Разрушительное воздействие нефтяных кризисов предыдущих десятилетий наряду с постоянным увеличением спроса на электроэнергию со стороны растущих населения и промышленности привело к огромной нагрузке мировые электрические сети. В наиболее пострадавших регионах происходят частые отключения электроэнергии, и потребители во всем мире начинают более сознательно относится к использованию энергии и принимают меры по контролю или сокращению ее потребления. Ситуация усугубляется использованием во многих странах относительно древней инфраструктуры. Большая часть электрических сетей в начале 21-го века были очень старыми и неэффективными: более 50% электроэнергии терялось в процессе ее производства, передачи и использования. Наложение множества деловых, политических, социальных и экологических проблем вынудило правительства и регулирующие органы наконец решить эту проблему.
К 2030 году активно-адаптивные интеллектуальные электросети получают все большее распространение в развитых странах мира. Главным их преимуществом является оптимальный баланс спроса и производства. Традиционные электросети раньше основывались на системе поставки «точно в срок», где поставки постоянно регулируются для того, чтобы удовлетворить спрос. Сейчас эта проблема устраняется за счет широкого спектра датчиков и автоматизированных устройств контроля, встроенных в энергосеть. Этот подход уже применялся в небольших масштабах в виде смарт-счетчиков для индивидуальных домов и офисов. К 2030 году эта технология охватит энергосети целых стран.
Электростанции теперь поддерживают постоянную связь в режиме реального времени со всеми жителями и предприятиями. Если мощности не хватает, бытовая техника может самостоятельно мгновенно снизить потребление энергии, вплоть до полного самоотключения при нахождении в режиме ожидания. Поскольку балансировка спроса и производства в настоящее время производится в режиме реального времени и автоматически внутри самой энергосети, это значительно снижает потребность в дополнительных «пиковых» электростанциях. В случае наличия какого-либо пробела в поставках, вычислительные алгоритмы определяют точные объемы требуемой поставки и включают дополнительные генераторы автоматически.
Компьютеры также помогают сгладить пики и спады спроса на электроэнергию и приспособиться к ним. Датчики в энергосети позволяют определить, где и когда потребление является самым высоким. Со временем производство может автоматически настраиваться в соответствии с прогнозируемым ростом и падением спроса. Смарт-счетчики могут затем приспосабливаться к любым расхождениям. Еще одно преимущество этого подхода позволяет поставщикам энергии поднять цены на электроэнергию в периоды высокого потребления, что помогает выравнивать пики. Таким образом, сеть в целом становится более надежной, так как уменьшается количество переменных, которые должны быть учтены.
Еще одно преимущество активно-адаптивных интеллектуальных сетей – возможность осуществления двунаправленного потока. В прошлом электропередача происходила только в одном направлении. Сегодня с распространением таких средств локального производства электроэнергии, как фотоэлектрические панели и топливные элементы, производство энергии стало гораздо более децентрализованным. Активно-адаптивные интеллектуальные сети учитывают также те дома и предприятия, которые могут добавлять свои собственные избытки электроэнергии в систему, позволяя передавать энергию через линии электропередач в обоих направлениях.
Подобная тенденция перераспределения и локализации делает крупномасштабные возобновляемые источники энергии более жизнеспособными, так как теперь энергосеть адаптирована к таким прерывистым мощностям, как солнечная и ветровая. Помимо этого интеллектуальные сети имеют множество каналов полноценной передачи. Таким образом, если повреждение линии передачи вызывает отключение электроэнергии, датчики мгновенно находят поврежденный участок, в то время как электроэнергия перенаправляется в отключенный район по другому каналу. Больше нет необходимости исследовать несколькими бригадами многочисленные трансформаторы, чтобы обнаружить местоположение проблемы, и в результате количество отключений электроэнергии уменьшается. Это также предотвращает «эффект домино», приводящий к веерному отключению электроэнергии.
Исследователь ледяных лун Юпитера (Jupiter Icy Moons Explorer / JUICE) – это миссия Европейского космического агентства (ЕКА) по исследованию системы Юпитера с упором на спутники Ганимед, Каллисто и Европу. Запущенный 14 апреля 2023 года, автоматическая межпланетная станция проходит через четыре гравитационных ассиста (Земля, Венера, Земля, Земля), прежде чем достичь Юпитера в 2031 году.
Для своей основной цели зонд выполняет серию облетов некоторых из крупнейших галилеевых спутников — Ганимеда, Каллисто и Европы, которые, как считается, содержат подповерхностные океаны с жидкой водой. В качестве второстепенной цели он также изучает атмосферу и магнитосферу Юпитера, получая ценную информацию о том, как изначально мог образоваться газовый гигант.
Основные научные цели для Ганимеда и, в меньшей степени, для Каллисто:
Характеристика слоев океана и обнаружение предполагаемых резервуаров подземных вод.
Топографическое, геологическое и композиционное картирование поверхности.
Изучение физических свойств ледяных корок.
Характеристика распределения внутренней массы, динамики и эволюции внутри спутника.
Исследование разреженной атмосферы Ганимеда.
Изучение собственного магнитного поля Ганимеда и его взаимодействия с магнитосферой Юпитера.
Для Европы основное внимание уделяется химии, необходимой для жизни, включая органические молекулы, а также пониманию формирования поверхностных особенностей и состава материала, не состоящего из водяного льда. Кроме того, JUICE обеспечивает первое подповерхностное зондирование этого спутника, включая первое определение минимальной толщины ледяной коры над недавно активными областями.
Две возможные модели Европы.
JUICE стартует с Ганимеда, крупнейшего спутника Солнечной системы, мимо которого он пролетит с близкого расстояния в июле 2031 года. Через несколько часов после этого маневра он готовится к выходу на орбиту самого Юпитера. За этой сильно вытянутой первой орбитой следует еще один пролет Ганимеда, затем дальнейшие исследования Юпитера, при этом орбиты вокруг планеты становятся менее вытянутыми и более круглыми.
JUICE пролетает мимо Европы в июле 2032 года и Каллисто в том же месяце. Затем начинается фаза «большого наклонения», позволяющая исследовать полярные области Юпитера и изучать магнитосферу газового гиганта. Он также наблюдает за лунными транзитами, т.е. лунами и их тенями, когда они проходят перед Юпитером.
В декабре 2034 года космический корабль возвращается к Ганимеду и выходит на орбиту (в отличие от облета), став первым космическим кораблем, облетевшим спутник планеты, отличную от Земли. Этот сложный маневр позволяет ему приблизиться на расстояние до 500 километров, возвращая изображения поверхности с очень близкого расстояния. Он также оснащен лазерным высотомером с размером пятна 20 метров и разрешением по вертикали 10 сантиметров, выявляющим приливные деформации Ганимеда. Из-за того, что у JUICE заканчивается топливо, он сойдёт с орбиты и врежется в поверхность Ганимеда в конце 2035 года.
Эта миссия, одна из самых важных в ЕКА за последние годы, предоставляет множество эмпирических данных и новое понимание системы Юпитера. Помимо улучшения общего научного понимания галилеевых спутников, JUICE также позволяет планировщикам миссий определять потенциальные места посадки наземных зондов в будущем. Действительно, в эти годы идёт подготовка к дальнейшему исследованию Европы в период с 2035 по 2050 год .
Благодаря использованию множества современных технологий, анализ места преступления и криминалистика в целом чрезвычайно усложнились и ускорились. Исследования, которые занимали часы, дни или недели в предыдущие десятилетия, теперь могут быть выполнены в считанные секунды.
Портативное оборудование превратило среднего агента ФБР в ходячую лабораторию. Расширенная реальность (сочетание реальной и виртуальной реальностей) и мощный искусственный интеллект в сочетании со сверхбыстрой широкополосной связью и облачными сетями позволяют анализировать место преступления беспрецедентно новыми способами. Важные детали могут быть выделены из окружения, просто посмотрев вокруг. Они могут включать в себя биологические доказательства, такие как кровь, волосы и отпечатки пальцев, следы, следы шин, и даже частицы в воздухе. Массивные онлайновые базы данных доступны в полевых условиях для анализа находок. Распознавание лиц в сочетании с доступом к базам данных о судимостях позволяет создать полный профиль подозреваемого прямо в поле зрения офицера, использую расширенную реальность. Новые программы искусственного интеллекта позволяют определить любое подозрительное поведение или распознать знакомые лица.
В частности, крупные прорывы произошли в области сканирования ДНК. Скорость секвенирования генома выросла столь быстро, что эквивалент всего проекта генома человека может быть выполнен почти мгновенно, с помощью специальных сенсорных перчаток. Помимо ДНК человека, растительные и животные ДНК миллионов различных видов могут быть также идентифицированы. Новые алгоритмы созданы для анализа огромного количества геномных данных и идентификации конкретных геномов.
Почти мгновенное секвенирование геномов с использованием промышленного размера установок уже начало появляться во второй половине 2010-х годов. Тем не менее, оставались проблемы точности (машины все еще были подвержены ошибкам) и портативности. Последующие поколения нанотехнологий постепенно снизили стоимость, время и размер необходимого оборудования. К 2030 году секвенирование стало дешевым и проводится с очень высокой точностью, портативно и с использованием огромных онлайновых баз данных для точного анализа информации о потерпевших и подозреваемых. При анализе места преступления, стало возможным даже идентифицировать лицо, используя только образцы ДНК.
Если судить по потерянным годам жизни, депрессия теперь перегоняет заболевания сердца, и становится ведущим заболеванием на планете. Это включает в себя количество прожитых лет в состоянии болезни, и потерянных лет в результате преждевременной смерти. Основные причины депрессии включают в себя долговые проблемы, безработицу, преступность, насилие (особенно насилие в семье), войны, деградация окружающей среды и стихийных бедствий. Продолжающийся экономический застой во всем мире является главным способствующим фактором. Прогресс может привести к тому, что депрессию не будут считать психическим заболеванием.
Сочетание все более частых и сильных засух, старения инфраструктуры и истощения подземных водоносных хранилищ представляет в настоящее время угрозу для миллионов людей во всем мире. Продолжающийся рост населения только усугубляет этот процесс, глобальные запасы пресной воды находятся на пределе. Это приводит к быстрому распространению технологии опреснения воды.
Идея удаления соли из соленой воды была описана ещё в 320 г. до нашей эры. В конце 1700-х опреснение было применено военным флотом США, используя солнечные дистилляторы, встроенные в судовые печи. Однако только в 20-м веке опреснение стало применяться в промышленных масштабах с использованием многоступенчатой дистилляции и обратноосмотических мембран. Для этого может использоваться вторичное тепло, возникающее при сжигании ископаемого топлива или атомные электростанции, но даже в этом случае опреснение остается непомерно дорогим, неэффективным и очень энергоемким.
К началу 21-го века мировой спрос на ресурсы рос в геометрической прогрессии. По оценкам ООН, к 2030 г. человечеству потребуется на 30% больше пресной воды, чем было необходимо в 2012. Исторически сложившиеся темпы роста эффективности опреснения больше не в состоянии идти в ногу с быстро увеличивающимся населением, что также усугубляется последствиями изменения климата.
Новые методы опреснения рассматривались в качестве возможного решения этого кризиса; ряд прорывных методов возник в 2000-х и 2010-х годах. Одним из таких методов, особенно полезным в засушливых регионах, стало использование концентрированных фотоэлектрических (КФЭ) элементов для гибридного производства электричества и воды. В прошлом, использование этих систем затруднялось высокими температурами, что делало эти элементы неэффективными. Эта проблема была преодолена с помощью заполненных водой микроканалов, обеспечивающих охлаждение элементов. Помимо увеличения эффективности самих элементов, горячие сточные воды могут быть повторно использованы для опреснения. Этот комбинированный процесс позволяет снизить стоимость и расход энергии, что делает его широкомасштабное применение более целесообразным.
Эта, а также другие инновационные технологии благодаря огромным инвестициям привели к существенному росту опреснения по всему миру. Эта тенденция была особенно заметна на Ближнем Востоке и в других экваториальных районах, где имеется наибольшая концентрация солнечной энергии и самый быстрорастущий спрос на воду.
На графике по вертикали: мировые опреснительные мощности, км3/год; по горизонтали – год
Тем не менее, этот экспоненциальный прогресс оказался незначительным по сравнению с огромным объёмом воды, необходимым для постоянно расширяющейся глобальной экономики, включающей теперь растущий средний класс в Китае и Индии. Каждый год мировое население увеличивается на 80 миллионов человек — что эквивалентно всему населению Германии. К 2017му году в Йемене возникла чрезвычайная ситуация в связи с практически полным истощением запасов подземных вод в столице. Серьезный уровень региональной нестабильности возникает на Ближнем Востоке, Северной Африке и Южной Азии, поскольку водные ресурсы стали оказывать большее влияние и стали использоваться в качестве шантажа и политических спекуляций.
На фоне этих волнений был достигнут еще больший прогресс в области опреснения. Было признано, что текущие тенденции прироста опреснительных мощностей, хотя и впечатляющие по сравнению с предыдущими десятилетиями, являются недостаточными для удовлетворения мирового спроса. Таким образом, встаёт вопрос о необходимости масштабного фундаментального прорыва в этой области.
На графике по вертикали: мировое потребление воды (км3/год); легенда сверху: мировое производство пресной воды, опреснение (текущий тренд), прирост объема опреснения, необходимый для удовлетворения будущих потребностей; по горизонтали – год
К 2030 году доля мусульманского населения в мире достигла 26,4 процента. В 1990 году данный показатель составлял 19,1%. Страны, которые получили наибольший рост: Ирландия (190,7%), Канада (183.1%), Финляндия (150%), Норвегия (149.3%), Новая Зеландия (146,3%), США (139,5%), Швеция (120,2%). Наибольшее снижение: Литва (-33,3%), Молдова (-13.3%), Беларусь (-10.5%), Япония (-7.6%), Гайана (-7.3%), Польша (-5.0%), Венгрия (-4.0%).
На эту тенденцию повлиял ряд факторов. Во-первых, мусульмане имеют более высокий уровень рождаемости (больше детей на одну женщину), чем среди не-мусульман. Во-вторых, значительная доля мусульманского населения вошла или входит в стадию репродуктивного возраста (в возрасте 15-29 лет). В-третьих, показатели здоровья и экономического благополучия в странах с мусульманским большинством привели к большему, чем в среднем, снижению детской и младенческой смертности, увеличивающейся продолжительностью жизни.
Несмотря на увеличение доли населения, по сравнению с предыдущими десятилетиями общие темпы роста для мусульман начали замедляться. Позже в этом столетии, как мусульманские, так и немусульманские показатели остановятся, по мере того, как население мира стабилизируется. Распространение демократии и доступности образования выступают в качестве главных факторов замедления темпов рождаемости. Хотя исламу еще предстоит пройти эпоху возрождения и реформации, которую прошло христианство.
Сунниты по-прежнему составляют подавляющее большинство (90%) мусульман в 2030 году. Часть мусульман мира, которые являются шиитами, немного сократилось, главным образом из-за относительно низкой рождаемости в Иране, где живёт более трети всех шиитов в мире.
SR-72 – это беспилотный, гиперзвуковой летательный аппарат, предназначенный для разведки, наблюдения и рекогносцировки. Разработанный компанией «Локхид Мартин», это долгожданный преемник стратегического сверхзвукового разведчика ВВС США SR-71 Blackbird, который был выведен из эксплуатации в 1998 году. Самолет сочетает в себе как традиционные турбины, так и ГПВРД (гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель), способен добиться скорости 6 Махов (~6 500 км/ч), что в два раза быстрее SR-71 и может пересечь Атлантический океан в течение часа. Прототип в меньшем масштабе был построен и испытан в 2018 году. За тем последовал полноразмерный прототип в 2023 году. Ввод в эксплуатацию состоялся к 2030 году.
SR-72 имеет такой же размер, как и SR-71, примерно 30 м в длину. С рабочей высотой над уровнем моря около 24,300 метров, в сочетании с его скоростью, SR-72 почти невозможно сбить.
“The Cargo Sous Terrain” – цокольно-подземная автоматизированная система грузовых перевозок начинает функционировать в Швейцарии. Она предназначена для смягчения острой проблемы дорожного движения в регионе, которое выросло на 45% с середины 2010-х годов. Система представляет собой сеть труб с самодвижущимися платформами и пересадочными станциями, полностью работающую на возобновляемых источниках энергии. Стоимость проекта, финансировавшегося частным сектором, составила $3,4 млрд.
Первоначальный пилотный туннель был построен в 50 метрах под землей общей протяженностью 66 км, соединил Цюрих, крупнейший город Швейцарии, с логистическими центрами в районе Берна на западе. Маршрут включает в себя четыре наземные распределительные станции, которые обеспечивают грузоперевозки. Пилотный тоннель затем увеличился, связав Цюрих с Люцерном и в конце концов соединил Женеву, охватив весь север страны.
Беспилотный автоматизированный транспорт приводится в движение с помощью электромагнитной индукции и работает на скорости 30 км/час 24 часа в сутки. Дополнительно в крыше туннеля создана монорельсовая система для передачи посылок, её скорость в два раза выше. “The Cargo Sous Terrain” позволяет доставлять товары более эффективно, точно в срок, при этом сокращая загрязнение воздуха и шум, а также снижая нагрузку на наземные дороги общего пользования и грузовые поезда.
Космический Телескоп Высокой Чёткости (ориг. The High-Definition Space Telescope – HDST) является масштабным проектом новой космической обсерватории, которая находится в точке Лагранжа L2 системы Солнце — Земля и вращается вокруг Солнца примерно в 1,5 млн. км от Земли. Разработка была предложена в 2015 г. «Ассоциацией университетов для исследований в астрономии» (AURA), организацией, запускавшей «Хаббл» и другие телескопы от имени НАСА, будучи рассмотренной Национальной Академией наук США в 2020 году и впоследствии одобренной Конгрессом, HDST в течение 2030-х годов был выведен на орбиту и начал функционировать. Его диаметр составляет 11,7 метр, что намного больше телескопов «Хаббл» и «Джеймс Уэбб».
HDST предназначен для исследования десятков ближайших экзопланет земного типа из Списка, находящихся не далее 50 световых лет от Солнечной системы. Он оборудован внутренним коронографом – диском, который блокирует свет центральной звезды, делая тусклые планеты более заметными. Для тех же целей используется и технология «звёздного зонта», который располагается в нескольких километрах перед телеском. Обнаруженные прямым видимым светом экзопланеты можно изучить спектроскопическим анализом, чтобы определить их атмосферу и подтвердить наличие воды, кислорода, метана и других органических соединений.
Десятки тысяч экзопланет были каталогизированы с помощью «Кеплера» и других миссий в предыдущие десятилетия. Сейчас внимание сосредоточено на наиболее перспективных кандидатах для определения биосигнатур. Теперь возможности обнаружить первые признаки инопланетной жизни значительно выросли.
Имитация изображения, полученного с помощью HDST близнеца Солнечной системы в удалённости 45 световых лет.
HDST в 100 раз более чувствителен «Хаббла». Всматриваясь в глубины Вселенной, он может различать объекты, расположенные на расстоянии 10 миллиардов световых лет диаметром не менее 300 световых лет – такие как ядро маленькой галактики или газовое облако на пути к формированию новой звездной системы. Телескоп может изучать и предельно слабые объекты, до 20 раз тусклее, чем всё, что можно увидеть из крупных наземных телескопов.
УФ-чувствительность HDST может быть использована для определения распределения горячих газов, лежащих за пределами галактики. Это раскрывает структуру так называемой «космической паутины», в которую встроены галактики и показывает, как химически обогащенные потоки газов внутри и вне галактик могут питать процессы звездообразования. Отдельные звезды как наше Солнце может быть обнаружено на расстоянии 30 миллионов световых лет.
Ближе к дому HDST может производить съёмку множества объектов в нашей Солнечной системе с потрясающим разрешением и детализацией: ледяные перья на Европе и других спутниках, погодные условия на газовых гигантах. Телескоп способен искать удаленные скрытые объекты нашей Солнечной системы в поясе Койпера и за его пределами.
Общая стоимость обсерватории «Космического Телескопа Высокой Чёткости» составляет около 10 миллиардов долларов.
