Showing Revision 8 created 07/04/2018 by Natalia Ost.

1. Title:
   Как превратить холод космоса в возобновляемый ресурс
2. Description:

   Что, если мы сможем охлаждать здания на Земле с помощью холодной тьмы космоса? В этом потрясающем выступлении физик Аасват Раман описывает свою экспериментальную технологию, где используется «ночное охлаждение» — естественное явление, когда инфракрасный свет улетучивается из Земли в космос, унося тепло вместе с собой, — что может значительно уменьшить использование электроэнергии нашими системами охлаждения. Узнайте больше о том, как эта методика приведёт нас в будущее, где мы будем разумно использовать энергию Вселенной.

3. Speaker:
   Аасват Раман
4. 1571 0:02 - 0:04
   В детстве я каждое лето

   ¶

5. 3610 0:04 - 0:07
   улетал из родной Канады
   в гости к бабушке и дедушке
6. 7016 0:07 - 0:09
   в Индию, в город Мумбаи.
7. 9157 0:09 - 0:12
   В Канаде лето довольно умеренное:
8. 12315 0:12 - 0:16
   средняя температура днём
   около 22 градусов по Цельсию
9. 15996 0:16 - 0:19
   или 72 градусов по Фаренгейту,
   и не слишком жарко.
10. 19276 0:19 - 0:22
    А вот в Мумбаи очень жарко и влажно,
11. 22339 0:22 - 0:26
    хорошо за 30 градусов по Цельсию
    или за 90 градусов по Фаренгейту.
12. 26364 0:26 - 0:28
    Прилетая туда, я спрашивал себя:
13. 27974 0:28 - 0:32
    «Как можно жить, работать
    и спать в такую погоду?»
14. 33539 0:34 - 0:37
    К тому же в доме у бабушки
    и дедушки не было кондиционера.
15. 37768 0:38 - 0:41
    И, несмотря на все мои старания,
16. 40617 0:41 - 0:43
    я так и не смог уговорить их
    его приобрести.
17. 44220 0:44 - 0:47
    Но ситуация меняется, причём очень быстро.
18. 47914 0:48 - 0:52
    Сегодня на работу систем охлаждения
    уходит 17 процентов

    ¶

19. 52279 0:52 - 0:55
    используемого электричества во всём мире.
20. 54676 0:55 - 0:57
    К ним относятся и кондиционеры,
21. 57084 0:57 - 1:00
    которых мне так отчаянно не хватало
    во время летних каникул,
22. 59895 1:00 - 1:04
    и холодильные системы,
    которые не дают нашей еде испортиться
23. 63529 1:04 - 1:05
    в супермаркетах,
24. 64784 1:05 - 1:09
    и системы промышленных масштабов
    для поддержания центров обработки данных
25. 68624 1:09 - 1:10
    в рабочем состоянии.
26. 69624 1:10 - 1:13
    На все эти системы
    приходится восемь процентов
27. 73133 1:13 - 1:15
    глобальных выбросов парниковых газов.
28. 75823 1:16 - 1:17
    Но вот что не даёт мне покоя:

    ¶

29. 77458 1:17 - 1:22
    к 2050 году расход электроэнергии
    на охлаждение может вырасти в шесть раз,
30. 82403 1:22 - 1:27
    главным образом из-за более широкого
    распространения в странах Азии и Африки.
31. 87284 1:27 - 1:29
    Я видел это своими глазами.
32. 89006 1:29 - 1:32
    Почти в каждой квартире
    в районе, где живёт моя бабушка,
33. 92188 1:32 - 1:34
    теперь есть кондиционер.
34. 94236 1:34 - 1:37
    И, конечно же, это хорошо
35. 97307 1:37 - 1:40
    для здоровья, самочувствия
    и работоспособности
36. 100030 1:40 - 1:43
    жителей жарких стран.
37. 103831 1:44 - 1:48
    Но в глобальном потеплении
    наибольшую тревогу вызывает то,
38. 107798 1:48 - 1:50
    что чем больше нагревается наша планета,
39. 110417 1:50 - 1:53
    тем больше нам нужны системы охлаждения,
40. 112753 1:53 - 1:57
    которые сами по себе являются крупными
    источниками выбросов парниковых газов.
41. 117236 1:57 - 2:01
    В итоге может образоваться порочный круг,
42. 120593 2:01 - 2:02
    и системы охлаждения
43. 122075 2:02 - 2:05
    сами станут одним из крупнейших
    источников парниковых газов
44. 125086 2:05 - 2:06
    к концу XXI века.
45. 126735 2:07 - 2:08
    В худшем случае
46. 127937 2:08 - 2:11
    к 2100 году нам нужно будет
    каждый год тратить
47. 130961 2:11 - 2:14
    более 10 триллионов киловатт-часов
    электричества только на охлаждение.
48. 134846 2:15 - 2:18
    Это половина всей нашей
    электроэнергии сегодня.
49. 138198 2:18 - 2:19
    Только на охлаждение.
50. 140862 2:21 - 2:25
    Но этот же факт указывает нам
    на удивительную возможность.
51. 145444 2:25 - 2:30
    Повышение производительности каждой
    системы охлаждения на 10–20 процентов
52. 150037 2:30 - 2:34
    может значительно снизить
    выброс парниковых газов,
53. 153545 2:34 - 2:36
    как сегодня, так и к концу века,
54. 158080 2:38 - 2:42
    и может помочь нам избежать
    того самого порочного круга.
55. 162928 2:43 - 2:47
    Я учёный и часто размышляю
    о свете и тепле.

    ¶

56. 166632 2:47 - 2:50
    В частности, о том, как новые материалы
    позволяют изменить ход
57. 170252 2:50 - 2:52
    этих основных природных явлений так,
58. 172292 2:52 - 2:55
    как раньше считалось невозможным.
59. 175315 2:55 - 2:58
    И хотя ещё во время
    своих летних каникул я понимал,
60. 177752 2:58 - 3:00
    как много значит охлаждение,
61. 179720 3:00 - 3:02
    на самом деле я стал работать
    над этой проблемой
62. 182007 3:02 - 3:06
    из-за головоломки, о которой
    узнал лет шесть назад.
63. 187149 3:07 - 3:13
    Как древние люди создавали лёд в пустыне?
64. 193894 3:14 - 3:17
    Это ледяной дом,
65. 196854 3:17 - 3:20
    он же «яхчал», который находится
    на юго-западе Ирана.
66. 201006 3:21 - 3:25
    Во всём Иране десятки руин таких домов,
67. 204784 3:25 - 3:28
    также есть свидетельства подобных строений
    и в других странах Ближнего Востока
68. 208498 3:28 - 3:30
    вплоть до Китая.
69. 210228 3:30 - 3:33
    Люди, много веков назад
    работавшие в этом ледяном доме,

    ¶

70. 213442 3:33 - 3:36
    заливали воду в резервуар слева
71. 215950 3:36 - 3:39
    ранним вечером, на закате солнца.
72. 219046 3:39 - 3:41
    А потом происходило невероятное.
73. 221442 3:41 - 3:44
    Несмотря на то, что температура
    воздуха была выше нуля, —
74. 224228 3:44 - 3:48
    скажем, пять градусов по Цельсию
    или 41 градус по Фаренгейту, —
75. 227950 3:48 - 3:49
    вода замерзала.
76. 230724 3:51 - 3:55
    Получившийся лёд вынимали рано утром
77. 234883 3:55 - 3:58
    и откладывали на хранение в здание справа
78. 237542 3:58 - 3:59
    для использования в летние месяцы.
79. 240133 4:00 - 4:03
    Возможно, вы и сами
    наблюдали нечто подобное,
80. 242876 4:03 - 4:06
    если замечали, как в ясную ночь
    на земле образуется иней,
81. 246352 4:06 - 4:09
    даже если температура воздуха
    намного выше нуля.
82. 249121 4:09 - 4:10
    Но постойте.
83. 250305 4:10 - 4:14
    Как же вода замерзала
    при температуре воздуха выше нуля?
84. 254487 4:14 - 4:16
    Возможно, дело в испарении,
85. 256437 4:16 - 4:20
    но одного испарения мало,
    чтобы превратить воду в лёд.
86. 260064 4:20 - 4:22
    Должно быть, воду охладило что-то другое.
87. 262761 4:23 - 4:25
    Подумайте, как пирог
    остывает на подоконнике.

    ¶

88. 265619 4:26 - 4:29
    Чтобы пирог остыл, его тепло
    должно уходить туда, где холоднее.
89. 269254 4:29 - 4:31
    А именно — в окружающий его воздух.
90. 272180 4:32 - 4:34
    В это трудно поверить,
91. 274514 4:35 - 4:40
    но тепло от воды из резервуара
    уходит в холод космоса.
92. 282085 4:42 - 4:44
    Как же это возможно?

    ¶

93. 284434 4:44 - 4:48
    Как и большинство природных
    материалов, вода из резервуара
94. 288030 4:48 - 4:50
    отдаёт своё тепло в качестве света.
95. 290506 4:51 - 4:53
    Это явление называется
    тепловым излучением.
96. 293792 4:54 - 4:58
    Даже сейчас мы все отдаём тепло
    в форме инфракрасного излучения
97. 298284 4:58 - 5:00
    друг другу и окружающему миру.
98. 300608 5:01 - 5:03
    Мы можем наглядно представить этот процесс
99. 303101 5:03 - 5:06
    на съёмках с тепловых камер,
    как на этом изображении.
100. 306744 5:07 - 5:09
     Итак, тепло от воды из резервуара уходит
101. 309030 5:09 - 5:11
     вверх по атмосфере.
102. 311379 5:11 - 5:13
     Молекулы в атмосфере
103. 313498 5:13 - 5:16
     поглощают часть этого тепла
     и отдают его обратно.
104. 316077 5:16 - 5:20
     По сути, это и есть парниковый эффект,
     который в ответе за глобальное потепление.
105. 320435 5:20 - 5:23
     Но вот самое главное, что нужно понимать.

     ¶

106. 322982 5:23 - 5:26
     Атмосфера не поглощает всё тепло,
107. 326577 5:27 - 5:30
     иначе на нашей планете
     было бы гораздо жарче.
108. 329982 5:30 - 5:31
     На определённых длинах волн,
109. 331514 5:32 - 5:35
     а именно в диапазоне
     между восемью и 13 микронами,
110. 334990 5:35 - 5:39
     наша атмосфера имеет
     так называемое окно прозрачности.
111. 339402 5:39 - 5:45
     Благодаря этому окну
     часть тепла из инфракрасного света
112. 344943 5:45 - 5:48
     фактически улетучивается,
     унося с собой тепло воды из резервуара.
113. 348895 5:49 - 5:53
     А улетучивается оно туда,
     где очень, очень холодно:
114. 353633 5:54 - 5:56
     в холод верхних слоёв атмосферы
115. 355625 5:56 - 5:57
     и ещё дальше, в открытый космос,
116. 357323 5:57 - 6:01
     где температура доходит
     до -270 градусов по Цельсию
117. 361157 6:01 - 6:04
     или -454 градусов по Фаренгейту.
118. 365242 6:05 - 6:09
     Получается, что наш резервуар с водой
     отдаёт в небо больше тепла,
119. 368630 6:09 - 6:10
     чем получает от неба в ответ.
120. 370425 6:10 - 6:12
     И именно поэтому
121. 371599 6:12 - 6:15
     в резервуаре более низкая температура,
     чем в его окружении.
122. 376035 6:16 - 6:20
     Этот эффект известен как ночное охлаждение
123. 379575 6:20 - 6:21
     или радиационное охлаждение.
124. 381369 6:21 - 6:25
     Климатологи и метеорологи
     всегда считали его
125. 384847 6:25 - 6:27
     очень важным природным явлением.
126. 388879 6:29 - 6:30
     Обо всём этом я узнал,

     ¶

127. 390395 6:30 - 6:33
     когда заканчивал писать
     диссертацию в Стэнфорде.
128. 393061 6:33 - 6:37
     Я был поражен кажущейся
     простотой этого метода охлаждения,
129. 397514 6:38 - 6:39
     а также весьма озадачен.
130. 399284 6:39 - 6:41
     Почему мы этим не пользуемся?
131. 402744 6:43 - 6:46
     В предыдущие десятилетия учёные и инженеры
132. 405649 6:46 - 6:47
     исследовали эту идею.
133. 406911 6:47 - 6:50
     Но обнаружилась как минимум
     одна большая проблема.
134. 410879 6:51 - 6:54
     Эффект назван «ночным
     охлаждением» не просто так.
135. 414109 6:54 - 6:55
     Почему же?
136. 415307 6:55 - 6:58
     Всё дело в одной мелочи
     под названием Солнце.
137. 418157 6:58 - 7:01
     Чтобы поверхность могла охладиться,
138. 420641 7:01 - 7:03
     она должна быть под открытым небом.
139. 422839 7:03 - 7:04
     Но в середине дня,
140. 424491 7:04 - 7:08
     когда нам больше всего
     хочется чего-нибудь холодного,
141. 427665 7:08 - 7:11
     на небе, к несчастью, светит солнце.
142. 430585 7:11 - 7:13
     А солнце так нагревает
     большинство материалов,
143. 432761 7:13 - 7:15
     что полностью нейтрализует
     охлаждающий эффект.
144. 436409 7:16 - 7:18
     Мы с коллегами много думаем о том,

     ¶

145. 438441 7:18 - 7:21
     как строить материалы
146. 440577 7:21 - 7:22
     в очень малых масштабах,
147. 442013 7:22 - 7:25
     чтобы находить новое
     и полезное применение свету —
148. 445363 7:25 - 7:28
     в масштабах меньше,
     чем длина волны самого света.
149. 448377 7:28 - 7:30
     С помощью открытий из науки
150. 449981 7:30 - 7:33
     под названием нанофотоника,
     или исследование метаматериалов,
151. 453133 7:33 - 7:37
     мы поняли, что у нас
     впервые появилась возможность
152. 456657 7:37 - 7:38
     сделать это днём.
153. 457854 7:38 - 7:41
     Для этого я разработал
     многослойный оптический материал,

     ¶

154. 460784 7:41 - 7:43
     показанный на этом изображении
     из микроскопа.
155. 462911 7:43 - 7:46
     Он более чем в 40 раз тоньше
     человеческого волоса.
156. 466220 7:46 - 7:49
     И он может делать две вещи одновременно.
157. 469169 7:49 - 7:51
     Во-первых, он отдаёт своё тепло
158. 471018 7:51 - 7:55
     именно туда, где оно лучше всего
     рассеивается в атмосфере.
159. 474844 7:55 - 7:57
     Наша цель — окно в космос.
160. 477519 7:58 - 8:01
     Во-вторых, он не нагревается на солнце.
161. 480974 8:01 - 8:03
     Он отлично отражает солнечный свет.
162. 484315 8:04 - 8:07
     Впервые я протестировал
     этот материал на крыше Стэнфорда,
163. 487049 8:07 - 8:09
     которую вы видите на экране.
164. 489339 8:09 - 8:12
     Я оставил там устройство
     на несколько минут,
165. 491744 8:12 - 8:15
     а когда подошёл к нему,
166. 494839 8:15 - 8:18
     то в считанные секунды понял,
     что оно работает.
167. 497657 8:18 - 8:19
     Как?
168. 498839 8:19 - 8:20
     На ощупь оно было холодным.
169. 501395 8:21 - 8:26
     (Аплодисменты)

     ¶

170. 506862 8:27 - 8:31
     Просто подчеркну,
     насколько это странно и нелогично:

     ¶

171. 510870 8:31 - 8:33
     этот и другие подобные ему материалы
172. 512624 8:33 - 8:36
     остывают, если вынести их из тени,
173. 515553 8:36 - 8:38
     несмотря на то, что на них светит солнце.
174. 517937 8:38 - 8:41
     Здесь показаны результаты
     самого первого эксперимента,
175. 520644 8:41 - 8:43
     где материал оставался
     на пять градусов по Цельсию
176. 523407 8:43 - 8:47
     или на девять градусов по Фаренгейту,
     холоднее температуры воздуха,
177. 526707 8:47 - 8:50
     хотя находился под прямыми
     солнечными лучами.
178. 530855 8:51 - 8:54
     Метод изготовления этого материала,
     который использовали мы,
179. 534014 8:54 - 8:57
     на самом деле уже существует
     в крупных масштабах.
180. 536903 8:57 - 8:58
     Поэтому я очень обрадовался,
181. 538260 8:58 - 9:01
     ведь мы не только делаем что-то классное,
182. 541149 9:01 - 9:06
     но у нас появилась возможность
     сделать что-то по-настоящему полезное.
183. 547204 9:07 - 9:09
     Отсюда следует ещё один важный вопрос.
184. 549141 9:09 - 9:12
     Как эта идея помогает
     экономить электроэнергию?

     ¶

185. 551752 9:12 - 9:15
     Мы считаем, что наша технология напрямую
     помогает сэкономить электроэнергию,
186. 555434 9:15 - 9:17
     повысив производительность
187. 557117 9:17 - 9:20
     нынешних кондиционеров
     и холодильных систем.
188. 560561 9:21 - 9:23
     Для этого мы сделали
     панели жидкостного охлаждения,
189. 562950 9:23 - 9:24
     как те, что показаны здесь.
190. 564339 9:24 - 9:27
     По форме эти панели похожи
     на солнечные нагреватели,
191. 567030 9:27 - 9:30
     но их функция противоположна —
     они пассивно охлаждают воду
192. 569974 9:30 - 9:32
     с помощью нашего специального материала.
193. 572815 9:33 - 9:35
     Затем в эти панели
     можно встроить конденсатор,
194. 575299 9:35 - 9:38
     который есть почти в каждой
     системе охлаждения,
195. 577891 9:38 - 9:41
     чтобы улучшить
     её общую производительность.
196. 581367 9:41 - 9:43
     Наш стартап, SkyCool Systems,
197. 583287 9:43 - 9:47
     недавно закончил полевые испытания
     в Дэвисе, Калифорния, что показано здесь.
198. 587649 9:48 - 9:49
     В этой демонстрации
199. 588855 9:49 - 9:52
     мы показали, что можем
     улучшить производительность
200. 591927 9:52 - 9:55
     этой системы охлаждения в поле
     на целых 12 процентов.
201. 595474 9:55 - 9:57
     В следующие год–два

     ¶

202. 596752 9:57 - 10:01
     мне не терпится увидеть
     наш первый выход на массовый рынок
203. 600680 10:01 - 10:04
     в области и кондиционеров,
     и холодильной техники.
204. 604260 10:04 - 10:08
     Возможно, в будущем
     мы сможем встраивать такие панели
205. 607871 10:08 - 10:11
     в более мощные системы охлаждения,
206. 611204 10:11 - 10:14
     тем самым снизив расход
     электроэнергии на две трети.
207. 614030 10:14 - 10:18
     И, быть может, мы дойдём до того,
     что изобретём систему охлаждения,
208. 617702 10:18 - 10:20
     для работы которой
     вообще не потребуется электричество.
209. 620966 10:21 - 10:22
     В качестве первого шага к этому
210. 622506 10:23 - 10:24
     мы с коллегами в Стэнфорде
211. 624387 10:24 - 10:26
     продемонстрировали,
     что с лучшей техникой
212. 626437 10:26 - 10:31
     можно поддерживать температуру,
     более чем на 42 градуса по Цельсию
213. 631030 10:31 - 10:32
     ниже температуры воздуха.
214. 633165 10:33 - 10:34
     Спасибо.

     ¶

215. 634339 10:34 - 10:38
     (Аплодисменты)

     ¶

216. 639196 10:39 - 10:40
     Только представьте —

     ¶

217. 640371 10:40 - 10:44
     что-то очень холодное
     в жаркий летний день.
218. 645927 10:46 - 10:50
     И хотя я очень рад тому,
     чего мы можем добиться в охлаждении, —
219. 650434 10:50 - 10:54
     и, я думаю, нам ещё многое
     предстоит сделать, —
220. 653712 10:54 - 10:57
     как учёного, меня привлекает
     более глубокая возможность,
221. 657204 10:57 - 10:59
     которая отражается в этой работе.
222. 659760 11:00 - 11:03
     Мы можем использовать
     холодную тьму космоса,
223. 662919 11:03 - 11:05
     чтобы повысить эффективность
224. 664593 11:05 - 11:08
     всего на Земле,
     что связано с электроэнергией.
225. 669204 11:09 - 11:13
     В частности, я бы хотел поговорить
     о солнечных батареях.
226. 672934 11:13 - 11:14
     Они нагреваются на солнце,
227. 674403 11:14 - 11:17
     и чем горячее становятся,
     тем менее эффективны.
228. 677276 11:17 - 11:21
     В 2015 году мы показали,
     как определённые виды микроструктур
229. 681177 11:21 - 11:23
     поверх солнечной батареи
230. 682748 11:23 - 11:26
     помогают нам лучше использовать
     охлаждающий эффект
231. 685616 11:26 - 11:29
     и пассивно поддерживать более низкую
     температуру солнечной батареи.
232. 689708 11:30 - 11:32
     Это обеспечивает более
     эффективную работу батареи.
233. 692627 11:33 - 11:36
     Мы продолжаем изучать такие возможности.
234. 695619 11:36 - 11:39
     Мы задумываемся об использовании
     космического холода
235. 698888 11:39 - 11:41
     для экономии водных ресурсов.
236. 701316 11:41 - 11:44
     Или в работе автономных
     систем электроснабжения.
237. 703689 11:44 - 11:48
     Возможно, с этим холодом мы даже сможем
     напрямую создавать электроэнергию.
238. 708522 11:49 - 11:51
     Существует огромная разница
     в температурах между нами на Земле
239. 711499 11:51 - 11:53
     и в холодном космосе.
240. 713213 11:53 - 11:55
     Эту разницу, по крайней мере в теории,
241. 715305 11:55 - 11:58
     можно использовать в работе
     теплового двигателя,
242. 717633 11:58 - 11:59
     чтобы производить электричество.
243. 719967 12:00 - 12:03
     Тогда возможно ли
     изобрести ночное устройство,
244. 723124 12:03 - 12:06
     которое производило бы
     достаточно электроэнергии,
245. 726015 12:06 - 12:08
     когда солнечные батареи не работают?
246. 727943 12:08 - 12:10
     Возможно ли производить свет из тьмы?
247. 731872 12:12 - 12:16
     В сердце этой способности —
     возможность управлять

     ¶

248. 736285 12:16 - 12:19
     тепловым излучением вокруг нас.
249. 739420 12:19 - 12:22
     Мы постоянно окутаны инфракрасным светом;
250. 742666 12:23 - 12:25
     подчинив его своей воле,
251. 745142 12:25 - 12:28
     мы бы коренным образом
     изменили потоки тепла и энергии,
252. 748092 12:28 - 12:31
     которые ежедневно пронизывают наш мир.
253. 751190 12:31 - 12:35
     Вместе с холодной тьмой космоса
     такая способность
254. 754555 12:35 - 12:38
     указывает на будущее, где наша цивилизация
255. 757888 12:38 - 12:43
     может более разумно управлять
     своим следом тепловой энергии
256. 763150 12:43 - 12:45
     в самых крупных масштабах.
257. 765904 12:46 - 12:48
     Я думаю, что в борьбе с изменением климата

     ¶

258. 768142 12:48 - 12:51
     такая способность в нашем арсенале
259. 770769 12:51 - 12:53
     окажется жизненно необходимой.
260. 773428 12:53 - 12:57
     Итак, когда вы в следующий раз
     будете гулять по улице,
261. 776650 12:57 - 13:03
     конечно, восхищайтесь важностью солнца
     для самой жизни на земле,
262. 783018 13:03 - 13:08
     но не забывайте, что и остальному небу
     есть что нам предложить.
263. 788533 13:09 - 13:10
     Спасибо.

     ¶

264. 789708 13:10 - 13:14
     (Аплодисменты)

     ¶