Обычные высокоскоростные поезда могут двигаться со скоростью до 180 миль в час, но они создают огромное количество трения и тепла, когда они со скрежетом катятся по рельсам, что приводит к механическому износу и потере энергии. Напротив, поезда на магнитной подвеске развивают скорость более 300 миль в час, зависая в нескольких дюймах над рельсами. Устраняя трение, поезда на магнитной подвеске потребляют меньше энергии и могут значительно снизить затраты. Например, в то время как каждый пассажир скоростной железной дороги платит один доллар за каждую пройденную милю, пассажиры на магнитной подвеске могут платить всего 5 центов за милю, говорит Джеймс Пауэлл, директор компании Maglev 2000 и соавтор сверхпроводящих поездов на магнитной подвеске.
В Азии и Европе уже существует несколько поездов на магнитной подвеске, и, возможно, в разработке находится несколько новых проектов. Японский MLX01 в 2003 году разогнался до 361 мили в час — самая высокая скорость для поезда на магнитной подвеске — но, как сообщается, Китай разрабатывает поезд, который удвоит эту скорость. А работая в безвоздушных трубах, поезда на магнитной подвеске потенциально могут развивать скорость в несколько тысяч миль в час. Такие скорости могут сделать поездку на работу без усилий… то есть, если ускорение и замедление не раздавят вас в первую очередь.
В течение многих лет НАСА изучало возможность использования высоких скоростей транспортировки на магнитной подвеске для вывода космических аппаратов на низкую околоземную орбиту. «Это действительно открыло бы пространство для исследования и коммерциализации человеком», — говорит Пауэлл. «Это то, что мы не можем сделать сейчас, потому что это слишком дорого».
Пауэлл и его коллеги предложили два поколения технологии космических запусков. Первый — это пусковая трасса только для грузов, которая может быть встроена в склон горы, чтобы достичь высоты 20 000 футов. Магниты могли бы позволить космическому кораблю, движущемуся по трассе, развивать скорость около 18 000 миль в час — достаточную для полета в космос. Конечно, строительство такой трассы обошлось бы в астрономические 20 миллиардов долларов. Это довольно большие первоначальные затраты, но некоторые, такие как Пауэлл, утверждают, что это действительно может сэкономить деньги в долгосрочной перспективе. В настоящее время запуск каждого килограмма полезной нагрузки на низкую околоземную орбиту обходится в 10 000 долларов. По его словам, StarTram мог бы сделать то же самое менее чем за 50 долларов за килограмм.
И это только первое поколение. Аналогичный пусковой путь для пассажиров может стоить 60 миллиардов долларов и должен быть длиной 1000 миль, высотой 12 миль и использовать магнитную левитацию как для поддержки пути, так и для продвижения поезда вперед со скоростью 5,6 миль в секунду. Там, где такие компании, как Virgin Galactic, обещают доставить пассажиров в космос за 200 000 долларов с человека, StarTram может взимать всего 50 000 долларов с человека.
Это не совсем то, чего мы ожидали от Джетсонов, но капсулы SkyTran обещают поднять в небо транспорт на магнитной подвеске. Каждая частная капсула, подвешенная на надземной направляющей, может перевозить трех пассажиров и будет использовать технологию магнитной подвески для достижения скорости до 150 миль в час. Теоретически SkyTran мог доставлять пассажиров в любое место, куда они хотели, по маршруту направляющей, не делая ненужных остановок для других пассажиров. Система может работать с использованием уже имеющейся технологии и утверждает, что способна устранять заторы при одновременном сокращении выбросов углекислого газа и зависимости от иностранной нефти.
НАСА проявило интерес к этой технологии, и в 2009 году оно заключило партнерство с Unimodal (создателями SkyTran) для оценки передового транспортного программного обеспечения.
Клетки, выращенные в плоских чашках Петри, не всегда являются наиболее точными моделями трехмерных человеческих тел. Именно это побудило группу медицинских исследователей из Техасского университета и Университета Райса левитировать свои клеточные культуры и позволить им развиваться в трехмерном пространстве.
Эксперимент оказался на удивление легким. Исследователи просто вводили раковые клетки магнитным оксидом железа и наночастицами золота, а затем добавляли эти клетки в обычную чашку Петри. Затем они поместили магнит размером с монету на чашку Петри и позволили клеткам расти.
Оказалось, что магнит может поднимать клетки со дна чашки Петри, и что клетки росли, когда они были взвешены в жидкости. По сравнению с клетками, выращенными в обычных чашках Петри, раковые клетки на магнитной подвеске имеют более сходную структуру и производят белки, аналогичные опухолям у живых животных. Эти модели опухолей могли бы помочь исследователям разработать более эффективные методы лечения рака. Исследователи говорят, что 3D-разработка, разрешенная магнитной левитацией, также может быть использована для выращивания более реалистичных органов в лаборатории в один прекрасный день.
Стандартные ветряные турбины преобразуют только 1 процент энергии ветра в полезную мощность, и часть этой вопиющей неэффективности связана с потерей энергии из-за трения при вращении турбины. Исследователи из Института энергетических исследований Гуанчжоу подсчитали, что турбины с магнитной левитацией могут увеличить выработку энергии ветра на целых 20 процентов по сравнению с традиционными турбинами.
Исследователи предложили использовать колоссальную турбину с вертикальными лопастями, которые подвешены над основанием турбины с помощью неодимовых магнитов. Поскольку движущиеся части не соприкасались бы, турбины были бы практически без трения и могли бы улавливать энергию ветра со скоростью 1,5 метра (5 футов) в секунду. Турбины на магнитной подвеске могут снизить цену на энергию ветра до менее чем 5 центов за киловатт-час, что соответствует электроэнергии, вырабатываемой на угле, и составляет лишь около половины типичной стоимости энергии ветра.
Исследователи говорят, что строительство турбины на магнитной подвеске мощностью 1 гигаватт обойдется в 53 миллиона долларов и может потребовать 100 акров земли, но она может обеспечить электроэнергией 750,00 домов. Для сравнения, строительство ветроэлектростанции аналогичной мощности с использованием традиционных турбин обойдется в сотни миллионов долларов, и для размещения 1000 турбин потребуется 64 000 акров земли.
Невесомость может иметь серьезные последствия для здоровья астронавтов. За каждый месяц, который астронавт проводит в невесомости, он теряет от одного до двух процентов плотности своих костей (по сравнению с тем же количеством в год для людей на Земле). Мышцы разрушаются, жидкости перераспределяются по всему телу, и иммунная система ослабевает. Используя магнитную левитацию для имитации невесомости здесь, на Земле, ученые могут лучше понять эти изменения и их последствия.
В течение многих лет ученые НАСА использовали сверхпроводящие магниты для левитации насекомых, лягушек и мышей. Клетки в основном состоят из воды, которая слабо диамагнитна. Таким образом, в присутствии сильного магнита электроны воды перестраиваются, чтобы противостоять магниту. Когда исследователи подвергают живые организмы воздействию сверхпроводящих магнитов, этот молекулярный эффект заставляет организмы левитировать.
Всего несколько месяцев назад плавающие плодовые мушки помогли ученым обнаружить, что невесомость может изменить экспрессию более чем в 200 генах мух. Наиболее пострадавшие гены отвечали за обмен веществ, функционирование иммунитета и передачу клеточных сигналов. Вполне возможно, что люди демонстрируют аналогичные изменения выражения лица во время невесомости. Понимая, как организм реагирует на невесомость, это исследование может в конечном итоге сделать длительные космические полеты — такие как путешествие на Марс — более безопасными для людей.
Магнитная левитация предназначена не только для передовых технологий; она уже используется в практических приложениях. Промышленное оборудование, такое как насосы, генераторы, двигатели и компрессоры, использует левитацию для поддержки движущихся машин без физического контакта. Те же подшипники, которые используются для поддержки поездов на магнитной подвеске, используются в производстве электроэнергии, нефтепереработке, станкостроении и трубопроводах природного газа.
Эти подшипники также устраняют необходимость в смазке, что важно в машинах, где смазочные материалы могут быть источником загрязнения, или в вакуумированных трубках, где смазка может выйти из строя. Магнитные подшипники, как правило, сложны и адаптированы под конкретную машину, что может привести к росту цен на целых 45 000 долларов за подшипник, но эти детали с низким коэффициентом трения могут играть все более важную роль в промышленном применении, если их цена снизится.
https://www.popularmechanics.com/technology/infrastructure/g89/8-ways-magnetic-levitation-could-shape-the-future/
Загрузка...
