2014 жылдың инженерлік саладағы 20 жаңалығы

2014 жыл аяқталуға жақын инженерлер биылғы үздік 20 жаңалықты тізіп, жыл қорытындысын жасапты.

1. Ғаламшарларды зерттеуге арналған скафандр

Құрастырушы: Массачусетс Технология Институты (MIT)

Массачусетс Технология Институтында аэронавтика, астронавтика және инженерлік жүйелердің профессоры, техникалық ғылымдарының докторы Дэва Ньюман биоинженерияның көмегімен жеке скафандрдың прототибін жасады. Ғарышкердің денесіне лайықталған киім вакуумда еркін қозғалуға мүмкіндік береді.

«Қазір қолданылып жүрген скафандрларда өзіңізді ауаға толған шар сияқты сезінесіз. Біз оны кішірейтіп, ғарышкерге жылдам әрі оңай қимылдауға көмектесетін скафандр жасадық. Оны жасауға созылғыш шикізаттарды қолдандық», - дейді жоба авторы Дэва Ньюман.

Қазіргі ғарышкерлердің киімі өте ыңғайсыз. Ал оның жеңіл прототибі жаңа ғаламшарларды игеруде қолданылады.

2. Әлемдегі ең кішкентай әрі жылдам нанометр жасалды

Құрастырушы: Остиндегі Техас Университеті

Бұл алда қатерлі ісікті емдейтін кішкене роботтардың жасалуына септігін тигізеді.

«Ең кішкентай және жылдам жұмыс істейтін мотор дайын тұр. Инженерлер тобы мини аппараттарды жасауда үздік нәтиже көрсетті. Айта кетелік, мини аппараттар адам ағзасында қозғалып, диабетке инсулин жеткізеді. Тіпті, сонда біршама уақытқа қалып, қатерлі ісігі бар жасушаларды емдеумен айналысады», - дейді университет ғылыми кеңесінің төрағасы Морган Диггари.

3. Гепард-робот және кенгуру-робот

Құрастырушылар: Festo AG мен Массачусетс Технология Институты (MIT)

Жануар кейпіндегі роботтар жасау идеясы сәтті жүзеге асырылды. Германиядағы Festo AG ғалымдары кенгурудың секіру қимылын қайталай алатын бионды кенгуру жасап шығарды.

Роботтың жылдамдығы - сағатына 15 шақырым. Дегенмен ғалымдар гепардтың жасанды аналогының жылдамдығын сағатына 45 шақырымға дейін жеткізуді көздеп отыр.

«Көп робот ауыр және баяу қозғалады. Олар жоғары жылдамдықта өз денесін тұрақты бақылай алмайды. MIT жасаған гепард бұл жағынан өте сапалы. Сондықтан, гепардтың темір аналогы тұрақты әрі жылдам қозғалады», - дейді MIT инженер-механигі Санбе Ким.

4. Күн энергиясы қажетімізге көп жарай бастады

Құрастырушылар: Жаңа Оңтүстік Уэльс Университеті мен Фраунгофер Күн энергетикасы Институты

Жаңа Оңтүстік Уэльс Университетінің инженерлері пайдалы әрекет коэффициентінің (ПӘК) 40,4%-дық деңгейіне жетіп, Күн батареяларын қамдау кезінде шығындалатын энергия үлесін азайта алған. Дегенмен сарапшылар ПӘК көрсеткішінің 44,7%-ына жеткен неміс ғалымдары екенін анықтаған. Ағымдағы жыл үшін екі көрсеткіш те жоғары.

Бірақ әзірге адам баласы пайдалы қазбалардан бас тарта қоймас. Оның да келер күні алыс емес.

5. Қатерлі ісіктен айықтыратын лакмусты қағаз

Құрастырушы: Массачусетс Технология Институты (MIT)

Массачусетс Технология Институтының биоинженері Сангита Бхатияның бастауындағы тағы бір зерттеуші топ адамның қатерлі ісікке қатысты диагнозын көрсетіп бере алатын био қағаз жасады. Сонымен қатар, арзан бағамен сатылатын лакмус қағазымен тестілеуден өткен адамның ағзасында қатерлі ісіктің бар екені анықталған болса, оны ертерек алдын алуға мүмкіндік болады.

Бұл әлеуметтік жағдайы төмен халқы бар дамушы елдерде ұтымды қолданылмақ.

6. Сегізаяқтың камуфляжы

Құрастырушылар: Хьюстон, Иллинойс, Солтүстік-Батыс Университеттері

Сегізаяқ, теңіз құрты мен кальмарлар алдамшы бүркеме жасау үшін түстерін жылдам өзгерте алады. Хьюстон Университетінің инженер-механигі, доктор Куньчжан Ю аталған басқа университеттермен біріге жасанды камуфляж жасаумен айналысты. Осы тектес жоба бұрын да қолға алынған болатын. Бірақ доктор Ю автономды бейімделгіш қабаттың аналогын жасай алды.

«Біздің құрылғы түстерді танып, ажырата біледі. Ол термохроматикалық өнімді қолдану арқылы қоршаған ортаның түсіне бейімделе алады», - дейді жоба басшысы.

Қолда бар прототип әзірге тек ақ және қара, шамалы сұр түске ауыса алады. Юдың айтуынша, болашақта спектрдегі барлық түс қамтылатын болады. Ендеше 4 шаршы см болған прототипті өндіру кезінде көлемін үлкейту де жоспарда бар екен.

Құрылғының сыртқы корпусы органикалық және бейорганикалық түс өзгертетін шикізаттар мен жартылай өткізгіш фотоэлементтері бар ультражұқа қабаттан тұрады. Аталған шикізаттар қоршаған ортаның түсін анықтағаннан кейін, ақпаратты фотоэлементтерге жібереді. Ал сосын жұқа қабаттың түсі ауысады.

7. Термиттерге ұқсас роботтық құрылым

Құрастырушы: Гарвард Университеті

Гарвард университетінің жаратылыстану ғылымы мен инженерия мектебі әр түрлі құрылыстар салуға қабілетті жәндіктердің құрылымын автономды роботтарда көрсете алған.

«Бұл жүйе басшыны да, ортақ қарым-қатынасты да қажет етпейді. Олар белгілі бір концептіге бағытталған кішкене роботтардан тұрады», - дейді жобалаушы инженер Марк Болдмен. TERMES жүйесі көрсеткендей, біріктірілген жұмыс жүйесі ешбір адамның көмегісіз, дербес құрылыстарды атқара алады.

8. Молекула детекторы

Құрастырушы: Consumer Physics

Мысалы, сіздің тұтынып отырған алманың құрамын білгіңіз келеді. Ендеше смартфонға қосыла алатын қалтаға сыйымды спектроскоп (SCiO) көмектеседі.

SciO жобасын бастаған Consumer Physics компаниясы толық қаржы салымына жету үшін стартапты сатуға қойды. Ендеше оның жұмыс істеу сапасымен таныс болыңыздар:

- Сіз өзіңіз білгіңіз келген затты сканерлейсіз;

- iOS немесе Android платформасында қосымша нәтижені анықтайды;

- Ақпаратты алгоритмдер уақыт межесінде өңдеп шығады;

- Сосын талдау нәтижесін смартфон арқылы көруге болады.

9. Әлемдегі ең үлкен өндіріс фермасы

Құрастырушы: Mirai, Жапония

«Болашақ салаты» деген ұранға ие әлемдегі ең үлкен жабық ферманың ғылыми орталық боларына ешкім сене қоймаған еді. Дегенмен олай болмады. Тәжірибелі ботаниктердің бастамасымен Mirai компаниясы 2,3 шаршы шақырым жерге өндіріс орнын сала білді. Бақша бактерия және пестицидтерден толығымен тазартылған. Сондай-ақ, 17 500 жарық диодымен жабдықталған. 

Агрономиядағы жаңа әдіс жасыл көкөністерді жылдам әрі қалдықсыз өсіруге бағытталады. Жарық диодтары Күн сәулесіне қарағанда 2,5 есе жылдам әсер ететіндіктен, өнімнің шығындық мөлшерін 30-40%-ға төмендете алады.

10. Кеме жасайтын құрылғылар

Құрастырушы: Daewoo, Оңтүстік Корея

Daewoo компаниясының инженерлері кеме жасаумен айналысатын мамандардың ауырын жеңіл етуді ұйғарыпты. Енді құрылысшылар компания жасақтаған арнайы құрылғының көмегімен 100 келі салмағы бар заттарды оп-оңай көтере алады екен. Бұл мамандарға киілетін эгзоқаңқалардың арқасында мүмкін болып отыр.

Техникалық жабдық тектес костюмнің салмағы 28 келі тартып, әр түрлі бойдағы адамдарға арналған. Костюм құрылысшылардың ауыр металдарды көтеруіне мүмкіндік береді.

11. Қайта қалпына келетін пластик

Құрастырушы: Иллинойс Университеті

Иллинойс Университетінің инженерлері қайта қалпына келетін өнімнің компонентін анықтады. Нақтырақ айтсақ, олар 3 см-ге дейін ашық болатын тесіктерді жаба алатын полимер құрылымын жасаған. Бұл осыған дейінгі мүмкін болған көрсеткіштен 100 есе артық болып отыр.

Өнімнің ұтымдылығы – оның қалпына келуіне ешқандай катализатор немесе төмен температура қажет емес екендігінде. Сонымен қатар, пластиктің шектеусіз қайта қалпына келу мүмкіндігі бар.

12. Скейтбордтың әуедегі аналогы

Құрастырушы: Art Pax

Осы жылы Art Pax компаниясы әуеде қозғала алатын Hendo Hoverboard жобасын іске асырды. Бірақ көкте қалқып тұратын скейтборд арнайы электромагнитті аймақта ғана ұша алады.

Hendo ховерборды қарапайым диамагнетизм емес, атомдардағы электрондарды бір-біріне тартатын магнитті құраммен жабдықталған. Осылай ховербордтың тартылу нүктелері жерге қондырылған магниттік нүктелерден бірдей қашықтықтағы тербеліс күшіне әсер етеді. 

13. Эбола вирусын жоятын робот

Құрастырушы: Xenex

Xenex – ультракүлгін сәулесін тарататын робот. Xenex аталған сәулені әрбір милисекундта белгілі мөлшерде ағзаға жібере отырып, микробтарды жояды. Ультракүлгін сәуле бөлмені эбола ауруын тарататын микробтардан 5 минутта тазалай алады. Ауру тараған аймақтардағы емханаларды дерттен айықтыру үшін осы Xenex секілді аппараттар өте қажет болып отыр. АҚШ-тағы 200-ге тарта емхана дерттің алдын алу мақсатында арнайы аппараттармен жабдықталды.

14. Ақпарат тарату жылдамдығы (секундына 43 терабит)

Құрастырушы: Дания Техникалық Университеті

Дания Техникалық Университетінің High-Speed Optical Communications командасы осы жылы бір секундта 43 терабит ақпарат жіберу арқылы бұрын-соңды болмаған жылдамдықты тіркеді. Даниялық инженерлердің ұсынған жылдамдығымен 10 минут ішінде Netflix секілді үлкен видеохостингтің бар мұрағатын көшіріп алуға болады екен. 

15. «Макгайвер» парадигмасы

Құрастырушылар: Джорджия Технологиялық Институты мен Жапонияның Ұлттық Өндірістік Ғылымдар мен Технология Институты

Осы жылы дербес басқаруға ие роботтар сериясы көп шыға бастады. Солардың бірі – «Макгайвер» (MacGyver) роботы. Ұсынылған видеодағы тәжірибеден роботқа секіруге келмейтін аралықтан өту тапсырмасы берілген. Нәтижеде робот өздігінен үздік нәтижеге жетеді. Басқа бір тәжірибеде Макгайвер үлкен нысанды орнынан қозғату үшін жәй механизмді қолданады.

16. Google Cardboard: виртуалды шындық

Құрастырушы: Google

Google өнімге қарапайым түсіндірме береді. «Cardboard — қолдан жасалатын виртуалды көзілдірік. Біз кез келген адамға арзан бағадағы өнімді ұсынғымыз келеді. Cardboard жобасының басты мақсаты да – осы», - дейді Эрик Шмидт.

17. Falcon 9: қайта қолдануға келетін зымыран

Құрастырушы: SpaceX

Осы жылы Элон Маск басшылығымен SpaceX компаниясы көп рет қолдануға болатын зымыранды 1000 метр биіктікте тәжірибеден өткізіп, сәтті нәтижеге жетті. Бұл – компания үшін өте маңызды жетістік болды. Элон Маск көп мәрте қолдануға келетін зымыранды келесі жылы ғарышқа жіберуді жоспарлап отыр.

18. Кометаға орнығуға болады

Құрастырушы: Еуропа Ғарыш Агенттігі

12 қарашада Philae ғарыш аппараты 67P/Чурюмов — Герасименко кометасына сәтті қондырылды. Соңғы сәтте аппараттың жанармайы да таусылған еді. Сондықтан өте сәтті іске асқан жоба деуге болады. Жобаның дайындық барысы (Жалпы жобалауға 20 жыл жұмсалды):

- 10 жыл гравитациялық қиындықтарға төтеп беру мақсатында Марс айналасында (2008) және Жерді үш рет айналу (2005, 2007 және 2009) арқылы тәжірибе жинақтады;

- Қолда бар энергияны жұмсау арқылы сағатына 54 000 шақырым жылдамдықпен 500 миллион шақырымды басып өтті;

- Сағатына 135 000 шақырым жылдамдықпен ұшатын кометаға қонды.

19. Қараңғыда Күн энергиясын алу технологиясы

Құрастырушылар: Массачусетс Технология Институты (MIT) және Гарвард Университеті

Бұл Күн энергиясын жалпы қолданысқа енгізу бағытындағы үлкен жаңалық болды. Осы жылы Массачусетс технология институты мен Гарвард Университетінің ғалымдары Күн сәулесін жинап, оны химиялық формада сақтайтын көміртекті нанотүтіктерді жасау үшін азобензол өнімін қолданған. Нәтижеде молекулалық құрылымда сақталған энергия қажет болған кезде жылу бере алатын қуат болмақ. Сондай-ақ, молекулалар қанша сақталған сайын сонша көп энергия дарыта алады екен. 

20. Сымсыз электрмен қуаттау жүйесі

Құрастырушы: WiTricity

Сымсыз электрмен қамтамасыз ету ағымдағы жыл үшін жаңалық емес. Дегенмен оны коммерциялық тұрғыдан өтімді өнім етіп шығару бір бөлек. Жылдың басында WiTricity компаниясы АҚШ-тың Лас-Вегас қаласында өткен CES 2014 электроника көрмесінде iPhone 5 смартфонына арналған сымсыз қуаттау үлгісін таныстырды. Кейіннен WiTricity өнімді шығару үшін Intel компаниясымен келісімшартқа отырды. Расында жаңа технологияның ұтымдылығы 90%-ды көрсетіп тұр.

Смартфонның қуаттау жүйесі индукцияда емес, магнитті толқынмен жұмыс істейтіндіктен, iPhone 5-ті қуаттау кезінде міндетті түрде құрылғының үстіне қою керек емес. Тіпті арасында металл қабат орналасса да қуат ала береді. Одан бөлек магнитті қуаттау жүйесі бір уақытта бірнеше аппаратты энергиямен қамтамасыз етеді.

Болашақта WiTricity өнім қуаттылығын электромобильдерге қолдануды мақсат етіп отыр.

Сурет: www.esa.int, www.wirelessdesignmag.com