Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Город-лаборатория: как участники проектной школы Кружкового движения видят город будущего и какие технологии предлагают в нем тестировать

В «Орленке» завершилась первая Всероссийская школа «Окно в НТИ» Кружкового движения. На протяжении трех недель школьники 7-11 классов проектировали город будущего. На финальной презентации команды представили проект города-полигона для пилотирования новых технологий, связанных с развитием городской среды. Участники рассказали, какие ноу-хау в области энергетики и космического мониторинга могут тестироваться в городе-лаборатории, одновременно формируя его облик и обеспечивая жизнедеятельность поселения.

Здесь можно тестировать новые технологии, словно в нескольких городах одновременно

Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации
Наука и жизнь // Иллюстрации

Лидеры проекта: Майя Исаченко (Московская область, г. Королев), Григорий Числов (Московская область, г. Пушкино), Андрей Шкибтан и Кристина Кунцевич (г. Москва). 

Города будущего – это не только города, которые будут строиться, но и уже существующие. С одной стороны, сейчас стремительно развиваются технологии, которые должны улучшать нашу жизнь, но их внедрение в городах – не такая простая задача: это отнимает массу времени и ресурсов. На школе мы задались вопросом: как можно повлиять на это? И предложили проект города Этерн на черноморском побережье. 

Вместо того, чтобы строить идеальную модель поселения, мы предлагаем создать масштабную тестовую площадку, где будут разрабатываться и пилотироваться самые разные технологии для города: в сфере урбанистики, энергетики, космического мониторинга. Это позволит создать условия, где новые технологии можно было бы проверять в реальной среде и затем внедрять в других городах. На базе такой тестовой площадки могут вырасти целые образовательные и научно-технологические кластеры, а основным населением города станут студенты. Это лучший тип жителей для такого постоянно меняющегося города-лаборатории.

Разнообразие и изменчивость – главные принципы города будущего. Он должен одновременно представлять разные типы экспериментальных площадок: разные типы зданий и городской среды. Это позволит тестировать новые технологии, словно в нескольких городах одновременно. Возможность изменить систему энергообеспечения или протестировать новую должна быть заложена в структуру города изначально, позволяя внедрять инновации, не затрагивая жителей соседних районов.

Разнообразная и изменчивая среда оптимальна для людей, которые могли бы здесь жить. Их задача – проектировать новые технологии и знания, быть созидателями, мыслить вне рамок. Люди, которые поживут в Этерне, переймут образ жизни и знания, связанные с изменением городской среды, и смогут использовать их в других городах. Так наш город станет источником новых общественных ценностей, которые распространятся по всей стране.

Энергия ветра: как гармонично вписать ветрогенератор в архитектуру города будущего 

Лидеры проекта: Дмитрий Иваха (г. Краснодар), Иван Драгунов (г. Москва)

Одна из технологий, которую мы предлагаем тестировать в Этерне – энерго-позитивные здания и сооружения. Их отличительная черта — в способности производить больше энергии, чем они потребляют, и выдавать эту энергию в городские инженерные сети для потребления другими зданиями. Энерго-позитивные здания — сильный аргумент в достижении энергетической автономности поселения, которое опирается не на один большой источник энергии, а на распределенную сеть источников.

Расположение города на побережье формирует ветровой потенциал, который можно и нужно грамотно раскрыть. Важное требование к таким энерго-позитивным сооружениям – не только инженерная, но и архитектурно-эстетическая интеграция в облик города. Если интеграция солнечных панелей в архитектуру зданий является, по существу, решенной задачей, то применительно к ветрогенерации этот вопрос пока не до конца решен. Чтобы обеспечить часть города энергией и одномерно вписать ветрогенератор в архитектуру города будущего, мы предложили использовать для ветрогенератора форму дерева с конусовидными лопастями. 

Энергия волн: «морской змей» как источник зеленой энергии для города будущего 

Лидеры проекта: Роман Коробейников (Московская область, г. Долгопрудный), Ангелина Меньшуткина (г. Краснодар)

Эффективным источником «зеленой» электроэнергии на прибрежных и островных территориях могут стать морские волны. Несмотря на то, что потенциал доступной для освоения энергии морских волн оценивается по миру в 2 000 ГВт, это направление находится на относительно ранней стадии технологической готовности.

На школе перед нами стояла задача создать прототип электростанции морского базирования, которая будет наиболее эффективно использовать потенциал моря и станет источником «зеленой» энергии. Анализируя, на что похожи морские волны, нам пришла идея использовать в качестве образа змея. Так появился проект «морской змей». 

Мы создали прототип устройства, которое способно превращать энергию волн в электричество. Само устройство состоит из четырех цилиндрических корпусов длиной 50 метров и диаметром 1,5 метров каждый. Вся цепочка функционирует на поверхности моря и повторяет движение волн, вырабатывая электроэнергию благодаря механической системе внутри каждого корпуса из шестеренок и реек – именно они преобразуют механическое волновое движение в движение ротора генератора переменного тока. Внешне это устройства напоминает большую змею.

Наш «морской змей» является источником так называемой «зеленой» электроэнергии. Одно такое устройство обладает мощностью около 1,3 мегаватт и может обеспечить энергией около 800 домов. «Змей» не наносит вреда экосистеме: отсутствуют выбросы, вибрации и шумы, а яркий окрас делает его заметным и безопасным для судов. Мы планируем работать над повышением вырабатываемой мощности и устойчивости к штормам. Также было бы интересно спроектировать гибридную станцию морского базирования, которая бы комбинировала выработку на основе волновой и солнечной и/или ветровой энергии.

«Воздушный бассейн»: точные погодные модели для города будущего

Лидеры проекта: Дмитрий Тарусов (Московская область, г. Балашиха), Семен Пекуров (г. Краснодар), Михаил Черноморец, Даниил Суворов и Мария Блюденова (г. Москва)

Наш проект призван обеспечить необходимыми метеорологическими данными с космических спутников другие проекты города будущего, которым необходимы точные погодные модели. Например, для беспилотных летательных аппаратов или для оптимизации энергетических сетей, зависимых от погодных условий, таких как ветряные станции, «морской змей» и т.д. С ребятами из проекта «дрон-излучатель» (о нем – ниже) мы работаем над тем, чтобы ни один пролетающий спутник и его данные не оказались непринятыми. 

Для приема метеоданных мы собрали станцию. Убедившись, что со спутника получен качественный сигнал, мы переводим его в нужный формат. Далее участники команды анализируют полученные снимки, определяют силу облачного ветра, температуру, высоту верхней и нижней границы облачности, дают краткую погодную сводку. Эти обработанные данные передаются и в автоматическом режиме обновляются на удаленном сервере, которым пользуются другие проекты, а также ситуационный центр города будущего. 

«Дрон-облучатель» поможет упростить и удешевить получение данных со спутников

Лидеры проекта: Вячеслав Демьяненко (г. Краснодар), Данил Сафиулин (Московская область, п. Путилково)

На школе мы узнали, как принимают сигналы со спутников на Земле, и о системах, которые позволяют делать это. Обычно это огромные 10-метровые зеркала, которые необходимо постоянно перенаправлять со спутника на спутник – очень сложно, долго и дорого. 

Мы предложили новую технологию для сопровождения космических аппаратов с Земли и приема данных – с помощью программируемого дрона. На школе мы спроектировали и сконструировали достаточно большое зеркало антенны, которое неподвижно лежит на земле, а за спутником следит летающий облучатель, на который приходят отраженные от зеркала сигналы. В точку, куда отразился сигнал, и должен переместиться «дрон-облучатель». Он получает сигнал со спутника и передает его на приемную станцию. Со спутника мы принимаем несколько гигабайт данных в зашифрованном формате, прогоняем их через дешифратор и просматриваем изображения. 

Да, такие станции способны получить информацию о меньшей площади, однако за счет более дешевой конструкции, их можно устанавливать массово. То есть в перспективе может быть создана сеть достаточно дешевых станций, которые получают данные о значительной площади Земли за счет обмена данными между собой, не тратя время на перенаведение. 

Центр ситуационной обстановки

Лидеры проекта: Илья Рассахатский, Валерия Хананова (г. Москва) 

Уже сейчас управленцы в различных сферах стремятся понимать текущую ситуацию в любой момент времени и тенденцию ее изменения, чтобы наиболее эффективно принимать решения. Для управления городом будущего ситуационный центр, где происходит сбор данных, их обработка, визуализация и конечное принятие решений, особенно актуален. 

Мы спроектировали ситуационный центр, который осуществляет мониторинг окружающего пространства на базе систем дистанционного зондирования Земли, использует метеопрогноз, обеспечивая город будущего необходимой информацией. Мы получаем метеоданные от проекта «воздушный бассейн», обрабатываем их, через разработанную нами программу переводим в удобные графики, которыми уже могут пользоваться другие проекты, которые связаны с планированием и управлением энергетическими установками в постоянно меняющихся погодных условиях, будь то энерго-позитивные сооружения, «морской змей» (о них речь шла выше), системы энергоаудита и «левитирующего света» (о них – далее). 

Космический энергоаудит: энергопотенциал местности рассчитает нейросеть

Лидеры проекта: Михаил Чахнин (г. Москва), Андрей Карпов (Московская область, г. Королев)

Здания могут как тратить энергию, так и вырабатывать ее. Чтобы оценить количество ветряков и солнечных панелей, которые необходимо и можно разместить в конкретном районе, мы должны просчитать энергопотенциал данной местности. Проект «воздушный бассейн» получает метеоданные по космическим снимкам, ситуационный центр обрабатывает их, переводит в удобный формат и передает нам для предсказания энергетического потенциала – этим занимается разработанная и обученная нами нейросеть. 

Созданная нами модель предсказывает параметры солнечной и ветряной активности в том или ином районе и рассчитывает выработку энергии ветряков и солнечных панелей на местности. Мы полагаем, что этим сервисом можно будет пользоваться и самостоятельно: ввести значения погодных параметров, выбрать типы ветряков или солнечных панелей и рассчитать, сколько с помощью конкретного оборудования можно получить энергии на данной местности. Так можно будет проводить, в том числе, разведку новых территорий и предсказывать получаемую будущим городом электроэнергию. 

Левитирующий свет: система городского освещения на базе беспилотников 

Лидеры проекта: Александр Рассказчиков (Московская область, г. Дубна), Мария Самбурова (г. Москва), Софья Каверина (Московская область, г. Королев)

Важным элементом эстетической и технической среды городов будущего станет динамическое колористическое освещение. Такое освещение формирует светоцветовой облик города – он изменяется и при этом гармонично сочетается с естественным освещением, игрой цвета во время восхода и заката, сумерек, туманов. Эта практика уже начинает реализовываться в рамках отдельных объектов и зон городской застройки, но в Этерне может быть реализована на всей территории. 

Особенно футуристическим может стать формирование этой среды не за счет статичных осветительных элементов (фонари, иллюминация зданий), а за счет перемещающихся в пространстве беспроводных носителей освещения (дроны, микро-дирижабли). 

Мы спроектировали прототип аэростата овальной формы размером около трех метров, к которому снизу прикрепляется вся техническая «начинка»: датчик температуры, GPS датчик, инфракрасный датчик, три двигателя, которые позволят аэростату передвигаться по городу, и мощные лампы непосредственно для освещения. Также мы спроектировали для аэростата систему адаптивного освещения – в ее основе лежит нейронная сеть, которая при распознавании людей включает и выключает свет, меняет его яркость. 

___________________

С участниками школы «Окно в НТИ» работали методологи Кружкового движения НТИ и эксперты в области урбанистики, новой энергетики и космических технологий, представители ведущих технологических компаний. Формат и методики проектных школ «Практики будущего» Кружкового движения связывают в едином пространстве школьников и экспертов, которые вместе разрабатывают инструменты изменения реальности. В рамках таких школ участники самостоятельно проектируют новые практики будущего, связанные с решением актуальных проблем с помощью новых технологий. Подробнее с проектами школы «Окно в НТИ» можно ознакомиться на сайте https://practicingfutures.org/orlyonok2020









Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее