Искусственное Солнце: плюсы и минусы проектов
Наступила осень, и скоро нас всех ждут короткие дни и длинные темные ночи. А в некоторых регионах планеты бывают и полярные ночи, когда Солнце утром вовсе не появляется из-за горизонта или восходит лишь на короткое время, иногда менее получаса. К сожалению, уличные фонари никогда не заменят солнечного света. Но можно ли найти другое решение? Могут ли современные технологии обеспечить нам искусственное Солнце?
Звучит, конечно, грандиозно, но на самом деле кое-что мы уже способны сделать. Речь идет о космических зеркалах, которые могли бы отражать солнечный свет и освещать определенные регионы Земли в темное время суток. Подобные космические «солнечные зайчики» пригодятся не только для освещения городов, автострад и других повседневных нужд, но и, например, для экстренного освещения зоны стихийных бедствий или боевых действий.
Светлое «знамя» над миром
Первые опыты в области разработки «космического прожектора» осуществила Россия. Это закономерно, учитывая огромные пространства и большое количество северных городов. Проект «Знамя» был многообещающим и начался вполне успешно.
Космический корабль «Прогресс» стал первым управляемым космическим зеркалом, которое осветило Землю
Российские ученые планировали вывести на орбиту 20-метровое зеркало, которое должно было осветить Землю ночью. Поскольку монолитное металлическое зеркало такого диаметра на орбиту вывести невозможно, было решено использовать зеркало из тонкой светоотражающей пленки. Разворачивание столь большого полотнища из тончайшего непрочного материала само по себе является сложнейшей инженерной задачей. В итоге была выбрана довольно «мудреная» конструкция: на борту грузового космического корабля «Прогресс М-15» устанавливалось восемь катушек с полосами светоотражающей полиэтилентерефталатной пленки толщиной всего 5 мкм. Данная пленка сегодня широко используется практически повсеместно: от упаковки продуктов до создания металлизированных солнечных парусов.
На орбите космический корабль должен был начать вращаться, а катушки постепенно разматывать пленку. Под действием центробежной силы зеркало разворачивалось, а специальное гибкое кольцо обеспечивало круглую форму зеркала.
Проект «Знамя» доказал эффективность космического зеркала в деле освещения больших участков земной поверхности
4 февраля 1993 года эксперимент «Знамя-2» был успешно осуществлен. Двадцатиметровое зеркало из тончайшей алюминизированной пленки развернулось в штатном режиме и осветило Землю. Поскольку «Прогресс М-15» мчался по орбите с огромной скоростью, «солнечный зайчик» диаметром около 5 км проносился по поверхности Земли так же быстро – со скоростью 8 км/с. Поэтому «волшебного восхода» посреди ночи жители Европы не наблюдали – лишь яркую вспышку в небе. Пятно света от «Знамени-2» пробежало от Франции до Беларуси, где его застал восход Солнца. Несмотря на то, что над Европой была сплошная облачность, многие люди видели вспышку света. Немецкие метеорологи даже зафиксировали освещенность от светового пятна «Знамени-2», она составила приблизительно 1 люкс (1 люмен на квадратный метр). Для сравнения, яркость 60-Вт лампочки накаливания составляет 700-800 люмен. На первый взгляд, космическое зеркало светило совсем тускло, но следует помнить, что оно имело не такую уж и большую площадь отражающей поверхности, да, к тому же, освещало не комнату в 10 кв. м, а круг диаметром 5000 м. В целом ученые сравнили свет от «Знамени-2» со светом полной Луны, что для 20-м зеркала очень неплохо.
Эксперимент «Знамя-2» привлек внимание мировой общественности и доказал возможность освещения Земли с помощью космического зеркала. Поэтому российские ученые подготовили следующий эксперимент этой серии – «Знамя-2,5». Это был переходный этап перед созданием «полнофункционального» 200-м зеркала, которое могло бы освещать на порядок большие регионы.
В «Знамени-2,5» использовались те же технологии, что и в первом эксперименте, только зеркало было на 5 м больше – диаметром 25 м. Оно должно было дать световое пятно размером около 8 км. 4 февраля 1999 года зеркало, установленное на борту транспортного космического корабля «Прогресс М40», начало разворачиваться, но зацепилось за антенну и запуталось в ней. Эксперимент не удался, и корабль затопили в океане.
Третий проект, «Знамя-3» так и не состоялся.
Будущее космических зеркал
В июне 2012 года в Италии прошла 25-я международная конференция ECOS 2012, посвященная перспективным путям развития экологически чистой энергетики. На этом мероприятии также обсуждались и преимущества космических зеркал, освещающих Землю.
Дело в том, что наша планета получает от Солнца 2×1014 КВт энергии, а на расстоянии геостационарной орбиты (35 786 км) – в 45 раз больше. Вынос коллекторов, собирающих энергию Солнца, в космос решает многие проблемы. Прежде всего, это экономит полезное пространство, поскольку огромные поля солнечных панелей на Земле будут занимать слишком много места, потребуют мощных опорных конструкций, силовых приводов для слежения за Солнцем и т.д. Но, к сожалению, КПД современных солнечных панелей очень низок, и они за свой срок службы в космосе попросту не окупятся. Другое дело зеркало: относительно дешевая и простая конструкция без сложной электроники может направлять дополнительный солнечный свет на небольшие наземные коллекторы, а также освещать города и сельскохозяйственные угодья.
Плотность солнечной энергии в обычный погожий летний день на нашей планете в среднем равна 1,36 КВт/м 2 . Таким образом, заменить солнечный свет солнечным же «зайчиком», в общем-то, не так уж и сложно. Создание больших зеркал размером с небольшую страну до недавнего времени было фантастикой. Однако с появлением современных компьютерных технологий создание массива отдельных автономных аппаратов, работающих в единой сети, является технологически решаемой задачей.
По этой формуле каждый может рассчитать диаметр зеркала и высоту орбиты, необходимые для освещения его родного населенного пункта
Ключевым вопросом остается лишь вывод большой массы грузов на орбиту. Стоимость вывода тонкопленочного зеркала сегодня составляет несколько тысяч долларов за килограмм. Если брать далеко не самое современное зеркало проекта «Знамя» с плотностью 22 г/см 2, то получается весьма «грустная» сумма, которая большинству стран не по карману. Но современные технологии позволяют создать зеркала с вдвое меньшей массой. К тому же, в настоящее время разрабатываются проекты тяжелых ракет-носителей, вроде американской SLS, способной выводить на низкую околоземную орбиту 140 тонн груза.
По расчетам специалистов НАСА, вывод зеркала диаметром 1 км стоит 80,3 млн долл. или 102,3 долл. за 1 кв.м*. Для реализации масштабных проектов требуется радикальное снижение стоимости вывода грузов на орбиту: приблизительно до 200 долл. за килограмм груза.
Есть и другой нюанс. Дело в том, что чем выше орбита, тем больше по размеру солнечный «зайчик» и меньше энергии направляется на квадратный метр поверхности. Например, при орбите высотой 800 км для передачи солнечного света с плотностью энергии 1 КВт на 1 м 2 земной поверхности и непрерывного освещения выбранного участка Земли достаточно лишь нескольких десятков зеркал площадью 1 кв. км (для сравнения, площадь основания пирамиды Хеопса равна 0.05 кв. км, т.е. в 50 раз меньше). На геостационарной орбите высотой 35,8 тыс. км для достижения того же уровня освещенности придется сооружать зеркало площадью 150 тыс. кв. км – это меньше площади Беларуси (207 тыс. кв. км) и составляет примерно половину площади Польши. Это, безусловно, гигантское зеркало, но оно смогло бы непрерывно освещать огромный регион: в круге диаметром 3329 км — это территория от Смоленска до Новосибирска и от северной морской границы России до китайской границы с Киргизией, попутно свет накрыл бы весь Кавказ и Казахстан. При этом данная территория за год получала бы дополнительных 41200 ЭДж энергии, при нынешнем общепланетном потреблении в 500 ЭДж.
Современные технологии позволяют разворачивать в космосе намного более легкие и крупные зеркала, чем 20-м «Знамя»
Правда, создание такого зеркала является делом очень неблизкого будущего, поскольку при современных ракетных технологиях вывести на орбиту такой комплекс можно будет минимум за несколько сотен лет, да и то усилиями всей планеты. Также довольно трудно спрогнозировать, насколько радикально изменит климат и функционирование биосистем такое зеркало, создающее «вечный летний день». А ведь цикл дня и ночи очень важен для всего живого, к тому же дополнительная тепловая энергия создаст совершенно новый климатический фактор.
Человечеству уже по силам собрать в космосе зеркало, которое будет светить в десятки раз ярче, чем полная Луна. Выгода налицо: для освещения используется «бесплатная» энергия Солнца; осветить можно сразу крупный регион или город; в несколько раз повысить отдачу энергии наземных солнечных электростанций; космическая система освещения не боится никаких земных катаклизмов вроде землетрясений и ураганов. Также подобное зеркало могло бы продлить вегетационный период полезных растений.
Сложности реализации крупных проектов космических зеркал по-прежнему заключаются лишь в несовершенстве технологий вывода грузов в космос. На геостационарной орбите (оптимальной для зеркала) нужно сооружать космическое зеркало огромной площади. В свою очередь, на более низких круговых орбитах для непрерывного освещения участка Земли придется использовать множество отдельных зеркал, что также отнюдь не удешевляет проект и к тому же упирается в проблему космического мусора. Но, так или иначе, у человечества есть интересная возможность повысить комфортность своего обитания не в рамках отдельно взятого помещения, а крупного города или целого региона. В ближайшем будущем, возможно, появятся новые технологии доставки грузов в космос, будут созданы технологии изготовления космических зеркал с помощью, например, наночастиц на основе метаматериалов. И тогда, наконец, человечество сможет реализовать давнюю мечту и создать свое искусственное Солнце в ночном небе.
Источник
Соляной пляж с искусственным солнцем.
В условиях современной жизни обычный горожанин нечасто бывает на улице. А в реалиях нашей страны, где лето в лучшем случае длиться 3 месяца, дефицит солнечной радиации крайне высок.
При идеальном раскладе, избыток радиации летом и недостаток зимой должны компенсировать друг друга. В деревнях и у людей, работающих на свежем воздухе, так оно и есть. Но что делать жителям города, проводящим на улице от силы 1,5 часа? Решение кроется в современных научных разработках, таких как Искусственное Солнце 2.0.
Что такое Искусственное Солнце 2.0?
Уникальное устройство, которое воспроизводит естественное солнечное излучение. Это необходимо не только для получения загара, как в солярии, но и для синтеза мелатонина и витамина D, что благоприятно сказывается на иммунитете, улучшается состояние кожи, происходит оздоровление всего организма.
У Искусственного Солнца есть три режима:
Здесь создаётся полная имитация естественного излучения, включая время суток, года, климатический пояс. В настройках устройства около 3000 комбинаций, из которых можно подобрать идеальную для вашей местности и конкретных целей. Так данный режим хорошо помогает справиться с акклиматизацией. Основное его воздействие: создание контролируемого загара, компенсация нехватки солнечного света и профилактика сезонных простуд.
Режим красного света, благодаря которому активней вырабатывается коллаген. Это благоприятно сказывается на состоянии кожи: она становится эластичней, а морщины немного разглаживаются. Также увеличивается регенерация клеток и восприимчивость организма к питательным веществам. Длина волн 625-740 нм.
Режим синего света оказывает лёгкое анестезирующее воздействие, облегчает течение заболеваний лёгких и бронхов. Помогает восстановить режим сна, способствует борьбе с бессонницей. Также помогает при гипертонии привести давление в норму. Длина волн 405-450 нм.
Искусственное солнце может стать приятной альтернативой аптек и больниц! Всегда легче поддерживать здоровье в надлежащем состоянии, нежели лечить возникшие болезни. И Искусственное солнце – идеальная профилактика большинства болезней.
К тому же, можно обустроить целый соляной пляж – место для отдыха с семьёй, друзьями или для единоличного восстановления сил.
Что такое соляной пляж?
Что если не ограничиться лежаками и Искусственным солнцем, а воссоздать полноценный пляж? Особо выигрышно будет смотреться соляной. Только представьте: соль нежно поскрипывает под ножками лежака, приглушённый солнечный свет скользит по сталактитам и шершавой поверхности пещеры, а приятное тепло обволакивает всё тело.
Конечно, можно оборудовать пляж и песком, и галькой. Но только при сочетании с гималайской солью вы получите эффект отдыха на море: начиная от привкуса морской соли во рту, заканчивая всеми полезными свойствами соляных процедур.
К тому же отдых на соляном пляже даёт сильный релаксационный эффект, и уровень стресса значительно снижается. Это то, о чём грезит каждый горожанин.
Почему купить систему выгодно?
Соляной пляж – идеальное вложение. Сочетание заботы о здоровье, внешности и душевном спокойствии. Ваш Соляной пляж может стать настоящим оазисом посреди суетливого города.
Сейчас это достаточно свободная ниша, конкуренции почти нет. При верно выстроенной маркетинговой стратегии, вы за считанные месяцы выйдете на необходимой оборот.
Люди готовы платить за эксклюзивность: им давно приелись классические спа-процедуры. Человеческий мозг всегда требует чего-то нового, необычного, привлекательного и интригующего. Именно таким местом будет ваш Соляной пляж.
— Устройство «Искусственное Солнце® 3.0»
— Устройство «Искусственное Солнце® 2.0»
Что входит в комплект:
- Автоматизированная система управления.
- Дополнительный комплект излучателей.
- Руководство по эксплуатации.
- Сопроводительная документация.
- Доставка оборудования
- Монтаж и настройка
Оставьте свои контакты в форме, и вы получите бесплатную консультацию от нашего специалиста.
Источник
Ландшафтная архитектура и зеленое строительство | Totalarch
Вы здесь
Сады с искусственными элементами
Как всегда бывает в искусстве, на основе предшествующего опыта, пережитого и проанализированного, возникают совершенно новые образы садов, которые сложно отнести к какой-то определенной категории, существовавшей ранее. Такой сад «Эко-парк» создал архитектор Энди Као, родившийся во Вьетнаме, но получивший образование в США (рис. 96). Основа его сада — необычный материал: возникающая в процессе вторичной переработки стекла крошка в виде округлых гранул. В плане сад похож на абстрактную картину, по гармоничному взаимодействию материала и природы напоминающую артефакт, но все же является самобытным произведением, не имеющим аналогов.
Идея создать сад, взяв за основу гранулы из стекла, казалась необычной и, наконец, опасной. Но он был создан — и в результате получился интересный ландшафт. В этом заслуга Энди Као, молодого архитектора, который случайно открыл возможности этого материала в ландшафтной деятельности. Его вдохновение имеет корни, далеко уходящие от американского пригородного сада.
После того как Энди Као получил диплом ландшафтного архитектора, он приехал помочь своему другу-скульптору, изготавливающему сооружение, в основе которого было стекло. Посетив завод по переработке стекла, он заметил, что в определенный момент осколки оплавляются и перестают быть острыми, приобретая при этом светонепроницаемость. Купив ящик этого материала, Као начал эксперименты в ландшафтной области и создал свой первый сад из стеклянной крошки во внутреннем дворике дома в Лос-Анджелесе. Это обычное городское пространство скромных размеров, расположенное на вершине холма, он превратил в сад, но сад совсем необычный. «Эко-парк» начинается с калитки, откуда ведет дорожка, огибающая дом со всех сторон. Дорожка вымощена бетонными прямоугольными плитами, лежащими на хрустящей под ногами стеклянной мульче. Чуть дальше тропинка делает плавный поворот между холмиками из желтого и зеленого рассыпчатого стекла и продолжает путь вдоль стены из бетонных блоков. Бетон, однако, скрыт под слоем бирюзовой и коричнево-зеленой стеклянной крошки, смешанной с раствором. Между дорожкой и зоной с растениями нет явного разграничения: поверхность из стекла запросто меняет свой цвет, делая подъемы и спуски, будто показывая пройденный путь. Саженцы цитронеллы расположены на участках земли, плавно переходящих в посыпанные стеклянной крошкой поверхности. Даже соседняя стена, покрытая стеклянными гранулами, смешанными с цементным раствором, является как бы вертикальным продолжением горизонтальной плоскости.
Стекло наполняет весь сад, объединяя горизонтали и вертикали. Возможность использовать стекло одновременно как покрытие пешеходного пути и как мульчу означает возможность стереть традиционное разграничение между искусственным покрытием и природным ландшафтом, между замощенными поверхностями и поверхностями, оставленными нетронутыми. В саду Као и то, и другое смешивается в приятный для глаз единый пейзаж, кроме того, стекло дает преимущество в цвете. Вне сезона стекло может являться прекрасной заменой цветам, а в сезон становится их приятным дополнением.
Для своего сада Као вдохновлялся пейзажами родного Вьетнама. Первый намек — холмы из цветного стекла, разложенные рядом с дорожкой, цвет которых постепенно меняется от желтого к зеленому, напоминая о горках риса после сбора урожая во Вьетнаме. Другой образ, происходящий из прошлого, — горы соли, просыхающие на солнце, получил отголосок в саду в виде конических холмиков из белой стеклянной крошки над спокойной гладью воды в небольшом водоеме за домом. Борта этого водоема, обрамленные черным стеклом, похожи на осадок ила в пруду Последний образ — это рисовые поля, выраженные здесь в виде льна сорта Stipa tenuissima, растущего четкими линиями на земле, припорошенной стеклянным синим порошком, похожим на воду на рисовых плантациях. На этом «рисовом поле» расположена скульптура, сделанная из обломков стальных конструкций. Она вызывает в памяти воспоминание о воинском вооружении, оставленном на полях Вьетнама.
Этот сад нельзя рассматривать как продолжение дома. Его планировка похожа на географическую карту Вьетнама и практически не имеет никаких намеков на здание. Это сад визуальных символов или метафор, вызывающих воспоминания. Он был спроектирован, чтобы рассказать историю о дальних краях и давнем времени. Его главная функция подобна красочному трехмерному произведению, проходя сквозь которое возможно постигать различные ощущения. Стекло действует как пигмент или краска.
Уход за садом ограничивается необходимостью ворошить граблями стеклянные кусочки. На покрытой им площади материал ведет себя как мульча из гравия и аналогично последней сохраняет влажность, отгоняя улиток и препятствуя разрастанию сорняков. В этом саду некоторые растения, такие как суккуленты или бамбук, извлекают выгоду от соседства со стеклом, в то время как другие растения могут обжечься от множества бликов. В северном климате свет от стекла может улучшить рост всех растений, а цветные рефлексы привносить радостное настроение.
Выбор растений зависел от функции неправильных по форме поверхностей и цвета стекла. Многие были выбраны благодаря своей скульптурной форме — главным образом суккуленты с нежными и мясистыми листьями. Подрезка придала им правильные фирму и размеры, обеспечивая тем самым максимальный визуальный эффект. Цвет растений также подбирался исходя из взаимодействия со стеклом, например, в случае с агавами, с их характерными листьями саблевидной формы и цветами в виде кисти на длинном стержне.
Кусочки стекла смешаны с большим старанием, словно краски на палитре художника. Один-единственный цвет не может быть трехмерным. Нет жестких углов, формы погружаются друг в друга, объединенные светом и цветом, создающими великолепное абстрактно-экспрессионистическое зрелище.
Несмотря на характерный стеклянный хруст материала, создается общее впечатление роскошной нежности. Никогда раньше промышленные отходы не были представлены с такой выразительностью. Ярко выявлена особенность стекла — менять образ сада под воздействием атмосферной стихии и климата.
Большая заслуга Энди Као в открытии потенциала стекла в саду. Даже без связи с символикой Вьетнама этот сад — доказательство ценности исследования и экспериментов с новыми и необычными применениями материалов. Один из результатов — использование стекла как альтернативы мульче. Земля, не представляющая собой ничего исключительного, благодаря идеям Као преображается в стеклянное многоцветие.
Сложно найти историческую альтернативу саду подобного этому. Никогда раньше переработанное стекло не было использовано в саду. Стеклянные шарики применялись как мульча, но эта затея не имела большого успеха из-за высокой стоимости материала. Кроме того, возможность использования стеклянной крошки не только как посыпки тропинок, но и как покрытия вертикальных поверхностей, если они смешаны с бетоном, — открытие Энди Као.
После того, как по ней прошлись граблями, поверхность может напоминать сад дзен, но параллели на этом заканчиваются. Живые краски, изумительные эффекты и многообразие форм не гармонируют с умеренностью садов дзен и, кроме того, не приглашают к медитации. В Европе XVIII века мелкие многоцветные камушки и гравий использовались для создания сложных рисунков вместо ковров в партере, но сад Энди Као имеет мало общего с этой европейской традицией. Скорее всего, у «Эко-парка» вьетнамские корни, предопределившие такой свежий и оригинальный подход.
Источник: Поиск новых форм в ландшафтной архитектуре. Забелина Е.В. 2005
Источник