Метка: Энергетика и окружающая среда

К началу 22-го века сверхпроводники комнатной температуры используются во множестве устройств и изменили большую часть мировой инфраструктуры и дорожных сетей. Некоторые из революционных достижений включают передачу энергии без потерь, лучшее удержание энергии термоядерного синтеза, улучшенное изображение для медицинского сканирования, множество новых парящего или летающего транспорта, скользящего над землей.

Открытие сверхпроводимости в 1911 году выявило набор физических свойств, наблюдаемых в некоторых материалах, где электрическое сопротивление исчезает при приближении к абсолютному нулю. Дальнейший прорыв в 1933 году привел к открытию эффекта Мейснера – выбросу линий магнитного поля из внутренней части сверхпроводника во время его перехода в сверхпроводящее состояние, которое происходит, когда материал охлаждается жидким азотом до -203°C и придаёт магниту левитацию.

Первоначально ученые знали только о нескольких металлах с исчезающим электрическим сопротивлением чуть выше абсолютного нуля (-273°C). Однако в 1980-х годах исследователи обнаружили керамические материалы, демонстрирующие это явление выше 35 К (-238°C). Дальнейший прогресс в области керамики в 1990-х годах продемонстрировал существенный скачок критических температур, достигших более 150 К (-123°C).

В начале 21 века происходили постепенные улучшения с использованием различных других материалов, но все они требовали чрезвычайно высоких давлений, сопоставимых с условиями во внешнем ядре Земли. Исследователи, наконец, достигли “святого грааля” сверхпроводимости при комнатной температуре в 2020 году, используя соединение при температуре 15°C с использованием алмазной наковальни при 269 гигапаскалях (ГПа).

В последующие годы и десятилетия исследовательские группы переключили свое внимание с более высоких температур на усилия по снижению огромного давления, необходимого для сверхпроводимости. Появились новые методы масштабирования материалов – от наноразмерных до микроскопических и более крупных. В конце концов стало возможным сочетать режим комнатной температуры с материалами, видимыми невооруженным глазом и стабильными при относительно низких давлениях.

Позже, в 21 веке, некоторые из самых мощных в мире искусственных интеллектов сделали дальнейшие открытия с ещё более низким давлением. В конечном счете, эти стабильные состояния соответствовали атмосфере Земли на уровне моря. Следующий критический шаг включал совершенствование методов массового производства этих новых соединений с помощью сверхточной организации нанотехнологий. Затем произошел переход от лаборатории к практическим приложениям – снова управляемым и развертываемым ИИ наиболее эффективными из возможных способов. На заводах и других объектах 3D-печать позволила этим сверхпроводникам объединяться с высокой скоростью.

После открытия сверхпроводимости и эффекта Мейснера потребовалось столетие, чтобы появился первый сверхпроводник комнатной температуры. Теперь, после еще ста лет исследований и разработок, практическое применение становится очевидным. В 2110 году мир преображается с помощью новых устройств и компонентов, способных функционировать без электрического сопротивления и с вытеснением линий магнитного поля при комнатной температуре.

В современном городе часто можно наблюдать левитирующие автомобили, капсулы и другие транспортные средства, плавно скользящие по воздуху. Они плавают над подушкой магнетизма и питаются от беспроводной энергии, передаваемой с площадок, встроенных в землю. На улице вы можете наткнуться на сюрреалистическое зрелище припаркованного автомобиля, неподвижно висящего в воздухе. Даже само здание может включать в себя конструкции, вывески или архитектурные элементы, под которыми, по-видимому, ничего нет.

Эти парящие транспортные средства имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционным колесным транспортом. Регулируя высоту полета вблизи пешеходов, они могут просто дрейфовать над ними, что исключает возможность несчастных случаев. Это также снижает частоту дорожно-транспортных происшествий, которые были причиной огромного числа жертв в течение 20-го и 21-го веков. Отсутствие контакта с поверхностью также устраняет проблему износа шин и, следовательно, уменьшает загрязнение воздуха и микропластика, образующееся от транспортных средств.

Хотя колеса всё еще широко распространены в транспорте, их быстро вытесняют сверхпроводящие технологии, поскольку городские власти все чаще признают эти преимущества и расширяют необходимую инфраструктуру. Некоторые из более богатых и высокотехнологичных регионов уже модернизировали всю свою дорожную сеть, чтобы обслуживать левитирующие транспортные средства. По мере того как становится доступным все больше и больше маршрутов, возможность путешествовать в трех измерениях, а не в двух, позволяет сократить время в пути. В сочетании с ИИ для управления дорожным движением заторы практически устраняются. Для этих автономных летательных аппаратов доступно большое количество энергии, при этом 100% электроэнергии в мире в настоящее время обеспечивается за счет сверхэффективных чистых технологий, а для обеспечения того, чтобы они оставались в воздухе, встроено множество резервов.

Сверхпроводники комнатной температуры преобразуют множество других областей. Теперь возможна передача электроэнергии без потерь, что делает устаревшей традиционную инфраструктуру для преобразования переменного тока низкого и высокого напряжения и обеспечивает идеальную передачу электроэнергии на огромные расстояния. Накопление энергии также претерпевает революцию, поскольку деградация батареи больше не является проблемой, а сверхпроводящие провода вместо этого захватывают и хранят электричество бесконечно. Компьютеры, планшеты и другую электронику можно заставить работать без нагрева, эффективнее и с гораздо меньшим потреблением энергии.

Другие разработки включают в себя сверхсильные и ультракомпактные двигатели, а также машины, для работы которых когда-то требовались целые здания или помещения, которые теперь жизнеспособны в гораздо меньших масштабах. Например, в настоящее время появляется компактный ядерный синтез, который особенно полезен в космических путешествиях. Крупномасштабным научным установкам, таким как ускорители частиц, теперь требуется меньше энергии и капитальных затрат, в то время как высококачественная медицинская визуализация более эффективна и доступна в меньших форм-факторах.

Больше…

Геофизики полностью изучили поверхность и 50 км глубину земной коры и выделили её недостатки. Компьютерное моделирование может предсказать точно, когда и где произойдет землетрясение и его точную величину. Система контроля за землетрясениями в настоящее время носит всеобъемлющий профилактический характер и используется для минимизации бедствий.

Например, людей оповещают, когда необходимо держаться вдали от самых слабых зданий, мостов, которые, скорее всего, развалятся и нанесут им вред. Дежурные спасательные и ремонтные бригады направляются в сейсмоопасные районы при возникновении угрозы землетрясения. Задерживаются перевозки опасных грузов, вылеты самолётов. Снижается уровень водохранилищ, предупреждаются туристы и т.д. Все эти меры существенно снижают количество разрушений и жертв.

В то же время некоторые страны оказались ещё более передовыми в этом вопросе. Были внедрены инженерные решения для защиты сейсмоопасных зон. Осуществляют бурение каналов в земной коре до самого края мантии в местах разлома, закачивают специальную жидкость или гель, созданные на основе нанотехнологий. Плиты горных пород начинают «скользить» относительно друг друга и землетрясение магнитудой 8.0 снижается до магнитуды 4.0 и ниже. Ущерб в этом случае практически исключён. Также этим методом могут предотвращаться цунами в прибрежных районах. С другой стороны возникают правовые вопросы ответственности в случае аварий. Например, ущерб от вызванных человеком землетрясений не может быть расценен как «стихийное бедствие».

Несмотря на эти технические и юридические препятствия, человечество получает возможность контролировать даже самые деструктивные аспекты природы.

Больше…

Глобальная конвергенция проблем окружающей среды и истощение ресурсов заставило человечество кардинально пересмотреть способ возведения городов. Кризис потоков беженцев, возникший в середине 21-го века, теперь в основном утих, большая часть цивилизации мигрировала в полярные регионы Северной Европы, России, Канады и Западной Антарктиды. Для того, чтобы вместить так много людей на ограниченной территории, города становятся всё более плотными и самодостаточными.

Однако десятилетия согласованных действий и совместных усилий в геоинженерии привели к успешной стабилизации глобальной температуры. В сочетании с продолжающимся ростом населения, это побудило правительства начать заселение некоторых из заброшенных регионов в центральных широтах. Несмотря на этот прогресс, многие страны всё ещё сталкиваются с проблемами переселения в опустыненные и экологически пострадавшие территории.

Как таковая, идея аркологии была впервые упомянута в 1899 году в фантастическом романе Герберта Уэллса, подробно описана в 70х годах двадцатого века и предлагала радикальное отличие от традиционного градостроительства, концентрации всего города в одном массивном строении. Эта архитектурная концепция, учитывающая экологические факторы при проектировании сред обитания человека, позволяет путём воздвижения больших, самодостаточных, хорошо спланированных, многоуровневых конструкций (гиперструктур), вмещающих в себе население целого города, уменьшить негативное воздействие поселений на окружающую среду.

Прецедент постройки этих мега-структур можно увидеть ещё в 2020-х годах, с завершением первых хорошо спланированных городов. Позже в 21 веке, эти принципы были адаптированы для разработки единой структуры супервысоких небоскребов, которые содержали вертикальные фермы, жилые и коммерческие площади, системы переработки и производства энергии, водных и других ресурсов.

В 22-ом веке, эти башни превратились в одни из самых мощных когда-либо построенных сооружений, такого огромного объёма, что некоторые из них охватывают несколько километров в обхвате, обычно высотой более 1,5 км и вмещая миллионы людей. Как и слово “аркология” является гибридом слов “архитектура” и “экология”, так и эти сооружения частично или полностью сливаются со склонами холмов, гор и другими пейзажами, напоминая огромные гибриды-муравейники. Эти масштабные инженерные сооружения стали возможными благодаря достижениям в области материаловедения, использованием углеродных нанотрубок, способные выдержать такие массы. Огромных размеров и тяжести аркологии практически застрахованы от землетрясения, ураганов и других стихийных бедствий.

Каждая из этих автономных структур содержит всё, что необходимо для жизни человека. Автоматизация с вездесущими умными роботами, управляющие практически всем строительством и техническим обслуживанием. Высоко эффективные транспортные системы расположены по всюду и позволяют перемещаться по всем направлениям горизонтально, вертикально или по диагонали. Достижения в технологиях лифтов, способны менять направление в одной поездке – не важно, на какую высоту – и не вынуждать человека на пересадки. Это произошло благодаря улучшенной конструкции кабелей и, разработанных недавно, электромагнитных движителей. Этот вид гиперплотной городской среды позволяет передвигаться по городу с неслыханной в предыдущих веках скоростью.

Такие абсолютно новые конструкции иллюстрируют общую тенденцию человеческого развития последнего времени: низкое воздействие на окружающую среду. По всей планете города и их объединяющая инфраструктура в настоящее время постепенно сокращается, отдавая больше земель обратно природе. Прогресс в транспорте и гражданском строительстве, в сочетании с применением нанотехнологий в производстве, позволяют людям практически не оказывать никакого пагубного влияния на окружающую среду. Хотя города с классическим дизайном по-прежнему существуют, аркологии представляют собой фундаментальное изменение баланса между человеком и природой.

Больше…

Прошёл век с момента пика темпа глобального исчезновения животных. Биоразнообразие снизилось до такого низкого уровня, что только несколько видов вымерло в эти года. Были разорваны многие пищевые цепочки, и только самые выносливые и наиболее приспособленные формы жизни выжили.

В мировой фауне доминируют крысы, мухи, тараканы и хищники, в то время как растительная жизнь состоит в основном из водорослей, кактусов и других диких растений пустыни.

Во всем мире стоят заброшенные города и разрушенные инфраструктуры в окружении огромных, загрязненных пустошей. Малый кусочек территории «богатой» биоразнообразием все еще ​​можно найти, но большинство из них находится в искусственных средах, защищены и изолированы от адских условий. Чтобы выжить, остатки человечества бежали в северные широты, где климат благоприятнее.

Через сто лет после глобального развертывания электростанций на базе управляемого термоядерного синтеза (УТС), открытие новых форм генерирования энергии становится все более необходимым для того, чтобы справиться с экспоненциальным ростом потребностей в энергии на Земле и в других местах.

Появляется новое поколение электростанций, способных производить энергию, выделяемую из столкновений материи/антиматерии. Реакции, которые в 1000 раз более мощные, чем деление на атомных электростанциях и в 300 раз более мощная, чем энергия ядерного синтеза.

Больше…

Глобальная средняя температура сейчас на 8°C выше, чем до промышленной революции.

Хотя выбросы CO² резко сократились в середине 21-го века, спираль положительной обратной связи уже раскручена, и уже слишком поздно, чтобы предотвратить глобальное потепление. К концу 22-го века целый ряд переломных моментов будет достигнут. Наиболее значительным является распад Западно-Антарктического ледника, содержащий 2,2 миллионов кубических километров льда. Похожие ситуации произошли также в Гренландии и Исландии, способствуя образованию огромного количества дополнительной воды.

Уровень моря вырос почти на 4 метра, что радикально изменило геополитическую карту мира.

Земля становится пустынной планетой, с крайне изменчивым климатом и неустойчивой погодой. Большинство цивилизаций ютятся в вертикально растущих городах на пресноводных местах, вдали от побережья и сильно зависят от передовых технологий.

Больше…

Деятельность человека в 19-22-веках привела к катастрофическому состоянию и распаду природы. Из приблизительно 30 миллионов известных видов флоры и фауны, более 90% были утрачены в результате загрязнения, изменения климата, вырубки лесов, добычи полезных ископаемых, сельского хозяйства, разрастания городов, чрезмерных выловов рыбы и охоты.

Вымирание такого масштаба произошло в пять раз сильнее, чем в целом за 3 млрд. лет истории Земли.

Различные войны, ядерные атаки, техногенные катастрофы и эксперименты с нанотехнологиями также сыграли свою роль в создании больших безжизненных участков по всему миру.

Невосполнимый ущерб был нанесен различным средам обитания. Тропические леса Амазонки – пожалуй, самый вопиющий пример – превратился в пустыню 22-го века. Произошло окисление океана, вызванное повышением уровня CO2 что стало результатом исчезновения коралловых рифов. Арктика лишилась льда в летние месяцы, в то же время таяние льдов в Гренландии, Исландии, Западной Антарктиде и в других местах привело к подъему уровню моря почти на четыре метра к 2200 году.

Все это произошло несмотря на глубокие научные познания. Долгосрочная стабильность и разумное управление ресурсами, были принесены в жертву политическому влиянию и личной выгоде. К тому времени, как правительство начало принимать серьезные меры, было уже слишком поздно.

Биоразнообразие снизилось до такой степени, что для тех, кто родился в конце 20-го века, планета стала почти неузнаваемой. Молодое поколение растет в этом новом мире и глубоко обижено на своих предшественников, что довели окружающую среду до такого состояния. Многие в Азии, Африке и Южной Америке никогда не видели настоящий лес или животных, за исключением домашних собак, не говоря уже о красочных и экзотических видах, которые были обычным явлением раньше. Исключения можно встретить в зоопарках, но чаще только в моделях виртуальной реальности.

Старшее поколение людей стали даже презирать. Некоторые страны приняли статьи законов «преступление против природы», ведущие к осуждению и наказанию бывших политиков и нефтяных баронов.

К 23-му веку, однако, технология продвинулась на совершенно новый уровень по мощности и изощрённости. Во всем мире суперинтеллект доминирует во власти и бизнесе – разработке политики в интересах всех, а не нескольких. Между тем, было запланировано возведение гигантской системы орбитальных спутников, что позволило человеку напрямую управлять климатом Земли. Бытовые приборы также смогли воспроизводить продовольствие и другие предметы без необходимости разграбления природных ресурсов.

Идея восстановления дикой природы начала быстро набирать обороты. Это потребует международных совместных усилий в течение нескольких поколений, и это должна быть поддержка со всех сторон политического спектра.

Технологии возврата первозданной природы обсуждались в прошлом, и даже пытались использоваться в локальных масштабах, но не хватало глобального проекта. Отсутствовал консенсус в основном из-за огромных затрат, технических трудностей и социальных вопросов. Тем не менее, в настоящее время жители Земли ощущают благополучие и процветание, что в комплексе с совершенствованием определенных биотехнологий означает, что такой мегапроект становится возможным. В сущности, это означало бы воссоздание вымерших животных и растений, вернув их к жизни через комбинацию окаменелостей, образцов ДНК, компьютерных моделей и молекулярной инженерии. После выращивания или воспроизведения в достаточном количестве, они будут распределяться обратно в их первоначальную родную среду: как можно дальше от промышленности. Они бы тогда жили таким образом, чтобы люди не могли причинить им никакого вреда и наоборот. Ошеломляющие силы ИИ, Интернета и других технологий могут обеспечить эту систему.

Восстановление дикой природы стало крупнейшим экологическим проектом в истории. Все пустыни были преобразованы обратно в пышные эдемы, питающиеся искусственным дождем, порожденным орбитальной инфраструктурой. Огромные площади заброшенных пустошей стали богатыми экосистемами с древней мегафауной, такой как мамонты. Токсичные озера и реки стали чистыми. Океаны были очищены от окисления, населенные бесчисленным множеством рыб, моллюсков, ракообразных и других водных беспозвоночных. Рост городов был прекращен, и перенаправлен на весьма компактные вертикальные структуры.

Медленно Земля начала восстанавливаться. Человечество достигло равновесия с окружающей средой. Хотя потребуется ещё несколько десятилетий до достижения конечного результата и восстановления природных цепочек, чтобы обеспечить будущую сохранность биоразнообразия.

К этому времени практически вся природная энергия Земли используется в той или иной мере. Огромные участки суши, моря и атмосферы были преобразованы в ряд огромных электросетей с использованием ветровой, солнечной, гидро- и геотермальной технологии. Их дополняют технологии с использованием термоядерного синтеза, антивещества, а также совершенно новыми формами производства энергии, которые были неизвестны ученым в предыдущие века.

На орбите Земли в настоящее время функционируют всеобъемлющие сети электростанций. С точки зрения производства электроэнергии, общая преобразованная энергия эквивалентна 52 петаваттам (PW). Каждый объект выступает в качестве узла гигантской сети, полностью окружающей планету. Узлы производят силы притяжения между собой, образуя невидимый “щит”, поглощающий солнечное излучение буквально со всего земного шара.

Эта технология имеет дополнительную функцию стабилизации климата Земли, поскольку сеть может концентрировать в определенных точках нужное количество тепла. Эти изменения позволяют идти дождю, когда и где это необходимо, контролировать ураганы и другие подобные явления.

Огромное количество энергии теперь доступно для человечества, создавая разнообразные материальные блага. Физическая инфраструктура Земли революционировала – телепорты доступны для использования в гражданских целях, гигантские небоскребы достигли высоты в километры, и все материальные потребности практически удовлетворены.

Однако в киберпространстве происходит даже ещё больший прорыв, который вытеснил физическую реальность для многих людей полностью. Виртуальные миры сейчас такие огромные и разнообразные, что они намного превосходят реальный мир. Эта цифровая среда движется со скоростью значительно большей, чем в режиме реального времени – что ведет к дальнейшему ускорению темпов инноваций.

С этого момента единственным способом для цивилизации получить больше энергии, является освоение космоса. Огромные усилия по колонизации проводятся в настоящее время. Разработка астероидов доминируют в экономике внутренней Солнечной системы, в то время как водород и гелий в настоящее время выкачиваются из газовых гигантов. Между тем, терраформирование Марса прошло критическую стадию, бактерии и лишайники начинают появляться на поверхности.

Межзвездные путешествия значительно ускоряются в течение этого времени. Поселения на Альфа Центавре, Звезде Барнарде и Вольфе 359 насчитывают тысячи людей и машин, в то время как самые отдаленные поисковые корабли достигли расстояния в более 50 световых лет от Земли. Совершить полёт быстрее скорости света, используя искривление пространства или иные «фантастические» способы, оказалось более сложной задачей, чем считалось ранее, максимальная скорость по-прежнему ограничена 0.99c.

Больше…

В середине 20-го века Дунрей на северном побережье Шотландии стал площадкой для экспериментальных ядерных технологий, включая прототипы реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, а также ядерных двигателей для подводных лодок военно-морского флота. Объект площадью 72 га, выбранный из-за его удаленности от крупных населенных пунктов, оставался в эксплуатации с 1955 по 1994 год.

В 1977 году морская вода просочилась в шахту, заполненную радиоактивными отходами вместе с натрием и калием. Это вызвало катастрофическую реакцию, взорвав стальные и бетонные крышки шахты и засорив территорию радиоактивными частицами. Кроме того, в период с 1963 по 1984 год в море ушли десятки тысяч фрагментов радиоактивного топлива, которые, как полагают, были смыты из дренажа прудов-охладителей. Это привело к запрету на рыбную ловлю в пределах 2 км от центра ядерных разработок. К 2011 году со дна моря было извлечено более 2300 радиоактивных частиц и 480 с берега.

В 1998 году Управление по атомной энергии Великобритании предложило новый график вывода из эксплуатации, стоимость которого оценивается в 4,3 миллиарда фунтов стерлингов. В последующие десятилетия начался процесс удаления отходов и сноса зданий. Команды, работающие на объекте, использовали роботов, в том числе особо крупную 75-тонную машину по прозвищу “Реактозавр”, для демонтажа частей внутренней части реактора.

К 2025 году всё устаревшее топливо Магнокс-реакторов было извлечено, а к 2029 году все радиоактивные отходы были удалены из шахты, пострадавшей в результате инцидента 1977 года. Однако, многое ещё предстояло привести в порядок. Плутоний на объекте не будет переупакован до 2060 года. Последнее здание не будет демонтировано до 2125 года, а окончательная утилизация “низкоактивных отходов” заняло время до 2129 года.

Даже после этого продолжалось более длительное воздействие радиации, что делало землю непригодной для использования человеком. В 2020 году в отчете Управления по выводу из эксплуатации ядерного оружия был представлен график полного восстановления Дунрея на 313 лет. К 2333 году этот процесс обеззараживания будет завершен.

Больше…