Наука – главный тренд современного общественного развития. Именно с ней связывают позитивные ожидания ведущие страны. Она сулит новое качество жизни и прорывы в ключевых областях, которые существенно раздвинут привычные горизонты.

В настоящем обзоре приводится краткий анализ ее основных трендов. За основу реферата взяты отчеты академий наук ведущих стран.

1. Энергетика

Углеводородная энергетика:

• Внедрение парогазовых установок (ПГУ). Повышают КПД на 20-30 процентов
• Совершенствование изготовления турбин. «Уровень развития экономики страны показывает геометрия лопаток турбин, которые она использует»
• Освоение трудноизвлекаемых запасов (ТРИЗ). Прежде всего, по нефти и газу. Речь идет о шельфовых месторождениях, ачимовских залежах сланцевых месторождениях и т.д.
• Более широкое использование сжиженного природного газа (СПГ) (СПГ). Газ – базовое углеводородное топливо, но его ограничение – трубопроводная транспортировка, которая не всегда возможна. СПГ можно поставлять в любую географическую точку. Газ сжижается в 600 раз при температуре минус 160 градусов. Транспортировка осуществляется любым видом транспорта – от танкеров до железной дороги
• Применение компримированного газа. Сжатый газ в 3-4 раза дешевле солярки. Это топливо почти не ограниченно по ресурсной базе
• Новые угольные технологии: «чистая» угольная энергетика, сжигание угля в кипящем слое и т.д. Уголь не архаика, его на 800 лет, в то время как других углеводородов в 20 раз меньше. По мнению ряда экспертов именно новые угольные технологии составят основу энергетики будущего
• Энергосбережение. Потенциал экономии — до 40 процентов

Альтернативная энергетика:

• Ветроэнергетика. Наиболее мощные установки позволяют генерировать мощность, сравнимую с тепловыми станциями с одним «небольшим» отличием – не сжигается сырье
• Солнечная энергетика. Солнце ежесекундно обрушивает на землю поток энергии превышающий потенциал всей мировой энергетики. Ключевая задача – суметь эту мощность «снять» и сохранить. Сегодня используются, в основном кремниевые пластины с КПД около 26 процентов. Имеются сообщения о технологиях, где КПД 40 процентов и более
• Диметиловый эфир. Экологически чистое и почти не ограниченное топливо: получается из метана и пресной воды при скромных энергозатратах
• Иные технологии: приливная энергетика, биотопливо и т.д.

Атомная энергетика:

• Бридерные реакторы. Основная проблема атомной энергетики – ограниченность запасов урана-235. Его на 20-30 лет. Бридерные реакторы позволяют повысить эффективность использования топлива
• Применение МОКС-топлива
• Постепенный переход к замкнутому ядерному циклу
• Вовлечение в реакции урана-238. Его в 10 тысяч раз больше, чем урана
• Формирование ториевой энергетики. Запасов тория не ограниченно много, но, как и уран-238, сам он не делится
• Смешенные модели, в т.ч. уран-ториевые.

Передача и хранение энергии

• Новые провода. Потенциал – кратное повышение электропроводности
• Совершенствование систем управления. Потребление энергии резко разнится по времени
• Совершенствование технологий хранения энергии. Рекорд принадлежит Илону Маску. Емкость 129 МВт*ч пиковая мощность — 100 МВт. Скоро добавят еще 64 МВт*ч емкости и 50 МВт выходной мощности. Используется литий-ионные батареи.
• Локальная и сотовая генерация, применение топливных элементов, в частности, твердооксидных (ТОТЭ).

Перспективные направления

• Газогидраты. Их запасы оцениваются в 10 трлн. куб м – это почти не ограниченный ресурс. Вопрос в рентабельной технологии добычи
• Водородная энергетика. Чистый и почти не ограниченный ресурс. Снова вопрос в рентабельности получения. На сегодня наиболее перспективны гибридные установки с АЭС, где используется выделяемое ими тепло
• Синтетическое топливо. Разработаны технологии получения бензина из газа, угля и иных углеводородов
• Сверхпроводимость. Они уже реальность, но точечная. Для нее нужно охлаждение, которое энергозатратно. Но первый рентабельный ветряк на ее эффекте уже создан
• Беспроводная передача. В микромасштабах уже достигается, теперь «размер имеет значение»
• Термоядерный синтез. Мэйнстрим энергетики будущего. Разогреть вещество до 10 млн градусов, когда начинаются термоядерные реакции, — решенная задача. Ключевой вопрос – удержание плазмы. Идёт работа над магнитными и лазерными технологиями, строится ТОКАМАК.

2. Техника

• Автоматизация и роботизация. Самое массовое и очень диверсифицированное направление
• 3d-печать, аддитивные технологии. На принтере можно печатать уже не только малые и средние, но и крупные объекты. Задача – повышение скорости печати. Сегодня достигнута скорость 30 куб см в минуту, некоторые образцы, комбинированные с лазерной голографией, дают скорость в 200 куб см
• Двигатели: повышение мощности, экономия топлива. Наибольшие результаты обещают двигатели на сверхпроводниках
• Новые виды транспорта: электромобили, скоростные поезда системы «Маглев» (магнитная левитация) со скоростью до 600 км в час
• Зондовая микроскопия и наноконструкторы. Позволяют создавать машины и инструменты на атомном уровне

3. Сырье и материалы

• Композиты. Сочетание в одном образце различных материалов позволяет получать рекордные свойства, отсутствующие у монообразцов
• Создание материалов с заранее заданными свойствами
• Новые технологии кристаллографии, искусственное выращивание кристаллов. Наиболее яркий пример – искусственный бриллиант фианит, названный по аббревиатуре Физического института Академии наук
• Наноматериалы

4. Инфомационные технологии

• Повышение скорости передачи и обработки информации
• Передача информации на основе оптических технологий (оптоволокно)
• Спинтроника. За единицу передачи информации будет принят уже не единичный электрон, а его спин. Это кратное повышение скорости
  Квантовый компьютер
• Искусственный интеллект. Если обычная машина работает по алгоритму, то искусственный интеллект сам эти алгоритмы создает и способен к принятию решений в нестандартных ситуациях.

5. Биотехнологии

• Повышение урожайности аграрных культур
• Технологии сохранения и сбережения здоровья
• Клеточные технологии, использование стволовых клеток, создание клеточных банков
• Технологии генной инженерии
• Эпигенетика, волновая генетика.

6. Иные технологии

Теоретическая физика и фундаментальная наука:

• Новые эксперименты на Большом адронном коллайдере
• Продолжение работ над созданием единой теории поля
• Расшифровка природы «темной материи» и «темной энергии»
• Дальнейшее развитие струнной теории как наиболее фундаментальной.

Космические технологии:

• Завершение создания ядерного двигателя
• Создание оптимальной модели многоразового космического корабля, челнока
• Исследование и освоение ближнего космоса (прежде всего, Марс)
• Исследования дальнего космоса