lion_rat (lion_rat) wrote,
lion_rat
lion_rat

Categories:

Города и транспорт будущего. Часть четвёртая: приручение циклонов

В предыдущей части рассматривались города в виде высоких плато из сфер-аэростатов и мостов, с помощью которых можно значительно увеличить обитаемую площадь Земли. У таких объектов есть могущественные враги, помимо самих людей.

1) Ветер, волны, молнии, тектоническая активность.

2) Притяжение Земли. Оно не только ограничивает высоту зданий из-за веса конструкции, но также препятствует подаче на верхние этажи воды и прочих веществ, необходимых для человеческой жизнедеятельности. Если в высотном здании помимо людей размещается ещё и биосфера, то как минимум необходимы микроэлементы для питания растений и поддержания плодородия почвы.

3) Трудности снабжения и обеспечения электроэнергией. В общем-то их можно решить, используя усовершенствованную агротехнику (выращивание сельхозпродукции в климатронах) и марикультуру (искусственно поддерживаемое цветение моря), автоматическое производство и добычу ресурсов, использование возобновляемых источников электроэнергии. Причём всё это должно быть встроено прямо в город, максимально автоматизировано, и должно использовать отходы друг друга, по возможности по несколько раз - например, тепло, отводимое от оборудования идёт на отопление жилищ и теплиц, а затем в баллонеты, поддерживающие город-здание. Но тут вылазят две неприятные проблемы: во-первых, существующая ныне альтернативная энергетика на возобновляемых источниках слабовата, во-вторых, грозит напастью под названием тепловое загрязнение. Нужен более эффективный способ снимать энергию с Солнца и земных недр, и одновременно отводить излишек тепла от земной поверхности.

Вот бы сделать так, чтобы эти враги городов будущего стали их друзьями! И средство для этого существует. Называется оно AVE - Atmospheric Vortex Engine. В своём оригинальном виде это, по сути, усовершенствованная градирня, которая стоит рядом с предприятием или электростанцией. Если обычная градирня просто испаряет нагретую воду, сбрасываемую в охладительный пруд, то AVE с помощью винтовых направляющих в башне и вентиляторов у основания формирует торнадо, или, скорее, миниатюрный тропический циклон. В башне возникает пониженое давление, тёплый влажный воздух, поднимающийся с нагретых Солнцем полей и озёр в окрестностях установки устремляется туда, формируя устойчивый и сильный ветер, вращающий ветряки в основании конструкции - процесс продолжается, пока есть влага, солнечный свет и тепло от оборудования, поступающее в пруд под башней. При этом тепло в процессе работы установки отводится от поверхности Земли и от оборудования и рассеивается в верхних слоях атмосферы. По рассчётам авторов идеи, продвинутая градирня высотой всего лишь 120 метров при тепловой электростанции на 500-1000 мегаватт способна вот так, задаром выдавать дополнительно 200 мегаватт, попутно утилизируя излишек тепла, отводя его от планеты и вызывая дожди по округе. А ещё и грозы, на радость тем, кто намерен получать электроэнергию из атмосферы с помощью громоотводов.

А теперь немного цифр. На первой странице сайта проекта AVE приведено наглядное сравнение оценок - сколько энергии содержится в мировых запасах нефти и в нагретой Солнцем воде, и как быстро она возобновляется. Оценки такие:

нефтяные запасы - 7.3 триллиона гигаджоулей, возобновляется за сто миллионов лет,
водяной пар в нижнем слое атмосферы толщиной один километр - 13 триллионов гигаджоулей, возобновляется за 10 дней,
верхний стометровый слой воды в океане, в тропиках - 130 триллионов гигаджоулей, возобновляется за 100 дней.

А вот цитата из статьи на Вики про тропические циклоны, со ссылками на англоязычные источники:

Общее количество энергии, которая выделяется в тропическом циклоне среднего размера, составляет около 50-200 эксаджоулей (10^18 Дж) в день, или 1 ПВт (10^15 Вт). Это примерно в 70 раз больше потребления всех видов энергии человечеством, в 200 раз больше мирового производства электроэнергии и соответствует энергии, что высвобождалась бы от взрыва 10-мегатонной водородной бомбы каждые 20 минут.

Раз уж градирня высотой 120 метров может укротить торнадо, заставив его вырабатывать энергию и отводить избыток тепла в космос, то почему бы тогда плавающей в океане конструкции высотой в километры не укротить тропический циклон, который делает всё то же самое, но во много большем размере? В общих чертах, такой циклонный остров-город может быть устроен следующим образом.

Выбирается место в океане, в тропиках, где вода хорошо прогревается Солнцем, и где рождаются тропические циклоны. Желательно при этом, чтобы там находился срединно-океанический хребет с многочисленными "чёрными курильщиками" либо активный подводный вулкан - в общем, из дна океана должны активно извергаться нагретая вода и минералы. Вокруг этого района сооружается монументальная плавающая конструкция, похожая на плотину гидроэлектростанции, только перевёрнутую и замкнутую в кольцо. Она тянется от поверхности почти до самого дна, так, чтобы оставался узкий зазор между кольцом и дном. Там устанавливаются турбины. В районе срединно-океанических хребтов и подводных вулканов глубина порядка 2-3 километров. Значит, почти настолько же должна уходить на глубину конструкция. Высота крупнейших гравитационных плотин ГЭС и башен плавающих нефтяных вышек сегодня достигает 300+ метров, если же считать вместе с трубопроводами, то самая высокая нефтяная вышка Perdido в Мексиканском заливе уходит в глубину на 2450 метров. Внешний радиус так называемой "стены глаза" (там испаряющаяся вода поднимается вверх) среднего по размерам тропического циклона 30-50 километров, стало быть, длина плавающей кольцевой плотины 190-320 километров. Для сравнения, крупнейшая плотина ГЭС Итайпу на реке Парана в Бразилии достигает 7235 метров в длину, 400 метров в ширину и 196 метров в высоту, а расположеная рядом плотина Якирета достигает 70 километров в длину. Предлагавшаяся в своё время плотина в Беринговом проливе достигала бы длины не менее 86 километров. В общем, масштаб сооружения хоть и велик, но всё же не представляется невозможным. Особенно если вспомнить ещё и каналы вроде Суэцкого и Панамского.

Внутри плотина не просто пустотелая, в ней размещается автоматическое производство и добывающее оборудование, которое собирает сырьё с морского дна. Вокруг этой плотины строится описаное в предыдущей части плато из геодезических сфер "Cloud Nine" Б. Фуллера, соединённых переходами. Однако его форма другая: это не прямоугольник 46х46х30 километров, а скорее плоский бублик высотой 3-4 километра, внутренний радиус 30-50 километров, внешний около 330 километров - эта конструкция должна разместиться вокруг "стены глаза" среднего по размерам циклона, под его "зонтиком" из дождевых облаков. На воде она держится благодаря подъёмной силе нагретого воздуха в геодезических сферах и поплавкам, на которые опираются башни из сфер. Эти поплавки могут уходить глубоко под воду, служа субстратом для морских обитателей и радиаторами для сброса излишков тепла в воду.

Далее солнечный свет, источники тепла недр на дне и тепло, отводимое от техники нагревают воду внутри кольцевой плотины, внутри города и над ним формируется тропический циклон. Ветры, дующие к центру циклона, проходя через ряды сфер и переходов благодаря их расположению (и, возможно, профилированым поверхностям вроде парусов и турбопарусов) заставляют весь город-бублик вращаться вокруг вертикальной оси. Так решается проблема с давлением ветра - здание уступает ему и сдвигается целиком, вместо того, чтобы стоять на месте и сопротивляться! При этом плато-бублик вращается либо вокруг неподвижной части (например, дамбы), либо вокруг части, вращающейся в противоположном направлении (второй этаж или второе кольцо города), а вместе они формируют большой ветряк с вертикальной осью вращения, вроде китайской мельницы. Так с циклона снимается энергия. Башни из геодезических сфер соединены не просто переходами, а большими "летающими крыльями" DLF из второй части. И вся конструкция, вращаясь, действует как несущий винт вертолёта (правда, с решетчатыми крыльями), тем самым ещё более разгружаясь за счёт аэродинамической подъёмной силы. Те крылья, которые ближе всего расположены к воде, могут быть спроектированы с учётом "экранного эффекта", который приводит к значительному увеличению подъёмной силы вблизи поверхности Земли. Можно уподобить эту конструкцию также стае описаных во второй части лайнеров ARTS, совершающих беспосадочный полёт по замкнутому маршруту длиной под 2000 километров на солнечной энергии (посредством ветра). Можно - флоту из суперпарусников-мостов с роторными парусами из первой части. Причём, как и у судов SWATH, на подводных частях города можно установить подводные крылья, поднимающие конструкцию из воды. Таким образом, город с приводом от циклона - ещё и сам себе транспорт.

Известно, что 53-я эскадрилия метеоразведки США "Охотники за ураганами" давно уже совершает полёты внутри тропических циклонов на "всего лишь" C-130, в том числе и в "стене глаза". Кто смотрел сериал "Вторжение" ("Invasion") 2005 года, тот, наверно, помнит, что с такого полёта сквозь "стену глаза" начинается первая серия. Уж если "Геркулесы" выдерживают полёты через ураган, то для такой махины как ARTS, да ещё и состыковавшихся вместе в решетчатую конструкцию (а такие крылья отличаются большой прочностью при малой массе), беспосадочный полёт под зонтиком из дождевых облаков едва ли будет большой проблемой. Аэродинамические управляющие поверхности и пропеллеры с электромоторами на сферах и крыльях помогают динамически обеспечивать прочность всего сооружения, противостоя возникающим нагрузкам. Они же могут регулировать скорость и температуру воздуха, поступающего в циклон, регулируя его силу. То же верно и для подводной части.

После того, как циклон сформировался и привёл город в движение по кругу, наступает следующий этап запуска всей установки в действие. В центральную дамбу может быть встроена осушительная помпа, например, с приводом от самого плато-ветряка. Эта помпа понижает уровень океана внутри дамбы ровно настолько, чтобы поверхность воды закипела от струй "чёрных курильщиков", неплохо также, если из воды покажется кратер подводного вулкана и над ним постояно будет висеть колонна из пепла. Вода начнёт очень активно испаряться, причём идти вверх будет не только пар, но и вулканический пепел и та взвесь, которую выбрасывают "чёрные курильщики". Циклон усиливается, так как теперь он активне подпитывается теплом Земли. Из-за разницы в уровне океана внутри и снаружи дамбы вода будет под давлением поступать в зазор между нею и дном, вращая турбины генераторов. Из полости внутри дамбы она удаляется испарением благодаря геотермальному теплу, хотя может помогать и помпа. Благодаря этому вокруг циклона возникают устойчивые течения, направленные к его центру. Это важно: так как циклон стоит на месте, а не движется, как обычно, то вода под его "зонтиком" охлаждается, и ему нужна нагретая Солнцем вода вокруг него. Течения и ветры нагоняют волны в центре циклона, поэтому на дамбе могут быть установлены ещё и электростанции, использующие энергию волн.

На город сверху постоянно падает дождевая вода, смешаная с вулканическим пеплом и взвесью из "чёрных курильщиков". Так решается проблема снабжения высотного здания-плато водой и удобрениями для оранжерей: всё это не надо закачивать наверх, оно поднимается благодаря испарению и затем движется сверху вниз, от крыши до нижних этажей. И то, и другое совершается благодаря земному притяжению. Так притяжение из врага превратилось в друга. Этот приём был использован во второй серии научно-популярного фильма "Extraterrestrial" от National Geographic Society, когда нужно было смоделировать лес-плато из инопланетных деревьев высотой в километр. Отчасти этим лесом навеяна конструкция города-плато под циклоном. Вулканический пепел, как известно, значительно повышает плодородие почв вокруг вулканов, так как богат микроэлементами. Причём настолько, что люди устраивали поля вокруг вулканов даже рискуя погибнуть при очередном извержении. Органические отходы от того, что выросло в оранжереях города, могут перерабатываться, а могут и сбрасываться в воду, служа как удобрением для планктона, так и для нагрева воды в циклоне за счёт разложения органики. Можно даже сливать в воду ВНК, получаемые из биологических отходов вроде мочи - как раз температура воды вокруг "чёрных курильщиков" может превышать 300 градусов, и это необычное топливо, попадая внутрь дамбы и разлагаясь там, может увеличить скорость ветра и высоту "зонтика" циклона, а заодно замкнёт круговорот азота в городе - вернувшись в него с дождём.

Конечно, под "зонтик" попадает мало солнечного света. Но там постоянно бъют молнии, благодаря циклону и вулкану. А при наличии в воздухе некоторого количества метана, что неудивительно в месте, где много гниющей органики и раскапывается дно океана с его метангидратами, можно получить практически непрекращающееся световое шоу наподобие занаменитых молний Кататумбо ("маяк Маракайбо") из Венесуэлы. Проблема защиты от молний давно решена в авиации, что как раз хорошо для города в виде стаи больших авиалайнеров, к тому же с помощью молний можно получить доступ к электричеству, запасённому в атмосфере. Но главное - освещение города и так может производиться с помощью энергии Солнца, только опосредованно - после её получения в виде электричества с помощью циклона. Ещё один возможный источник света - планктон в воде. Коль скоро вокруг подводных частей города будет устроено искусственное цветение моря, то оно вполне может начать светиться от большого количества биолюминесцентных организмов. Подводные части города к тому же работают как мешалка, перемешивая питательные вещества и кислород в воде, вызывая искусственный апвеллинг и аэрацию воды, что и нужно для поддержки цветения моря.

Над "зонтиком" циклона может размещаться слой свободно летающих сфер "Cloud Nine", которые служат для создания ещё большего перепада температур по высоте, затеняя "зонтик", и для улавливания тепла, рассеиваемого им, чтобы использовать его для нагрева воздуха внутри и уже затем сбросить его в космос. Регулируя силу циклона и его размеры, можно регулировать климат планеты. Можно также создавать устойчивые сильные ветра и течения, что хорошо, например, для парусников и аэростатов - циклонный город, таким образом, превращается как бы во внешний привод для транспорта планеты, работающий на энергии Солнца и земных глубин.
Tags: spaceship earth, Города будущего, Транспорт будущего
Subscribe

  • Суэцкий кризис

    Прямое свидетельство несовершенства нынешней мировой транспортной системы и связанной с нею мировой экономической. Один контейнеровоз, из-за ветра…

  • Марсианские миссии как тормоз исследования космоса

    В позапрошлом году BBC опубликовало статью "Насколько глубоки могут быть сверхглубокие скважины и что искали внутри Земли СССР и США?". Помимо…

  • Крупнейшее глубоководное сооружение?

    Второго января сего года Греция, Кипр и Израиль подписали соглашение о строительстве Восточно-Средиземноморского трубопровода ( Eastern…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments