Fizika namų šeimininkėms

Senkant žaliavoms, kurias sukūrė ir mums parūpino motulė gamta, vis greičiau daugėjant žmonių Žemėje belieka tikėtis, kad žmonių protas, naujosios technologijos ir inovacijos užtikrins, kad ateityje mūsų gerovė bus visavertiškesnė, o gyvenimas – produktyvesnis. Be to, žmonijai reikia išspręsti klimato kaitos problemą, eliminuoti nuolatinius badmečius bei nugalėti vėžį ir kitas ligas. Livescience.com siūlo savo sudarytą reikšmingiausių žmonijai ateities technologijų dešimtuką.

10 vieta. Minties skaitytuvas. Minčių skaitymo įrenginys vis dar yra mokslininkų svajonių objektas, o melo detektoriai remiasi netiesioginėmis apgavikų nevalingai siunčiamomis užuominomis. Nors mokslininkai skanuodami smegenis jau gali atspėti, kaip elgsis žmonės tam tikrų eksperimentinių užduočių metu, ar prieš pusę minutės pastebėti, kad žmogus tuoj suklys. Yra sukurta technologija, kuria naudojant analizuojama, kaip žmogaus smegenys elgiasi įvairių specifinių užduočių metu. Kita vertus, nors mokslininkai dar neperprato smegenų kodo, bet jau senokai diskutuoja minčių privatumo užtikrinimo teisiniais klausimais.

9 vieta. Aplink pasaulį per 90 minučių. Žiulio Verno, fantasto sugebėjusio numatyti labai nemažai ateities technologijų, knygos herojus anglų džentelmenas Filijus Fogas teigė, jog aplink pasaulį galima apkeliauti per 80 dienų – ir tai atrodė neįtikėtina. O dabar mokslininkai teigia, kad aplink pasaulį aplėkti greitai nebereikės ir valandos. JAV oro pajėgos su Brazilija kuria šviesos erdvėlaivio koncepciją, paremtą lazerių technologijomis, kuri žmones įgalins tai padaryti. Netgi teigiama, kad JAV prie šių technologijų dirba labai intensyviai ir šie erdvėlaiviai gali būti išbandyti jau netrukus.

8 vieta. Dirbtinė galūnė. JAV veteranai ir visi kiti, kurie nešioja protezus, greitai galės valdyti juos lygiai taip pat lengvai, kaip valdė savo rankas ar kojas. Mikroprocesoriai įmontuoti į protezus iš anksto numatys būsimą žmogaus judesį. Šiuo metu ne tik žmonės, bet ir beždžionės jau yra smegenų signalais valdę automatinę ranką ar kitą skaitmeninį protezą.

7 vieta. Informacija apie viską. Ateityje žmogus, pavyzdžiui, parduotuvėje paims produktą ir ant jo kartoninės pakuotės išryškės informacija apie mitybą, produkto gamintoją ir pan. Palietus knygą knygyne jos puslapių paraštėse išryškės skaitytojų atsiliepimai. JAV Masačiusetso technologijų universitetas jau pristatė tokios technologijos prototipą, kurį sudarė web filmavimo kamera, projektorius ir išmanusis telefonas, leidžiantys informacijai esančiai interneto erdvėje pasiekti žmogų. Toks nešiojamas įrenginys dirbs kartu su įmontuotomis išmaniosiomis sistemomis ir veiks panašiai kaip sistema, kuri “pajutusi” įdėmų žvilgsnį “išmeta” GPS koordinates ir žemėlapį.

6 vieta. Atnaujintas kūnas. Kol kas mūsų kūnas negali atsinaujinti, tačiau ligoniai jau gali tikėtis, kad vis greičiau daugės galimybių pakeisti vieną ar kitą kūno dalį. Britų mokslininkai jau yra išauginę pirmąsias dirbtines kepenis iš kamieninių ląstelių dar 2006 m., kiti mokslininkai įrodė, kad netgi širdyje yra ląstelių, iš kurių galima atauginti šį organą.

5 vieta. Pasaulio pamaitinimas. Akivaizdu, kad tai labai sunkus uždavinys, juolab, kad jį sunkina kiekvieno atskiro alkanojo regiono politinė ir ekonominė padėtis. Tačiau mokslininkai ieško būdų, kaip apsaugoti derlių. Jie didina įvairių kviečių, ryžių ir kitų žemės ūkio kultūrų atsparumą temperatūros kaitai, sausrai ir netgi kenkėjams. Naujosios informacinės technologijos leis ūkininkams nuolat sekti kokia yra jų pasėlių būklė ir t.t. Jei žmonės nuspręs, kad tai normalu, daug ką galės išmaitinti laboratorijose išauginta mėsa. O, jeigu visa tai bus nepriimtina, kada nors galės būti panaudotos milžiniškos mokslininkų sukauptos sėklų atsargos.

4 vieta. Atliekų panaudojimas. Naujųjų technologijų pagalba tikimasi pasiekti, kad visos žmonijos atliekos būtų perdirbamos į tinkamas dar kartą naudoti. Viščiukų plunksnos ir pan. gali tapti būsimąja plastmase. O vandenyje tirpstanti plastmasė nepadarys žalos, jei žmonės ją mes į vandenyną. Deginamos atliekos jau dabar virsta kuru. Žmonija turės tapti žaliąja.

3 vieta. Visuotinė klimato kontrolė. Klimato kontrolės technologijos gali greitai tapti realybe, jeigu tiktai žmonija susitaikys su jų keliamais pašaliniais efektais. Kol kas yra idėjų į atmosferą paleisti šviesą atspindinčias daleles, kad planeta atšaltų, netgi Bilas Geitsas pateikė idėją, kaip sustabdyti ir sulėtinti uraganus įsteigiant laivyną, galintį sutramdyti kunkuliuojantį vandenynų vandenį, atšaldyti vandens paviršių, nes tai skatina audras.

2 vieta. Saulės energijos įdarbinimas. Branduolinės reakcijos lemia, kad saulė šviečia milijardus metų. Mokslininkai siekia žemėje atkurti saulėje vyksiančias reakcijas ir galiausiai pasiekti didžiausią energijos gavimo efektyvumą. Milžiniški lazeriai, galintys sufokusuoti didžiausią galią į mažą vandenilio kuro granulę gali padėti pasiekti persilaužimą šioje srityje. Yra ir alternatyvų, pavyzdžiui aukštos temperatūros plazminė sintezė ir kt. dalykai. Tačiau, kol kas tegalime spėlioti, kur nuves alternatyviosios energijos šaltinių paieška.

1 vieta. Dirbtinės smegenis. Žmonija tėra atskleidusi tik mažiausią dalį smegenų veiklos mechanizmų, tai vis dar lieka didžiąja paslaptimi, kurią saugo milijardai neuronų. Nors Blue Brain Project mokslininkai yra pasirengę sukurti dirbtines smegenis kitą dešimtmetį. Jie jau sumodeliavo dalį žiurkės smegenų panaudodami IBM superkompiuterį ir teigia, kad dirbtinės smegenų ląstelės netgi pradėjo organizuotis be žmogaus įsikišimo. Jei pasiseks, toliau analizuojant, kaip smegenys “pasigamino”, bus sukurtas modelis biomedicininiam testavimui, kartu tiriant ir žmogaus sąmonę. Vis dėlto mokslininkai perspėja, kad tai vis dėlto dar ne dirbtinis intelektas.

Mokslininkai iš Oksfordo teigia sukūrę naujo tipo materiją, kuri yra beveik permatoma veikiant didelei ultravioletinei radiacijai. Anksčiau vykusių eksperimentų metu taip pat buvo pavykę sukurti keistų pavidalų medžiagų, bet jos, kaip ir ši, egzistavo tik trumpą laiką.  

Norėdami sukurti naują, dar labiau egzotišką materiją, mokslininkai trumpu lazerio impulsu atskyrė aliuminio daleles nesuardydami bendros metalo struktūros, kas leido sukurti niekam anksčiau nematytą, visiškai naujos tipo medžiagą – permatomą aliuminį. Taigi prie normalios būsenos medžiagų sąrašo, kurį sudaro kietos, skystos, dujų pavidalo ir plazminės (pastaroji, skambanti kiek egzotiškiau,  yra paprasčiausios perkaitintos dujos), galima prirašyti ir permatomą medžiagos tipą.

Kaip teigia, Oxfordo universiteto profesorius Justin Wark, skaidrus aliuminis yra tik pradžia. Jo teigimu, šio tipo materijos savybės yra tinkamos didžiųjų planetų viduje esančioms sąlygoms. Todėl analizuodami šią sąsają ir kurdami mažąsias žvaigždes naudodami stiprius lazerių impulsus, grupelė tyrinėtojų tikisi geriau suvokti šiuos procesus.

Atradimas buvo įvykdytas naudojant didelio galingumo sinchrotrono spinduliuotės generatorių, vadinamą FLASH lazeriu, veikiančiu Hamburge, Vokietijoje. Jis kuria labai trumpus minkštųjų rentgeno šviesos impulsus, kurių kiekvienas yra stipresnis nei jėgainės, teikiančios energiją visam miestui, galingumas.

Eksperimento metu visa energija buvo sutelkta į tašką, kurio skersmuo buvo mažesnis nei dvidešimtoji plauko storio dalis. Tokiai įtampai veikiant  aliuminis tapo skaidrus.

Nors nematomas poveikis truko tik labai trumpą laikotarpį – 40 femtosekundžių – tai vis tiek parodo, kad naudojant labai didelės galios rentgeno šaltinį galima sukurti naujo tipo materiją. Kaip sako pats mokslininkas J.Wark, šios naujos materijos gavimas toks pat neįtikėtinas, kaip kad rastume, jog šviesos pagalba šviną galima paversti auksu.

Vandenilis yra vienas labiausiai paplitusių elementų Žemėje, tačiau jį gryną sudėtinga saugoti, nes tam reikia nuolat palaikyti aukštą spaudimą ir žemą temperatūrą. Todėl šių ypatingų sąlygų sukūrimas kainuoja nemažai papildomų lėšų. Tačiau mokslininkai įnirtingai ieškodami savaime atsinaujinančių energijos šaltinių, sugalvojo, jog vandenilį galima išskirti iš šlapimo.

Kaip teigia Ohajo universiteto profesorius Gerardine Botte, šlapimo pagrindą sudaro karbamidas arba kitaip tariant šlapalas, į kurio sudėtį įeina azotas ir vandenilis. Atskiriant vandenilį nuo azoto sunaudojama beveik 33 su puse karto mažiau elektros energijos nei atskiriant vandenilį ir deguonį.

Profesorius teigimu, procesas itin paprastas. Tereikia panardinti nikeliuotą elektrodą į šlapimą, paleisti elektros srovę, ir vandenilis yra. Nors ši idėja dar tik bandymų fazėje, tačiau jau prognozuojama, kad šlapimu galės būti varoma mašina, namai aprūpinami elektros energija, šlapimas naudojamas elektros prietaisams. O tai, kaip rašoma straipsnyje, virsti tikrove, gali jau už pusės metų.

Įdomu tik ar automobilius šlapimu galima bus papildyti patiems, ar reikės naudotis specializuotomis kolonėlėmis. Kita vertus, pusė metų skamba kažkaip neįtikinamai.

Lietuva savo energetinę nepriklausomybę ketina didinti statydama naują atominę elektrinę, kurios visas technologijas ir branduolinį kurą pirks iš užsienio. Tuo tarpu jokių problemų dėl naftotiekio „Družba“ neturinčios Jungtinės Valstijos per dešimt metų „švarios“ energijos šaltinių plėtrai ketina skirti 150 mlrd. dolerių. Žinoma, pagrindinė priežastis yra mėginimas žaisti pagal aplinkosaugos mados taisykles, tačiau JAV vyriausybė akcentuoja ir mėginimą užsitikrinti energetinę nepriklausomybę nuo naftininkų ir dujininkų iš kitų valstybių.

Dar šių metų liepą „žaliosios“ politikos lyderis Alas Gore’as ambicingai pareiškė, kad amerikiečiai jau po dešimties metų gali visą jiems reikalingą elektros energiją gauti iš saulės, vėjo ar dar kurio nors kito alternatyvaus šaltinio. A.Gore’o pareiškimas buvo sutiktas skeptiškai, nors tas ir tikino, kad tikslas yra realus. 

Europos atsinaujinančios energijos taryba ir organizacija „Greenpeace“ neseniai išplatino savo „Energijos [R]evoliucijos ataskaitą“ (Energy [R]evolution Report), kurioje teigiama, kad energija iš atsinaujinančių šaltinių išstums įprastinę gavybą tik per 80 metų, o gal ir dar vėliau.

Šiame raporte remiamasi atsinaujinančios energijos srityje jau dirbančių mokslininkų ir verslininkų vertinimais ir atsižvelgiant į pasaulines ekonomikos plėtros tendencijas.

Ir šalių laukia nelengvas uždavinys, nes didėjant energijos poreikiui neišvengiamai griežtės reikalavimai anglies dvideginio taršai. Vienintelis variantas – bendradarbiauti visoms suinteresuotoms pusėms.

O čia tai, ką [R]evoliucionieriai planuoja artimiausiais metais:

2009:

Visuose naujai statomuose namuose Vokietijoje įrengiamos atsinaujinančių šaltinių šildymo sistemos.

2010:

Kioto protokolą pasirašiusiose valstybėse šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimas į atmosferą sumažėja 5,2 proc., palyginti su 1990 metais.  

20 procentų elektros energijos Kalifornijoje gaunama iš atsinaujinančių šaltinių.

2012:

Londono Olimpinės žaidynės: be atliekų, mažai anglies dvideginio.

2014:

JAV nebeparduodamos kaitinamosios elektros lemputės.  

2018:

100 proc. JAV elektros energijos pagaminama iš saulės, vandens ir kitų atsinaujinančių šaltinių.  

Biokuro, saulės ir vėjo energijos bei kuro elementų suvartojimas per dešimt metų padidėja keturis kartus ir siekia 255 mlrd. dolerių.  

2020:

Visi nauji automobiliai yra hibridiniai.  

JAV automobilių parko kuro sąnaudų vidurkis siekia apie 6 litrus šimtui kilometrų.  

20 procentų energijos Europoje yra iš atsinaujinančių šaltinių. Kinijoje šis rodiklis siekia 15 proc.  

Švedija nebeperka naftos. Visiškai.  

2022:

Biokuro per metus Amerikoje parduodama apie 100 mlrd. litrų. Šiuo metu – apie 15 mlrd. litrų.  

2025:

25 proc. Amerikos elektros energijos pagaminama iš atsinaujinančių šaltinių.  

2030:

Palyginti su 2005-aisiais, pasaulis sunaudoja 50 procentų daugiau energijos.

Visi nauji JAV valstybės pastatai neteršia atmosferos anglies dvideginiu..

Penktadalis JAV elektros pagaminama vėjo jėgainėse.

Ketvirtadalis Amerikos darbininkų algas gauna aplinkai nekenkiančiose įmonėse ir organizacijose.

Atsinaujinančių šaltinių energetikos sektoriuje sukurta 20 milijonų naujų darbo vietų.  

2050:

50 procentų pasaulio energijos gaunama iš atsinaujinančių šaltinių.  

2090:

100 procentų pasaulio energijos gaunama iš atsinaujinančių šaltinių.

Galima spėti, kad šis scenarijus yra gan optimistinis, bet tendencijos aiškios.

Amerikiečiai laikinai stabdo saulės jėgainių projektus. Po kelių dešimtmečių intensyvios tokių projektų plėtros, federalinė vyriausybė staiga susirūpino, jog iki šiol tiksliai nėra žinoma saulės jėgainių poveikis aplinkai. Šešiose JAV valstijose sumontuota šimtai tūkstančių hektarų saulės baterijų ir veidrodžių elektrinių (pastarosios nukreipia saulės šviesą į specialų skystį, kuris kaisdamas suka turbiną, gaminančią elektrą). Mokslininkai gūžčioja pečiais, mėgindami spėti, kokias problemas mėgina įžvelgti valdžia, nes saulės energija laikoma viena švariausių. Viena problema jau ryškėja – valdininkai sunerimę dėl to, kad pasibaigus jėgainių darbo laikui (paprastai jos veikia 20-30 metų), kažkam reikės rūpintis jėgainės teritorijoje esančios žemės regeneracija ir priežiūra. Be to, veidrodžių jėgainėms reikalingas vanduo, kurio atsargos dykumų zonose yra skurdžios. Be to, kaip teigia valdininkai, elektrinės gali turėti įtakos aplinkinėms augalų ir gyvūnų populiacijoms. Galop paaiškėjo, kad tose pat valstijose naujus projektus pasirengę plėtoti ir dujų bei naftos kompanijos.

Ką gi, alternatyviosios energijos šalininkams visur sunku, ne tik Lietuvoje.

Naujausia koncepcija, vadinama “Architektūriniu vėju”, išnaudoja oro srautus, nuolat kylančius aukštyn išilgai aukštų pastatų sienų. Ant namo stogo vėjo jau laukia lėtaeigės turbinos, gaminančios elektrą. Nedidukės, įdomios konstrukcijos ir gan estetiškai atrodančios turbinos nepalyginamai elegantiškesnės už įprastus vėjo malūnus, o ir architektai gali lengvai pritaikyti pastatų sienas tokiems įtaisams ar didelėms turbinų grupėms.

Tiesa, kol kas koncepcija pernelyg nauja ir nelabai aišku, kiek tokie „paukščiai“ kainuos. Be to, Lietuvoje bijomasi visko, kas montuojama ant namo stogo, todėl „Architektūrinio vėjo“ perspektyvos lieka neaiškios.

Iš visų šiuo metu esančių atsinaujinančių energijos šaltinių vėjo energetikos plėtros tempai yra didžiausi. Man tai – gera naujiena. Išvystyta vėjo energijos pramonė turėtų pakeisti mūsų technologijas „į žaliąją pusę“. Gera naujiena Žibininkiečiams, sergantiems vėžiu nuo kiekvienos arčiau esančios technologinės naujovės, ta, kad vėjo jėgainės gali ne tik stypsoti ganyklose, bet ir plūduriuoti toliau – jūroje.

Tokį jėgainės projektą nesenai sukūrė norvegai.„Norvegijos naftos pramonės įmonė „StatoilHydro“ planuoja pastatyti bandomąją vėjo turbiną ant plūduro, pritaikant technologijas, naudojamas statant giliavandenes naftos ir dujų platformas“.

Jei sugausi daug vėjo – sudėsim į šaldytuvą. Ir čia ne mano nemigos naktų fantazijos. Tokį vėjo energijos saugojimo būdą pritaikys Europos mokslininkai, sukūrę projektą „Night Wind“.
Jo tikslas – sukurti vėjo jėgainių gautos energijos saugojimo sistemą. Ir tam siūlomas visai neįprastas būdas – energiją saugoti milžiniškuose šaldytuvuose.

Nežinau, kaip dėl menulio, bet kad saulės šviesoje galima iškepti net viščiuką, patvirtina ir nagingo tailandiečio verslas.

„Nagingasis verslininkas įsirengė specialią veidrodžių sistemą, kuri fokusuoja Saulės spindulius į palyginti mažą plotą – tarsi didelis padidinimo stiklas. Nuotraukoje matosi, kad Sila užsidėjęs didžiulius tamsintus akinius ir apsivilkęs baltais drabužiais – taip jis apsisaugo nuo intensyvios šviesos generuojamo karščio. Saulėtą dieną 1,6kg sveriantis viščiukas iškepa per 10 minučių“, – rašė portalai „Gizmodo“ ir „Inventor Spot“.

Jo vietoje nesijausčiau toks saugus vien tik su akiniais nuo saulės. Juk tai tas pats, kas kepti kepsniukus atviroje mikrobangų krosnelėje.

Tuo metu muzikos įrašinėjimas naudojant saulės energiją – vienas gražiausių ir kilniausių ekologinio judėjimo žingsnių, kokį teko „girdėti“.

Orbital 1996 m. savo dainą „The girl with the sun in her head“, skirtą fotografei Sally Harding, įrašė naudodami „Green Peace“ saulės energijos generatorių.

2006 metais įrašų kompanija „The Premises“ Londone įkūrė pirmą saulės energija „varomą“ įrašų studiją. Prie ekologiškos muzikos iniciatyvos galės prisidėti tokie muzikos grandai kaip Kelley Stoltz, Shakira, Cloud Cult, ColdPlay, Sarah McLachlan, Jack Johnson, Joss Stone, ir Moby.