13 найцікавіших технологічних розробок: чим здивував людство 2021 рік
2021-й рік виявився надзвичайно багатим на технологічні розробки, які вже найближчим часом можуть надати новий потужний імпульс для розвитку окремих галузей та навіть створити нові, окремі сектори економіки.
Світова енергетична криза 2021 року разом з більш ніж переконливими ознаками зміни клімату на планеті вимагає від людства кардинального перегляду технологій видобутку, зберігання, розподілу та використання енергетичних ресурсів.
Тому розвинені країни світу інвестують величезні кошти у відновлювану енергетику і "малу ядерну енергетику". Через одне-два десятиліття епоха викопного палива може закінчитися назавжди.
Швидкість – одна з головних умов успіху людини, бізнесу, держави, яка набуває нового змісту з розвитком сучасних технологій.
Після тривалого старту, схоже, що технології віртуальної та доданої реальності нарешті знайшли власні точки росту. Вже відбувся анонс віртуальних метавсесвітів, вийшли в широкий продаж якісні та доступні VR-окуляри Oculus Quest 2 і тепер готуються до запуску VR-рукавички, а топовий виробник фото-відеоапаратури Canon анонсує доступний VR-об'єктив.
ЕП весь 2021 рік спостерігала за новинами у сфері технологічних розробок, і пропонує рейтинг з тринадцяти найбільш цікавих інновацій року, що минає.
Бездротові зарядки з дальністю роботи в кілька метрів
Звична зарядка мобільних пристроїв, яка прив'язує їх власників до конкретного місяця, невдовзі втратить свою актуальність. Річ у тім, що у 2021 році Xiaomi та Motorola представили бездротові зарядні пристрої, які працюють дистанційно.
Ще на початку року Xiaomi анонсувала нову систему бездротової зарядки Air Charge, яка здатна заряджати одночасно кілька пристроїв на відстані до декількох метрів.
За допомогою п'яти вбудованих антен пристрій визначатиме положення мобільних телефонів в кімнаті. Потім Air Charge заряджає його, передаючи міліметрові хвилі через 144 вбудовані антени.
Для прийому сигналу пристрої Xiaomi оснащуються двома датчиками – маяком для визначення положення та антеною решіткою для прийому хвиль та їх перетворення.
Xiaomi заявила, що прагне зробити технологію по-справжньому бездротовою. За словами розробників, це дозволить заряджати кожен пристрій потужністю до 5 Вт. При цьому фізичні перешкоди не знижують її ефективність.
10 найцікавіших технологічних розробок: чим здивував людство 2020 рік
За допомогою пристрою можна буде заряджати смартфони, фітнес-браслети та розумний годинник. Компанія поки що не називає строків виходу будь-яких продуктів з використанням цієї технології.
Motorola теж презентувала станцію бездротової зарядки, яка дозволяє акумулювати енергію в гаджетах на відстані. Технологія дозволяє заряджати сумісні пристрої в радіусі до трьох метрів, які знаходяться в секторі 100 градусів від лицевої сторони станції.
В компанії заявляють, що зарядна станція має 1600 мікроантен та може передавати енергію крізь папір та інші перешкоди, і зупиняє процес зарядки, коли в зоні дії з'являється людське тіло.
Розробник не уточнює, але інсайдери стверджують, що кожна станція, яка заряджається, отримує 5 Вт.
Інтернет через лазерний промінь
В січні материнська компанія Google, Alphabet, закрила Project Loon – ініціативу, яка вивчала використання стратосферних гелієвих повітряних куль для розповсюдження бездротового Інтернету.
Однак деякі технології, створені в рамках проєкту, залишалися в розробці, зокрема канали Free Space Optical Communications (FSOC), які спочатку були призначені для з’єднання повітряних куль, що пересуваються на великій висоті.
Тепер ця технологія активно використовується, забезпечуючи широкосмуговий зв’язок для людей в Африці. Наче волоконно-оптичні кабелі FSOC може створити широкосмуговий зв’язок на швидкості 20 Гбіт/с для двох точок, які розташовані в межах прямої видимості.
Подальшою розробкою цієї технології займається лабораторія Alphabet X у рамках нового проекту Project Taara.
Alphabet X почав розгортати мережу в Індії кілька років тому і запустив кілька пілотних проєктів у Кенії. Цього вересня спеціалісти компанії показали, чого вони досягли.
Вони розгорнули бездротовий оптичний канал для підключення через річку Конго від поселення Браззавіль в Республіці Конго до поселення Кіншаса в Демократичній Республіці Конго. Протягом 20 днів, за словами керівника проєкту Taara Баріса Еркмена, канал передавав майже 700 ТБ даних.
Об'єктив "риб'яче око" для VR від Canon
Цього року Canon презентувала об'єктив з двома лінзами "риб'яче око" та RF-кріпленням, який стане частиною абсолютно нової системи під назвою EOS VR.
Вона дозволить перетворювати виробництво віртуальної та доповненої реальності простіше, ніж існуючі системи захоплення, забезпечуючи якість повнокадрової бездзеркальної камери.
Ручний об'єктив RF5.2mm F2.8 L Dual Fisheye вартістю 1999 дол призначений для встановлення на камеру Canon EOS R5 із підтримкою 8K. Дві нові лінзи розташовані на відстані приблизно 60 мм одна від одної, що відповідає відстані між зіницями людини й забезпечує зручне захоплення VR і AR.
Об'єктив працює лише з камерою Canon EOS R5. При зніманні він проєктує два круглі зображення на 45-мегапіксельний сенсор камери. Об'єктив забезпечує захоплення 190 градусів, що дозволяє створювати стереоскопічні 3D-кадри з кутом огляду 180 градусів або фотографії з роздільною здатністю до 8192x4096 (8K) для програм AR або VR.
Вся система, з урахуванням самої камери R5, обійдеться у 5898 дол. Єдина проблема, яку вже виявили в камері R5 – швидкий перегрів, що обмежує час запису 8K до 20 хвилин. Для відновлення потрібно 10-хвилин.
Малі вітрові електростанції
Американська компанія Flower Turbines прагне зробити малі вітрові електростанції провідним гравцем у галузі зеленої енергетики й таким чином забезпечити доступність зеленої енергетики для всіх.
У компанії стверджують, що турбіни їх розробки в кращий бік відрізняються від традиційних вітряків: вони не становлять небезпеки для птахів та інших диких тварин, особливо в міських умовах. Крім того, вони створюють шум на низькій частоті, непомітний для людей.
Представники Flower Turbines наводять такий перелік переваг вітрових турбін власної розробки:
✔ для початку роботи достатньо вітру швидкістю 1,2 м/с, тоді як інші малі вітрові турбіни починають працювати зі швидкістю вітру 3 м/с;
✔ птахи бачать турбіни, які виконані у формі квітки та легко уникають зіткнення;
✔ "квіткові" турбіни створюють шуму не більше, ніж вітер;
✔ коли поруч розташовані кілька турбін, продуктивність зростає на 20-50%.
Сьогодні компанія має установки в Роттердамі, Амстердамі, землях Німеччини, в Ізраїлі та Колумбії.
Перша справжня голограма
Дослідники Університету Бригама Янга з американського штату Юта розробили технологію, яка проєктує об'ємне зображення безпосередньо в повітрі. Вона концептуально відрізняється від популярної сьогодні технології, де голограма створюється за допомогою багатошарового екрана-відбивача.
Дослідники створили справжню 3D-картинку у відкритому просторі. До неї буквально можна доторкнутися пальцем і навіть взаємодіяти.
У 2018 році дослідники з цього ж університету продемонстрували прототип технології під назвою Optical Trap Display.
На відміну від традиційних голограм з обмеженим кутом огляду, представлена три роки тому система дозволяє побачити зображення під будь-яким кутом і з будь-якого боку, оскільки зображення, що плавають, фактично малюються в тривимірному просторі.
Це відбувається завдяки роботі оптичних пасток і двом лазерам, де один трансформує частинки в повітрі, а інший – підсвічує отриману основу безліччю відтінків.
Через три роки доробок та покращень команда вчених повернулася з новим відкриттям – тепер система не просто показує об'ємні малюнки у повітрі, а змушує їх рухатись і навіть взаємодіяти з іншими об'єктами.
Щоправда, для повноцінного спостереження за отриманими зображеннями необхідно озброїтися камерою з макрооб'єктивом, оскільки розміри проєкцій ще дуже малі.
Поїзд, що розганяється до 1000 кілометрів за годину
В січні китайський Південно-західний університет Цзяотун та Китайська корпорація залізничного рухомого складу представили "перший у світі високотемпературний надпровідний високошвидкісний інженерний прототип Maglev".
Проєктна швидкість поїзда складає 620 км/год. У поєднанні з технологією вакуумної труби поїзд HTS Maglev може розвивати 1000 км/год. Того ж дня запустили 165-метрову лінію для випробування нового поїзда.
"Технологія HTS (високотемпературна надпровідна технологія) може змусити поїзд переміщатися без електрики, ним можна керувати лише однією рукою", – зазначив заступник директора університетського дослідницького центру надшвидкісного транспорту Ден Цзиган. На місці презентації репортеру вдалося одним пальцем зрушити 12-тонний локомотив.
Вартість системи HTS оцінюється трохи вище за високошвидкісну залізницю, але очікується, що вона знизиться, якщо буде досягнуто масове виробництво компонентів.
"Розумні" окуляри першого покоління
У вересні Meta презентувала "розумні" окуляри Ray-Ban Stories, які вміють знімати фотографії та відео, ділитися цим контентом в соцмережах, слухати музику чи телефонувати.
Розроблені в партнерстві з Facebook і EssilorLuxottica Ray-Ban Stories коштують від 299 дол і доступні для покупки в деяких роздрібних магазинах США, а також Австралії, Канади, Ірландії, Італії та Великобританії.
Окуляри мають подвійні вбудовані 5-мегапіксельні камери, які дозволяють знімати від першої особи. Гаджет вміє знімати фото і записувати відео тривалістю до 30 секунд, використовуючи кнопку або за допомогою голосових команд Facebook Assistant.
Вбудований в окуляри світлодіод під час зйомки фото або відео починає світитися, щоб люди поблизу знали, коли відбувається фіксація.
Вбудованої пам'яті пристрою достатньо для зберігання близько 30 відеороликів або 500 фотографій. Ray-Ban Stories синхронізуються з новим додатком Facebook View для iOS та Android, який дозволяє імпортувати, редагувати та ділитися контентом, знятим на розумні окуляри.
Персональний повітряний транспорт
Постійне вдосконалення і підвищення коефіцієнту корисної дії компактних електродвигунів, акумуляторних батарей, мікросхем, "вихід в маси" сучасних матеріалів дозволяють все більшій кількості інноваційних підприємців створювати найрізноманітніші системи транспортування людини по повітрю.
Кожен рік увесь світ облітають новини про випробування нових типів персонального повітряного транспорту. У 2021 році увагу до себе привернули три проєкти.
Jetson ONE – одномісний електричний аеромобіль шведського стартапу Jetson Aero. Він здатний розігнатися до 102 км/год і перебувати в повітрі до 15-20 хвилин.
Електродвигун забезпечує пікову потужність 88 кВт (близько 118 к.с). Вага пілота не повинна перевищувати 85 кг. Для керування Jetson One потрібна ліцензія приватного пілота.
Jetson Aero вже розпродав стартову партію з 14 апаратів. Перші клієнти отримають свої аеромобілі у 2022 році. Виробництво поки що дрібносерійне – лише 12 машин на рік.
Поточна вартість одного Jetson One – 92 тис дол. Аби замовити апарат, необхідно внести депозит у розмірі 22 тис дол.
CopterPack – австралійська компанія, яка в травні опублікувала відео польоту повністю електричного ранцевого гелікоптера. Однак подальший аналіз показав, що польоту, очевидно, допоміг дріт, видалений цифровим способом з відео.
Потім на сайті CopterPack повідомили: "недавнє прив’язне випробування прототипу дозволило оцінити динаміку польоту та стабілізацію ранцевого гелікоптера".
Про технічні характеристики CopterPack відомо небагато. Профільні видання пишуть, що повітряний засіб має автопілот, що самовирівнюється. Діаметр кожного гвинта з повітроводами становить близько 90 см, фюзеляж виготовлений з вуглецевого волокна, а електродвигуни можливо працюють від літіо-іонних батарей.
Головний недолік системи – невисока надійність рішення з двома двигунами. Якщо відмовить хоча б один гвинт, то падіння пілота, наприклад, з 15-метрової висоти може виявитись фатальним.
JetPack – це розроблений американською компанією JetPack Aviation персональний реактивний ранець.
На початку року виклали відео, як морський піхотинець британських ВМС за допомогою JetPack у відкритому морі перелітає з моторного човна, який на великій швидкості рухається вслід військовому кораблю, безпосередньо на військовий корабель. За кілька місяців відео зібрало майже 17 мільйонів переглядів.
Вже у вересні з’явилась інформація, що JetPack Aviation продала неназваному військовому замовнику в Південно-Східній Азії перші два реактивних ранці JB-12 по 400 тис дол кожний.
JB-12 важить 48 кг, максимальна тяга досягає 2,34 кН, і розвиває швидкість до 193 км/год.
VR-рукавички, що дозволяють відчувати об'єкти у віртуальній реальності
Компанія Meta (Facebook) відома своїми ініціативами, пов'язаними зі створенням метавсесвіту, в якому можна буде користуватися AR- та VR-технологіями.
В листопаді дослідницький підрозділ Reality Labs, що належить Meta, представив результати семирічної розробки "тактильної" рукавички, що забезпечує майже реальні відчуття при торканні чи погладжуванні віртуальних об'єктів та поверхонь.
Прототип є рукавичкою з приблизно 15 ребристими надувними пластиковими подушечками. Вони розташовані так, щоб відповідати будові долоні та пальців користувача.
Рукавичка діє також як контролер віртуальної реальності. На її задній панелі є маленькі білі маркери, які дозволяють камерам відстежувати переміщення пальців у просторі, а також внутрішні датчики, які фіксують їхнє згинання.
Коли користувач надягає рукавичку і входить у режим віртуальної чи доповненої реальності, система управління регулює рівень накачування подушечок, створюючи тиск на різні частини руки. Таким чином, відтворюються ефекти дотику. Вони супроводжуються візуальними та звуковими сигналами, створюючи ілюзію фізичного контакту.
Reality Labs представляє рукавички як один з декількох методів управління для майбутніх окулярів і гарнітур, поряд з легшими рішеннями, заснованими на електроміографії або ЕМГ – системі, яка зчитує нервові сигнали на руці й перетворює їх на цифрове введення.
Кінетична система запуску об'єктів у космос
В жовтні американський стартап SpinLaunch, який створює альтернативний метод виведення космічних кораблів на орбіту, провів в Нью-Мексико успішний випробувальний політ прототипу.
Компанія з Лонг-Біч, штат Каліфорнія, розробляє систему запуску, яка використовує кінетичну енергію як основний метод для того, щоб запустити ракету-носій у формі снаряда на висоту, де вмикається двигун для виведення на орбіту.
За підрахунками розробників, ця система більш рентабельна, ніж звичайні ракети, що запускаються із землі. Система передбачає запуск в космос легких супутників масою до 200 кг.
Компанія створена у 2014 році й за цей час отримала 110 млн дол інвестицій від таких венчурних фондів, як Kleiner Perkins, Google Ventures, Airbus Ventures, Catapult Ventures, Lauder Partners and McKinley Capital. Сьогодні в компанії працюють близько 100 осіб.
Очікується, що розробка дозволить вчетверо зменшити обсяг палива, що використовується, і в десять разів – загальну вартість запусків порівняно із звичайними ракетами.
При цьому запускати в космос супутники можна буквально щодня. Для початку компанія побудувала прототип суборбітального прискорювача Suborbital Accelerator, що є дископодібною вакуумною камерою розміром з велику будівлю з пусковою трубою, з якої вилітають розкручені до великої швидкості об'єкти, досягаючи швидкості у 8047 км/год.
У разі успішних випробувань прототипу компанія вже планує побудувати більшу систему під назвою L100 Orbital Mass Accelerator. Вона діятиме аналогічним принципом та розробляється для виведення на орбіти супутників масою до 200 кг.
У компанії заявляють, що сучасні компактні конденсатори, чіпи та резистори супутників будуть цілком здатні витримувати великі навантаження під час запуску – це підтвердили численні експерименти. Перші комерційні запуски заплановані на кінець 2024 року.
Малі ядерні реактори
Останні кілька років у світі спостерігається тенденція з розробки, випробувань і ліцензувань малих ядерних реакторів. З цієї точки зору 2021 рік можна назвати в певному сенсі переломним.
Найбільш інтенсивно процес розробки та випробувань SMR (Small modular reactors) відбувається в США. У Східній Європі головними інноваторами в цій сфері стали Польща та Румунія.
В США група вчених Массачусетського технологічного інституту представила концепцію модульного ядерного реактора малої потужності.
Такі реактори як "батарейки" та їх можна відправляти на першу вимогу для вироблення на місці тепла та електрики. Потужність системи не перевищує 10 МВт, а розгорнути її можна протягом тижнів чи місяця. Такий модульний реактор містить пункт управління, генератор та сам реактор.
В Сполучених Штатах атомна енергія продовжує розцінюватися як життєво важлива умова декарбонізації промисловості та життєдіяльності людства.
Важливим кроком на цьому шляху став перехід від проєктування невеликих реакторів потужністю 100-300 МВт до розробки малих потужністю до 10 МВт. Такі реактори можна буде виготовляти на заводах як готовий для використання товар і перевозити в 12 метрових контейнерах.
Каліфорнійська компанія Radiant, заснована колишніми інженерами SpaceX, отримала 1,2 млн дол інвестицій для подальшої розробки та виробництва компактних ядерних реакторів, здатних забезпечити електрикою віддалені поселення та військові бази. Вони позиціонуються як заміна дизельним генераторам.
Вирішивши, що ідеї, що призначалися для освоєння Марса, більше стануть в нагоді для населення Землі, компанія зайнялася створенням бюджетного мікрореактора, здатного поміститися у звичайному контейнері для морських перевезень. Мегаватна модель здатна забезпечувати енергією до 1000 будинків і, як очікується, замість води використовуватиме гелій для охолодження.
У вересні дві польські компанії, незалежно одна від одної, уклали два договори про взаєморозуміння з іноземними виробниками малих модульних атомних реакторів про будівництво в країні перших у ЄС рішення подібного типу. Польща стане піонером нової атомної енергетики в регіоні, обіцяючи ввести в дію перший SMR-реактор до 2029 року.
SMR-реактори (Small modular reactors) мають набагато менший розмір, наприклад, SMR-реактор Rolls-Royce займає 40 000 м2 замість 400 000 м2 для традиційної установки. Утримання мініреакторів більш ефективне, більш гнучке, їх не потрібно підключати до місцевої електромережі.
Основною перешкодою для комерційного використання є ліцензування, оскільки поточні регуляторні режими адаптовані до звичайних атомних електростанцій. SMR відрізняються між собою щодо штатного розкладу, безпеки та часу розгортання.
Гравітаційний акумулятор
В серпні швейцарська компанія Energy Vault залучила 100 млн дол інвестицій на запуск будівництва перших гравітаційних накопичувачів енергії. Серед інвесторів SoftBank та Aramco.
Першу установку вже почали будувати в США, а у 2022 році почнуть будувати в Європі, на Близькому Сході та в Австралії.
Установка EVx є автоматичним баштовим краном з шістьма стрілами. Енергія запасається у процесі підняття на висоту 35-тонних блоків.
Вдень та у вітряну погоду надлишок відновлюваної сонячної або вітряної енергії пускається на електромотори крана, які піднімають блоки на висоту. Їх спуск на землю під дією гравітації запускає зворотний процес — вироблення електроенергії в електрогенераторах.
Стверджується, що коефіцієнт корисної дії установки досягає 85%. Відповідно до проєкту найбільш ефективна віддача максимальної потужності триває протягом 2–4 годин.
Експлуатаційний ресурс EVx перевищує 35 років, а обслуговування кранами декількох майданчиків дозволяє масштабувати ємність, що запасається, до декількох гігават-годин.
Електродвигун для пасажирської авіації
Американський стартап Wright Electric почав випробувати 2-МВт електродвигуни для пасажирських літаків, які потенційно можна застосовувати для створення першого покоління літаків з електроприводом.
Нинішній двигун має потужність 2 МВт, еквівалентну 2700 к.с., при ефективності близько 10 КВт на кг. "Це найпотужніший двигун, розроблений для аерокосмічної промисловості, і він значно легший", – відзначають у Wright.
Двигун проєктується з можливістю масштабування для систем потужністю від 500 кВт до 4 МВт.
Wright працює над власним літаком у співпраці із відомими виробниками. Перший авіалайнер буде гібридним, що поєднує електросилову установку з двигуном на рідкому паливі. Декілька електродвигунів будуть прикріплені до кожного крила пропонованого літака, що дасть як мінімум дві переваги.
По-перше, літак з шістьма або вісьмома двигунами менше схильний до ризиків їх відмов. По-друге, більша кількість двигунів забезпечить нижчий рівень турбулентності та шуму, оскільки конфігурацію можна буде настроювати залежно від умов за бортом.
Сам стартап використовуватиме 10 двигунів потужністю 2 МВт на своєму літаку Wright 1. Це загалом 20 МВт, що зрівнює літак за потужністю з лайнером Airbus A320.
Двигун Wright проходить лабораторні випробування лише на рівні моря. Наступного року його планується запустити у камері для моделювання висоти, а потім і на реальну висоту до 12 км.