлять глубокий прогрев холодовой травмы человека, отмороженные руки, ноги. И смысл как раз заключается в том, что СВЧ колебания проникают на большую глубину в объем конечности, что позволяет открыть глубоко лежащие замороженные сосуды", – отметил профессор, заведующий кафедрой радиоэлектроники РФФ ТГУ Григорий Дунаевский.
Экспериментальный прибор уже спас от инвалидности 13 пациентов – добровольцев из местных больниц. Теперь специалисты намерены создать портативное устройство для врачей неотложек и отдаленных фельдшерских пунктов. С такими технологиями даже самая суровая зима уже не кажется такой страшной, но соревнование все-таки лучше не устраивать. С природой, как показывает практика, шутки плохи.
О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.