На тех же принципах основаны все крупные ГЭС. Когда в 1984 г. на реке Парана́ между Бразилией и Парагваем начала работу Итайпу́, она производила в десять раз больше электроэнергии, чем плотина Гувера. А еще через 20 лет в сети появилась информация о проекте «Три ущелья» (см. плашку выше). Сейчас ГЭС имеются в 150 странах, а в некоторых (например, в Норвегии, Демократической Республике Конго, Бразилии и Парагвае) этот возобновляемый источник энергии обеспечивает более 85 % потребности в электроэнергии. Пять крупнейших электростанций в мире — гидроэлектростанции.
Гидроаккумулирующая ГЭС
В гидроаккумулирующих электростанциях вода течет из верхнего резервуара в нижний, проходя через турбины и вырабатывая электроэнергию. В периоды низкого спроса на электроэнергию воду перекачивают в верхнее водохранилище, используя энергию от других источников. В целом эта система потребляет больше энергии, чем производит, но позволяет поддерживать уровень поступления электроэнергии во время высокого спроса.
Приливные электростанции
Другая форма гидроэлектростанций — приливные электростанции, в которых океанская вода вращает подводные турбины. Такое производство энергии прогнозируемо, потому что можно рассчитать приливные течения. Первая приливная электростанция была построена на реке Ранс, Франция, а самая крупная — в заливе Сихва, Южная Корея, где наступающая вода вращает десять турбин мощностью 25 МВт. Использование этого возобновляемого источника энергии пока еще находится на ранней стадии, но потенциал огромен.
Дирижабль
Дирижабль — это летательный аппарат легче воздуха, который способен передвигаться самостоятельно. Эпоха, когда дирижабли считались быстрым средством межконтинентальных перевозок, внезапно закончилась в мае 1937 г. с крушением дирижабля «Гинденбург».
Полеты стали возможны после того, как в ноябре 1783 г. пилотируемый воздушный шар братьев Монгольфье поднялся над Парижем. Но у воздушных шаров имелся очень большой недостаток: они летели туда, куда их гнал ветер, и регулировать можно было только высоту полета. Поиски способов ускорения и управления воздушным судном долгое время были безуспешными. Можно считать, что эпоха дирижаблей началась в 1852 г., когда французский изобретатель Анри Жиффар пролетел 3 км из Парижа в Эланкур на первом дирижабле, наполненном водородом (газом легче воздуха). Он был оснащен паровым двигателем, вращавшим винт. Двадцать лет спустя немецкий инженер Пауль Хенлейн создал усовершенствованную конструкцию дирижабля с полужестким каркасом, оболочка которого была герметичной благодаря внутреннему резиновому покрытию. Дирижабль был оснащен двигателем внутреннего сгорания, работавшим на угольном газе.
В 1933 г. дирижабль «Мэйкон» пролетел над Нью-Йорком. Это был летающий авианосец ВМФ США. Он нес четыре истребителя Sparrowhawk, которые могли вылетать в воздух, а затем возвращаться обратно, захватываясь «небесными крюками». «Мэйкон» и второй дирижабль, «Акрон», разбились в середине 1930-х гг. Во время катастрофы «Акрона» погибли 73 человека, что привело к закрытию программы дирижаблей в США
Крушение «Гинденбурга»
В мае 1937 г. в Нью-Джерси массивный пассажирский дирижабль «Гинденбург», наполненный водородом, загорелся при попытке пристыковаться к своей причальной мачте. Из 97 человек на борту погибли 13 пассажиров и 22 члена экипажа, а дирижабль был полностью разрушен. Эта трагедия транслировалась по радио в прямом эфире и ознаменовала конец эпохи пассажирских дирижаблей. Причины трагедии так и не были установлены.
Жесткая конструкция
В 1880-е гг. в конструкцию дирижабля было внесено множество улучшений. В 1883 г. француз Гастон Тиссандье совершил полет на дирижабле с электродвигателем, а затем в 1884 г. французский военный дирижабль «Франция» осуществил первый полностью управляемый полет. Дирижаблем управляли Шарль Ренар и Артур Кребс. Впервые воздушное судно приземлилось там же, где поднималось в воздух. Длина дирижабля «Франция» была 52 м, мощность электромотора — 8,5 л. с. Форма его внешней оболочки поддерживалась изнутри давлением водорода, а вдоль всего корпуса шел жесткий киль. Такой дирижабль называют полужестким.
Австрийский инженер Дэвид Шварц построил первый жесткий дирижабль, оболочка которого была укреплена внешним каркасом, что делало его прочнее, но и тяжелее. Он разбился в ноябре 1897 г. во время первого полета, однако идея Шварца была использована немецким графом фон Цеппелином, который сделал самые успешные дирижабли за все время их существования.
Гибридные дирижабли
Airlander 10 — крупнейшее в мире воздушное судно, его объем 36 812 куб. м. Он наполнен гелием, который легче воздуха и обеспечивает 60 % подъемной силы при взлете. Остальные 40 % создаются четырьмя дизельными двигателями по 350 л. с., которые позволяют дирижаблю двигаться со скоростью 148 км/ч. Судно может оставаться в воздухе в течение пяти дней и нести груз весом 10 т.
Воздушный круиз
Внешняя оболочка «цеппелинов» поддерживалась каркасом, имевшим вид решетки с треугольными ячейками, затянутыми тканью. Двигатели, экипаж, а позже и пассажиры размещались в гондоле, подвешенной под днищем. После Первой мировой войны эти воздушные суда, наполненные водородом, строились для воздушных круизов. Один из них — «Граф Цеппелин» — совершил в 1928–1937 гг. 590 полетов, пролетев более 1,6 млн км. В 1929 г. он совершил первое воздушное кругосветное путешествие, длившееся 21 день. В 1932–1937 гг. «Граф Цеппелин» осуществлял регулярные перевозки пассажиров, почты и грузов между Германией и Бразилией, находясь в пути 68 часов.
Управляемая «летающая сигара» Анри Жиффара, 1852 г
Другой цеппелин «Гинденбург» в 1936 г. начал регулярные рейсы между Европой и Северной Америкой. Первый сезон был успешным, но в 1937 г. произошла катастрофа. «Гинденбург» разбился и сгорел, продемонстрировав опасность горючего водорода. Эта трагедия фактически положила конец эпохе жестких дирижаблей. С 1950-х гг. их как средство перевозки пассажиров и грузов заменили крылатые самолеты, более быстрые и крупные. В настоящее время большинство дирижаблей являются нежесткими, наполняются гелием и используются для съемок и разведки.
Для хранения дирижаблей требовались огромные ангары
Радар
Кажется, что радар — это очень просто; радиоволны испускаются передатчиком со скоростью света, отражаются от предмета (обычно металлического) и улавливаются приемником, указывая на местоположение объекта.
Однако потребовались десятилетия экспериментов, чтобы получить достаточно точный радар, который можно было бы использовать. В 1903 г. немецкий изобретатель Кристиан Хюльсмайер изобрел «телемобилоскоп» для обнаружения кораблей в условиях тумана, тем самым предотвращая их столкновение. Хотя слово «радар» (сокр. от «radio detection and ranging» — радиообнаружение и измерение дальности) не использовалось до 1940 г., изобретение Хюльсмайера можно считать своего рода примитивным радаром. Он был способен только указывать направление на объект, но не расстояние до него. Для решения этой задачи потребовалось сделать несколько технологических открытий. Первым из них стало изобретение осциллографа, который мог рассчитать диапазон интенсивности отраженной волны. В результате появились специализированные приемники, которые улавливали отраженный сигнал и определяли по нему местоположение объекта и расстояние до него. Перед Второй мировой войной многие страны вели секретные разработки по настройке радара. В 1940 г. английские ученые Джон Рэндалл и Гарри Бут разработали полостной магнетрон, который мог испускать волны в СВЧ диапазоне. У этого прибора было два больших преимущества: он был способен обнаруживать более мелкие объекты и работал с помощью небольших антенн, которые можно было установить на носу самолета.
Радар принес бесценную пользу во Второй мировой войне, поскольку позволил увидеть надвигающиеся силы врага еще за горизонтом. Эта радиолокационная антенная решетка использовалась для того, чтобы уточнять прицел зениток
Микроволновая печь
Американский инженер Перси Спенсер был в шоке, когда СВЧ-излучение радара, с которым он работал, растопило шоколадный батончик у него в кармане! В 1946 г. он изобрел первую микроволновую печь. Волны СВЧ диапазона оказались способны колебать некоторые молекулы в пище, благодаря чему выделяется тепло и готовится еда. Первая микроволновая печь, достаточно маленькая для того, чтобы поместиться в кухне, была продана в 1967 г.
Ракетный двигатель
Ракета была изобретена вскоре после пороха, более 1000 лет назад. С тех пор многие люди фантазировали, как использовать мощность ракеты для космических полетов, но понадобилась война, чтобы фантазии стали реальностью.
Однако потребовались десятилетия экспериментов, чтобы получить достаточно точный радар, который можно было бы использовать. В 1903 г. немецкий изобретатель Кристиан Хюльсмайер изобрел «телемобилоскоп» для обнаружения кораблей в условиях тумана, тем самым предотвращая их столкновение. Хотя слово «радар» (сокр. от «radio detection and ranging» — радиообнаружение и измерение дальности) не использовалось до 1940 г., изобретение Хюльсмайера можно считать своего рода примитивным радаром. Он был способен только указывать направление на объект, но не расстояние до него. Для решения этой задачи потребовалось сделать несколько технологических открытий. Первым из них стало изобретение осциллографа, который мог рассчитать диапазон интенсивности отраженной волны. В результате появились специализированные приемники, которые улавливали отраженный сигнал и определяли по нему местоположение объекта и расстояние до него. Перед Второй мировой войной многие страны вели секретные разработки по настройке радара. В 1940 г. английские ученые Джон Рэндалл и Гарри Бут разработали полостной магнетрон, который мог испускать волны в СВЧ диапазоне. У этого прибора было два больших преимущества: он был способен обнаруживать более мелкие объекты и работал с помощью небольших антенн, которые можно было установить на носу самолета.