Обзор технологий

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