Nowe technologie

Wszyscy poszukują supersurowców – wydajnych, odpornych, twardych, pozwalających rozwijać technologie mieszkaniowe, wznosić wielopiętrowe budynki dla mnożącej się ludzkości. Szczególnie istotne są stalowe elementy nośne. Zasoby metali są ograniczone, ceny żelaza i tytanu szybują w górę… Zaraz, a gdyby drewno?

O wykorzystywaniu drewna na większą niż dotąd skalę w budownictwie mówi się od dawna, tytuły i portale branżowe triumfalnie donoszą o kolejnych wysokościowcach wznoszonych z wykorzystaniem impregnowanych belek. W rozwiązaniach tych jednak drewno zawsze służyło za budulec, nie element nośny.

Rozwiązanie, na którego trop wpadli uczeni z University of Maryland, przenosi ten spór na inny poziom. Proces obróbki drewna, który zaproponował zespół, czyni drewno materiałem dwunastokrotnie silniejszym niż „naturalne” drewno z tartaku i ponad dziesięciokrotnie twardszym. Czyni to przetworzone w ten sposób belki porównywalnymi ze stalą tytanową – choć zarazem pozostają wielokrotnie tańsze, łatwiejsze w pozyskaniu i łatwo poddawalne recyclingowi.

Zespół dra Lianning Hu, który pracował początkowo nad upodobnieniem przetworzonych elementów drewnianych do włókien węglowych, postawił na obróbkę i „zagęszczanie” drewna przy zachowaniu jego struktury. Deski z taniego, lekkiego i szybko rosnącego drewna tekowego poddano całodobowej kąpieli w ługu (roztworze wodorotlenku sodu) oraz siarczanu sodu, eliminującym słabsze, kruche elementy z ligniny, a następnie – umieszczono na kolejną dobę pod prasą w temperaturze stu stopni Celsjusza. To wystarczyło, by uzyskać płyty, których charakterystyka pozwala na użycie ich w konstrukcjach wielkoprzemysłowych i budowlanych.

O „metamateriałach”, które będą w stanie na tyle skutecznie załamywać światło, by doprowadzić do efektu „niewidzialności”, naukowcy marzą od pół wieku – ale dopiero niedawno pomysły z półki science-fiction zaczynają mieć szanse na realizację. Jednym z produktów, które mogą zostać wprowadzone na rynek – odzieżowy, lecz także budowalny – mają szanse być tkaniny zmeniające bieg fali.

Kluczem do sukcesu ma być połączenie nanocząsteczek z DNA, co pozwoli na błyskawiczną, zewnątrzsterowną i ściśle kontrolowaną zmianę kształtu poszczególnych materiałów. Sterowanie z zewnątrz poszczególnymi włóknami doprowadzić może do zmiany widocznego zabarwienia całej tkaniny, jej jasności, a wreszcie takiego ugięcia promieni, że pojawi się iluzja przezroczystości – tj. przekazywany przez włókna obraz pokazywać będzie to, co ZA tkaniną.

Czy to się może udać? Zespół prof. Chada A. Mirkina z Northwestern University zapowiada pojawienie się pierwszych materiałów o mierzalnej w centymetrach, potem zaś metrach kwadratowych powierzchni do końca dekady. Wyobraźmy sobie możliwe zastosowania –choćby takie, jak okrycie podobną wykładziną stacji trafo, której nie sposób przesunąć, ale która szpeci nam widok na jezioro.

Inżynierowie już kilka pokoleń temu rozwiązali problem powszechnie dostępnych maszyn silniejszych od człowieka. Lokomotywa, winda, helikopter: nawet przed powstaniem dronów miał kto dźwigać.
Problemem pozostawało – jak. Dopóki towar jest w kontenerach czy na paletach, wózek widłowy i absolwent gimnazjum byli w stanie dać sobie radę z rozładowaniem magazynu, który wystarczyłby do wyżywienia armii Napoleona. Problem zaczyna się przy nietypowych kształtach. Wszystko co okrągłe, obłe, delikatne, kruche, można oczywiście chować do skrzyń, opasywać łańcuchami, obtaczać pianką: tyle, że niesamowicie podnosi to koszty. A w innym przypadku mocarne szczęki nie na wiele się zdadzą: zgniotą, ale nie uniosą. Po dawnemu jedynym rozwiązaniem pozostają ludzkie mięśnie, które potrafią reagować na gabaryty i strukturę materiału, z którym podejmuje interakcję: ta sama dłoń unosi filiżankę, jajko i (z niejakim wysiłkiem) kowadło.
Rozwiązaniem byłoby zaprojektowanie struktury biomechanicznej, która działałaby jak ludzkie mięśnie: z wyczuciem. Przez lata roboty z układem mechanicznych „włókienek”, częściowo wsuwających się w siebie nawzajem (tak, jak robią to mięśnie) dawały sobie radę jedynie z najlżejszymi produktami. Dopiero najnowsze rozwiązanie biohydrauliczne naukowców z amerykańskiego MIT zmienia ten stan rzeczy.
Rozwiązaniem okazała się… hydraulika i origami. Nowe „mięśnie” budowane są z wielokrotnie poskładanych, zamkniętych pojemników / balonów z mocnego tworzywa, którego”komórki” wypełnione są częściowo wodą lub powietrzem. W stanie spoczynku – poszczególne komórki składają się i „chowają w sobie nawzajem”, niczym stworzenia origami. Po przyłożeniu ciśnienia, do czego wystarcza sterowana komputerowo sprężarka – naprężają się, stwarzając siłę nośną. Nowe cyborgi potrafią unosić ciężary tysiąckrotnie przekraczającą ich masę – i dają sobie radę z najosobliwszymi kształtami, od opony samochodowej po betoniarkę, dostosowując nacisk do ich powierzchni, tak, jak robi to ludzka dłoń.
Zaczekajcie, wkrótce zawitają i na waszej budowie.

Przerabianie i wystawianie w nowym kontekście dawnego sprzętu i wyposażenia to ostatni krzyk mody, rozwiązanie, do którego nagminnie odwołują się muzealnicy, designerzy wnętrz i projektanci przestrzeni publicznej. Rzadko jednak działają z aż takim rozmachem jak australijski rzeźbiarz Chris Fox, którzy postanowił wykorzystać w swej instalacji pół kilometra… nieczynnych od kilkudziesięciu lat schodów ruchowych.

Wydobyte z zapomnienia i magazynu na zapleczu przesiadkowej stacji metra w Sydney schody robiły wrażenie swoim urokiem (zostały wykończone, zgodnie z modą z roku 1931, kiedy to zostały wprawione w ruch, drewnem), o ich technicznym wykorzystaniu dawno już jednak nie było mody. Po kilkuniesięcznej obróbce i stworzeniu dla nich specjalnego, rozbudowanego rusztowania , wznoszą się kilkanaście metrów nad halą przesiadek Wynard Station, położonej dziś w sercu Sydney: zaplecione we wstęgę Moebiusa, zdają się sugerować, że podróż nigdy się nie kończy.

Tej zimy nadmiar śniegu nie należy do udręk, z którymi musiałaby się borykać większość mieszkańców Polski. Dla niektórych - „niestety”, dla innych „na szczęście” – w większości kraju króluje listopadomarzec.
Warto jednak odnotować metodę.. konserwacji śniegu i lodu, którą opatentował hinduski wynalazca i technolog Sonam Wangchuk, myśląc o ciężkim losie mieszkańców wysokogórskiego płaskowyżu Ladah, położonego na północy Indii: jeśli nie po to, by go naśladować, to by wyciągnąć zeń wnioski na wypadek, gdyby i na naszą ulicę zawędrowała śnieżna nawałnica.
Zacząć trzeba od sytuacji, jakiej rokrocznie doświadczają mieszkańcy Ladahu: ich życie uzależnione jest od wody, spływającej z himalajskich lodowców. Na zboczach płaskowyżu, gdzie mieszkają, praktycznie nie ma źródeł: uprawy morwy, drzew owocowych, zbóż zależą wyłącznie od płynących z góry potoków. Tymczasem proces ocieplenia klimatu i postępującego pustynnienia ziemi nie omija Himalajów: przeciwnie, dotyka ich ze szczególną siłą. Lodowce topnieją w coraz szybszym tempie, nie zapewniają już wąskiego strumyka przez cały rok.
Mieszkańcy Ladahu zawsze usiłowali robić „zapasy” śniegu i lodu, zalegającego w górnych partiach gór i topniejącego zbyt prędko, wielkim wysiłkiem przeciągając „kry” o setki metrów wyżej lub w bardziej zacienione miejsca. W sytuacji globalnego ocieplenia technika ta okazała się jednak nie wystarczać, brak również środków technicznych, by wznosić „zacienienie” nad istniejącymi lodowcami. Co robić? Sonam Wangchuk wpadł na pomysł tyleż szalony, co skuteczny.
Do rozwiązania wystarczyło kilka motopomp wyposażonych w silnik spalinowy, trochę kamieni - pomysł. Skrzyknąwszy do pracy mieszkańców płaskowyżu, Wangchuk wznosi tamy na tyle solidne, by były w stanie utrzymać większość wody z topniejących w dzień lodowców. Następnie, o zmierzchu, uruchamia motopompę, której dysze skierowane są w górę: w ciągu nocy, w mroźnym powietrzu, woda zamarza tworząc stożek o kształcie stupy – najpopularniejszego w cywilizacji buddyjskiej budynku modlitewnego.
Kolejnego dnia sytuacja powtarza się, jedynie motopompa przenoszona jest w wyższe miejsce, na jeden z tarasów stupy – i tak działa ekipa aż do chwili, gdy śnieżno-lodowy stożek osiągnie kilkadziesiąt metrów, zachowując w jednym miejscu setki ton lodu/wody.
Czy nie przypomina to przelewania z pustego w próżne? W żadnym razie: kąt padania promieni słonecznych na stromy stożek (który przy okazji ocienia zgromadzony lód) jest o tyle bardziej ukośny, że zamarznięta woda trwa tam aż do lata, zapewniając rozłożoną na etapy „podaż”.
Koncepcja świetna, wskazówka dla posiadaczy domów i działek w polskim klimacie też czytelna: jeśli po surowej, pięknej, polskiej zimie zostanie wam lód, którego chcecie się prędko pozbyć, nie usypujcie go w wysokie stożki: nawet sześcian stopi się prędzej.

Specjaliści od urbanistyki i bezpieczeństwa publicznego od dawna głowią się nad zapobieganiem wybuchom agresji w miejscach publicznych: nad ich monitorowaniem, przewidywaniem, uniemożliwianiem i wygaszaniem. Zwykle koncentrowano się naróżnych systemach nadzoru, przewidywania i szybkiego ostrzegania; ale to, nad czym pracują obecnie holenderscy specjaliści od bezpieczeństwa, eksperci z koncernu Philips oraz naukowcy z politechniki w Eindhoven przyprawia o zawrót głowy.

Projekt o nazwie „Stratumseind Living Lab” poświęcony jest badaniu sytuacji na położonym w sercu Eindhoven deptaku Stratumseind, wypełnionym niemal bez reszty sklepami i barami, gdzie po zmierzchu krążą tłumy, w miarę upływu czasu coraz bardziej rozbawione i podpite. Już nieraz dochodziło tam do bójki. W projekcie nie chodzi jednak o prostą „mikrosocjologię”: na deptaku zainstalowano dziesiątki lamp LED-owych oraz emitery zapachów i obecnie badany jest wpływ światła o różnym natężeniu oraz syntetycznych woni na nastroje i możliwość uśmierzania napięć przy pomocy operowania „światłem i zapachem”. Różne cząstkowe ustalenia były znane już wcześniej – wiadomo na przykład, że zapach świeżych pomarańcz łagodzi obyczaje – tym razem jednak chodzi o zbadanie możliwości sterowania zachowaniami tłumu poprzez rozpylanie odpowiednich woni i regulowanie świateł.

Jak to dobrze, że eksperyment taki prowadzony jest wyłącznie w Eindhoven. Przynajmniej oficjalnie.

W każdym domu warczy, ciszej lub głośniej, lodówka, od której agregatu odchodzi wężyk odprowadzający skroploną wodę, która zwykle ostatecznie odparowuje gdzieś bezpiecznie w zakamarkach kuchni. Zdarza się, że w suterenie z gorszą wentylacją sięgamy po osuszacz powietrza, który pomaga nam uporać się z mokrym praniem,ale co kilkanaście godzin trzeba go opróżniać z wody. A gdyby odwrócić tę zasadę i po prostu – wychwytywać wodę z powietrza?

Na poziomie laboratoryjnym było to możliwe od dziesięcioleci, ale dopiero niedawno udało się stworzyć funkcjonalne rozwiązanie na skalę przemysłową, które może stać się ocaleniem dla mieszkańców suchych terenów i – przede wszystkim – ofiar katastrof humanitarnych (do pewnych granic: minimalna wilgotność powietrza, przy jakiej urządzenie jest efektywne, wynosić musi ok. 30 proc.).
Maszyna izraelskiej firmy Water-Gen zaprojektowana przez inżyniera Arie Kohavi podczas pełnienia przezeń służby wojskowej na Synaju, wymaga jedynie zasilania energią elektryczną. W przypadku, gdy mamy do czynienia z działaniami planowymi, zupełnie wystarczy podłączenie do akumulatorów, w warunkach realnej katastrofy konieczne będzie użycie spalinowego generatora prądu. Warto jednak: duże urządzenie zapewnia do 6 tys.litrów wody pitnej na dobę, zestaw umieszczony na platformie jest w stanie ocalić od klęski suszy niewielkie miasto. Nam zaś będzie odtąd głupio przy opróżnianiu zbiornika osuszacza, jak zawsze, gdy wartościowa, nieskażona detergentem woda trafia do kanalizacji.

Drony załogowe powoli stają się rzeczywistością, a przynajmniej bliską przyszłością: skoro taka potęga (inna rzecz, że na wirtualnych nogach) jak Uber zapowiada używanie do transportu “latających samochodów” już w roku 2020, to znaczy, że nadchodzą poważne zmiany. Chaos, jakiego można się spodziewać, jeśli idzie o reguły ruchu, zwiększony potencjał wypadkowy (i większe traumy, towarzyszące wypadkom-w-powietrzu) oraz uzgadnianie norm transportowych niełatwo sobie nawet wyobrazić, co dopiero opanować. Nie ulega jednak wątpliwości, że skoro samochody zaczną latać, będą się również musiały gdzieś zatrzymać: to zaś nakłada na dalekosiężnie myślących architektów i urbanistów powinność rozważenia, jak wyglądać może w przyszłości parkowanie i gdzie umieścić można będzie kolejne pojazdy, by ułatwić życie ich właścicielom, nie szkodząc wspólnocie.
Jedną z pierwszych prób zmierzenia się z tym wyzwaniem stanowi projekt Richarda Moreta Castillo, który wraz ze swoim RA+D zaprojektował wysokościowiec nowej generacji, w którym przewidziane zostały „miejsca parkingowe” (lądowiska?) dla latających pojazdów.
Smart Power Long Tower (SPLT), jak brzmi jego oficjalna nazwa, ma stanąć w nowoczesnej dzielnicy Szanghaju. Wielofunkcyjny, jak większość współczesnych wieżowców, mieścić ma sklepy i siedziby firm, począwszy jednak od XXV piętra mają się tam znaleźć wyłącznie luksusowe apartamenty. Przy każdym z nich zaś – mini-lądowisko, wystarczające do „wsunięcia się” dronu.

Nie będą to manewry łatwe, szczególnie z dziećmi na pokładzie, na pewno wymagać będą nowych umiejętności. Można jednak liczyć na to, że na położonym na wysokości kilkudziesięciu metrów parkingu nie czekać będzie na nas jegomość, zagadujący ochrypłym głosem: - Kierowniku, popilnować? W potrzebie jestem…

Lasery? Nowe związki chemiczne? Związki fosforyzujące? LEDy? Nie, w rzeczywistości do dobrej odblaskowości nawierzchni pokrytej farbą wystarczy jeden, znany od tysiącleci element: szklane kulki.

Dokładniej – mikrokulki, bo rozmiarami są wielokrotnie mniejsze od łebka szpilki: różne frakcje, napylane mechanicznie na farbę lub dodawane do niej w mieszalnikach, mają od kilku do kilunastu mikronów. Ale w swojej masie służą jako dziesiątki tysięcy soczewek: gdy padnie na nie mocne światło reflektorów, odbijają biel głębszych warstw farby, „lśniąc po oczach” – i, jak wykazują badania, skokowo, po o ponad 70 procent, ograniczając ilość błędów popełnianych przez kierowców.

Mikrokulki zaczęto stosować w oznakowaniu drogowym pod koniec lat 70. – na Zachodzi, bo do Polski technika ta trafiła niemal w 20 lat później. Wiadomo, że nie jest niezawodna: kulki szklane zdzierane są z powierzchni (niczym posypka z bułki) przez każdą przejeżdżającą parę kół, wypłukiwane z farby (paradoksalnie, szczególnie rozgrzanej i co za tym idzie, rozluźnionej), pługi śnieżne zaś działają jak gigantyczne golarki, zdrapując nieraz całe płaty farby. Nie jest to również rozwiązanie do końca ekologiczne: „uwolnione” granulki ściekają z wodami deszczowymi do rzek i mórz, zalegając ostatecznie w żołądkach ryb, lub zalegają w glebie. Nadal jednak jest to najlepsze z dostępnych rozwiązań.

A skoro tak, czy można wyobrazić sobie lepszy pomysł na oznakowanie fasady lub ogrodzenia domu jednorodzinnego, zwłaszcza, jeśli zbyt często przejeżdżające samochody były zbyt blisko? Farby do nawierzchni nie są przedmiotem ścisłego reglamentowania: być może warto nimi oznaczyć przynajmniej kontur posesji?

Dobieranie kolorów podczas remontu czy odświeżania wystroju wnętrza jest znanym wyzwaniem, z którym usiłują poradzić sobie kolejne pokolenia. Żaden, nawet najbardziej precyzyjny zapis w projekcie domu jednorodzinnego sporządzony w systemie RGB czy CMYK nie zda egzaminu po pierwsze dlatego, że dla większości osób (w odróżnieniu od urządzeń) taka nomenklatura jest nieczytelna, po wtóre zaś – że podobny tryb opisu barw nie jest uniwersalny, co oznacza, że trudno jest szukać farb, kafelków, obić i talerzy posługując się wyłącznie opisem CMYK. Od pokoleń więc trwa komiczne i uciążliwe pielgrzymowanie po sklepach z ukruszonym kawałkiem kafelka, strzępem tkaniny, maźniętym farbą papierem („zaraz, gdzie ja go schowałam”). Owszem, istnieją wydawane na kredowym papierze wzorniki – są jednak zwykle ograniczone do odcieni produkowanych przez daną firmę, a przede wszystkim – są nieporęczne, ciężkie i o podobieństwie lub identyczności odcienia również decydujemy „na oko”, tyle, że dysponując większą liczbą przykładów.
Rozwiązaniem okazują się kieszonkowe czujniki kolorów („Color Sensor”), rozpoznające do kilkudziesięciu tysięcy odcieni. To oczywiście mniej niż na mapie CMYK – ale i tak wielokrotnie więcej, niż jest w stanie rozróżnić ludzkie oko. Kilka lat temu stanowiły jeszcze osobny, ciążący w kieszeni gadżet. W tej chwili można je przypiąć do kluczy jako breloczek – ważą sto gramów, zwykle mają wielkość orzecha włoskiego lub pudełka zapałek. To zupełnie wystarczy, by zmieścić w nich akumulatorek, źródło światła, pozwalające doświetlić wybrany obieg i port mini-USB do łączenia z komputerem lub telefonem. Dołączone programy pozwalają „przypisać” kolor do odcienia CMYK – a często, po połączeniu online, wyszukać ofertę wśród producentów farb. Klik, klik – i wreszcie są szanse na dobranie TEGO jasnozielonego.