Запасы механической энергии Фобоса и Деймоса – основа марсианской энергетики.

Основная проблема пропагандистов идеи колонизации Марса состоит в том, что продвигаемые проекты абсолютно убыточны. Отсутствуют предложения по созданию на Марсе такой производственной деятельности, которая станет приносить прибыль частным и государственным инвесторам. Имеющиеся планы предполагают длительное дотирование марсианских колоний без какой-либо отдачи в разумные сроки. Таким образом, актуальна разработка таких новых проектов рентабельной колонизации Марса.



В первой части проекта мы показали, как потенциальная и кинетическая энергии Деймоса, даровые по своей сути, могут использоваться для работы по аккумуляции и переработки газов марсианской атмосферы и реголита Деймоса в ракетное топливо и конструкционно-технологические материалы. Часть этой продукции колонисты отправляют в систему Земля-Луна, часть используют для развития своей промышленной базы. Поставки товаров в околоземное пространство вернут инвесторам с процентами вложения в марсианский проект и обеспечат колонистам средства на покупку у землян необходимых товаров и услуг.

Запасы энергии Деймоса огромны. В предложенной схеме утилизации (см. ч.1) полезный выход энергии составляет 10 МДж/кг массы реголита. Масса Деймоса – 1,48·10¹⁵ кг. При генерации мощности равной мощности Красноярской гидроэлектростанции, вещества Деймоса хватит на 40 тыс. лет (кпд - 50%). Утилизация Фобоса, масса которого – 1,072·10¹⁶ кг, прибавит еще четверть миллиона лет пользования даровыми ресурсами. А есть еще  пять троянских астероидов Марса в двух точках Лагранжа марсианской орбиты. Их энергию колонисты также могут утилизировать. Однако, на практике, период использования вещества Фобоса и Деймоса для генерации энергии не продлится больше 50-100 лет, в виду возможного перехода на другие более эффективные источники энергии.



На стадии развертывания марсианских колоний даровые запасы энергии спутников Марса будут очень полезны, так как в отличие от солнечной энергии они представлены в высококонцентрированном виде. В части первой был показан только один из вариантов утилизации запасов механической энергии. В этой части рассмотрим другой вариант, который актуален для промышленных баз на Фобосе, Деймосе и на самом Марсе. Данные, используемые в расчетах, для удобства изложения даны в приложении.

Энергоснабжение баз Фобоса и Деймоса.

Ранее в плане «Этапы строительства лунной базы по новой технологии» показана целесообразность ударной, жесткой посадки (~2,5 км/с) порций металлов и других простых веществ в реголит Луны и спутников других планет. Способ выгоден многократной экономией транспортных затрат на доставку грузов сырьевого типа с Земли на Луну. Кроме этого, он имеет другие выгоды: ударная посадка углерода в лунный реголит и/или скальный грунт, должна генерировать окислительно-восстановительные реакции и выделение в виде расплавов железа, никеля, титана, кремния и алюминия (если температура оксида алюминия выше 2000 К); возникающая «подземная» каверна с расплавленными металлами и породой, является своего рода магматическим очагом, запас тепла которого, можно использовать для генерации электроэнергии. Вариант утилизации тепла из очага в грунте представляется интересным не только для колонистов Луны, но и для колонистов марсианских лун. В «подземную» полость с высокотемпературным расплавом можно погрузить тепловую трубку и выводить тепловую энергию наружу к стандартным парогазовым электрогенераторам (кпд – 50%), а поначалу, на стадии развертывания первой базы, к простым термоэмиссионным генераторам.



В первом приближении схема утилизации энергии лун, представляется как процесс переброски порций вещества Деймоса на Фобос. Однако, расчеты показывают, что скорость груза    относительно Фобоса будет невелика – 417 м/с (2555 м/с – 2137 м/с), что не на много больше чем скорость подачи груза с Деймоса, равная 330 м/с (1351 м/с – 1021 м/с). Затраты энергии на отправку грузов с Деймоса в таком случае в 1,6 раза меньше той энергии, которая выделяется при жесткой посадки груза на Фобос. Прирост равен 60%. Выигрыш есть, но не велик. Кроме того, при такой низкой скорости входа в грунт, требуемые высокие температуры не возникают. Необходимо другое решение.

Такое решение имеется. Рассмотрим принципиальную схему. Согласно части 1 проекта, база на Деймосе имеет механическую катапульту, которая используется для метания коллекторов назад, в сторону противоположную движению Деймоса по орбите. Благодаря этому броску коллектор сходит с круговой орбиты Деймоса и уходит по эллиптической орбите вниз к верхним слоям атмосферы Марса.

В варианте создания теплоэлектростанции катапульта метает космический аппарат (КА) с грузом вперед, по ходу движения Деймоса. Скорость, сообщаемая КА такова, что КА поднимается по эллиптической траектории к границе сферы действия Марса. В апоцентре такой орбиты скорость КА составляет всего  несколько десятков метров. Таким образом, при малом расходе ракетного топлива, КА может полностью погасить свою скорость, а затем разогнаться в противоположном направлении, начав ретроградное движение по первоначальной эллиптической орбите. Если период обращения по ретроградной орбите синхронизирован с периодом обращения Деймоса (или Фобоса), то в перицентре орбиты КА пройдет встречным курсом на минимальном расстоянии от Деймоса (или Фобоса). Скорость относительно Деймоса (или Фобоса) в этом случае составит несколько километров в секунду, тогда как скорость выброса КА катапультой только несколько сотен метров в секунду. Энергетический выигрыш налицо, даже при уменьшении массы аппарата из-за расхода топлива в апоцентре. Пролетая мимо луны, КА сбрасывает груз, направляя его в лобовую часть естественного спутника. Груз в виде сильно удлиненного стержня пробивает грунт на выделенной площадке, и тормозится в толще вещества, образуя камуфлетную полость с расплавом. Полость соединяют тепловой трубой с турбомашинным электрогенератором и теплоэлектростанция начинает работу.

После сброса груза КА продолжает движение по орбите и поднимается в апоцентр, находящийся на границе сферы действия Марса. В этой зоне КА снова меняет направление своего движения, возвращаясь на проградную орбиту. Расход топлива на эту операцию минимален, так как КА пустой. Спускаясь в перицентр, он подлетает к Деймосу (или Фобосу) со стороны кормовой части, так как догоняет луну. Относительная скорость КА равна скорости выброса катапультой, что составляет несколько сотен метров в секунду. Применив торможение ракетным двигателем, КА совершает посадку на базу (в перспективе возможен захват катапультой). Здесь КА проходит ремонтно-профилактическое обслуживание, заправляется топливом, загружается новой порцией груза и запускается катапультой по прежнему маршруту.

Теперь обратимся к цифрам.

Старт с Деймоса требует прироста скорости в 522 м/с (1873 м/с – 1351 м/с). В апоцентре на расстоянии 578 тыс. км (от барицентра) КА движется со скоростью равной 76 м/с. Изменив скорость на 152 м/с, КА переходит на ретроградную орбиту. В перицентре орбиты он «заходит в лоб» Деймосу с относительной скоростью 3224 м/с (1351 м/с + 1873 м/с). Считаем расход топлива на смену направления движения КА в апоцентре: при удельном импульсе 2000 м/с, расход топлива составит 73,18 кг для КА с начальной массой 1000 кг. Для возращения с ретроградной орбиты на проградную требуется потратить 7,9 кг топлива для пустого КА массой 100 кг. Итого затраты равны 81,08 кг. Масса груза – 818,92 кг. При указанной скорости столкновения энергия груза равна 4 256 МДж. Затраты энергии на запуск катапультой и топливо равны 283 МДж. Таким образом, выход энергии в 15 раз превышает расход.

Старт с Фобоса требует прироста скорости в 861 м/с (2998 м/с – 2137 м/с). В апоцентре на расстоянии 578 тыс. км (от барицентра) КА движется со скоростью равной 49 м/с. Изменив скорость на 98 м/с, КА переходит на ретроградную орбиту. В перицентре орбиты он «заходит в лоб» Фобосу с относительной скоростью 5135 м/с (2998 м/с + 2137 м/с). Считаем расход топлива на смену направления движения КА в апоцентре: при удельном импульсе 2000 м/с, расход топлива составит 47,82 кг для КА с начальной массой 1000 кг. Для возращения с ретроградной орбиты на проградную требуется потратить 5,02 кг топлива для пустого КА массой 100 кг. Итого затраты равны 52,84 кг. Масса груза – 847,16 кг. При указанной скорости столкновения энергия груза равна 11 170 МДж. Затраты энергии на запуск катапультой и топливо равны 466 МДж. Таким образом, выход энергии в 24 раз превышает расход.

Большую часть тепловой энергии, получаемой предлагаемым способом, нет необходимости трансформировать в электроэнергию. Для целей выделения из реголита кремния, железа, титана, алюминия, магния и других металлов достаточно тепла, выделяемого при высокоскоростном ударе. Если порция груза представляет собой смесь углерода и реголита с окислами (а грунт марсианских лун содержит углерод), то при высокотемпературном нагреве в процессе удара произойдут окислительно-восстановительные реакции и на выходе будет получен расплав металлов с кремнием. Несложное разделение этой смеси на фракции даст колонистам требуемые вещества. Попутно будут получены газообразные продукты в виде смеси углекислого и угарного газа. Если металлургический процесс протекает в зоне огражденной оболочкой, то газ может быть также переработан в кислород и углерод, другие продукты, либо использован иными способами, например, в качестве рабочего тела холодных реактивных двигателей транспортных модулей колонистов.



Из этой смеси газов можно получать такой конструкционный материал как полимер диоксида триуглерода, а из углерода при соединении с азотом – тоже перспективный для условий космоса полимер дициан. Доставленные с Земли технологические модули, с различными типами 3D-принтеров, обеспечат колонистов необходимыми предметами и оборудованием, включая новые 3D-принтеры.



Итак, марсианские колонии на Фобосе и Деймосе могут быть обеспечены энергией в изобилии при минимальных затратах. Как же можно решить проблему энергоснабжения колоний на поверхности Марса?

Энергоснабжение баз на поверхности Марса.

У землян есть даровые запасы кислорода, которые создают фундамент углеводородной энергетики. А марсианские колонисты, даже если изыщут запасы углеводородов, не смогут использовать их в атмосфере из углекислого газа.  Солнечный свет из-за удаленности Марса – неэффективный источник энергии. Поэтому, запасы механической энергии в небе – это такое предложение Марса колонистам, от которого нельзя оказаться.

Слабая атмосфера Марса не является труднопреодолимой для грузов, которые могут сбрасываться с Фобоса и Деймоса с высокой скоростью. Благодаря этому, цилиндроконические болванки с большим удлинением (от 20:1 до 100:1) могут, сохраняя высокую скорость, проникать на достаточную глубину в грунт и воспроизводить такие же тепловые, химические и металлургические эффекты, как на Фобосе и Деймосе. Параллельно с этим на поверхность Марса целесообразно сбрасывать болванки (снабженные радиомаяками) из готовых металлов, прежде всего алюминия и магния, которые имеют высокое аэродинамическое сопротивление и падают на поверхность без заглубления в грунт, как те многие, выпавшие на Марс метеориты. Такие металлические болванки имеют теплозащитный тормозной экран из кремнезема и углерода, а так же, при необходимости, систему коррекции полета к цели, для уменьшения рассеяния и создания компактных полей падения (системы коррекции используются многократно при использовании космических челноков для связи с Фобосом и Деймосом, что удешевляет их применение).

Искусственно созданные россыпи слитков алюминия и магния имеют для колонистов такое же значение как запасы угля и нефти для земного человечества. Эти металлы хорошо горят в атмосфере из углекислого газа. Вода, которая имеется на Марсе, также удобна для сжигания металлов. Таким образом, благодаря поставкам с лунных баз марсианские колонисты получают комфортные условия развития экономики, близкие к земным: вместо угля и нефти они используют алюминий, магний и воду. Марсианские вездеходы получают большие возможности для перемещений имея на борту вместо бензина алюминий с магнием, а ракетные летательные аппараты, заправленные водой и металлическим горючим могут совершать перелеты по всей планете, используя в качестве взлетно-посадочных площадок россыпи слитков алюминия и магния. Благодаря запасам металлического горючего, становится возможным эксплуатация самолетов со сверхзвуковыми прямоточными двигателями. На базе таких самолетов с М=6-9 проще будет реализовать систему космических челноков. Жизнь колонистов станет веселее.

Без поддержки колоний даровыми припасами с неба, колонисты будут привязаны к ядерным  электростанциям и темпы исследования и колонизации Марса будут весьма низкими из-за высокой стоимости поддержки колоний с Земли. Очевидно, что государственным космическим агентствам придется скорректировать свои древние планы колонизации Марса с учетом настоящей частной программы компании AVANTA.

Составной частью колонизации системы Марса через его луны Фобос и Деймос, является создание  промышленной базы на Луне. Три луны – ресурсная основа колонизации Марса и высокорентабельной индустриализации геостационарной орбиты. Технология утилизации механической энергии марсианских лун может быть применена и к Луне. В виду значительного гравитационного поля Луны, применяемая технология должна быть модернизирована. Подробно этот модернизированный способ будет рассмотрен в отдельной статье.

Приложение.

Данные для расчетов.
Гравитационный параметр Марса (К) – 42828 (км³с⁻²)
Радиус орбиты Фобоса – 9377,2 км.
Средняя орбитальная скорость Фобоса – 2,137 км/с.
Радиус орбиты Деймоса – 23458 км.
Средняя орбитальная скорость Деймоса – 1,351 км/с.
Апоцентр орбиты «Фобос – граница сферы действия Марса» – 578 тыс. км.
Апоцентр орбиты «Деймос – граница сферы действия Марса» – 578 тыс. км.
Скорость КА в апоцентре орбиты «Фобос – граница сферы действия Марса» – 0,049 км/с.
Скорость КА в апоцентре орбиты «Деймос – граница сферы действия Марса» – 0,076 км/с.
Скорость КА в перицентре орбиты «Фобос – граница сферы действия Марса» – 2,998 км/с.
Скорость КА в перицентре орбиты «Деймос – граница сферы действия Марса» – 1,873 км/с.
Значения скорости вычисляются по формуле: V = [K(2/r - 1/a)] ^1/2,,
где К –гравитационный параметр, r – расстояние, а – большая полуось.

А вот как:



Принципиальная схема использования суборбитальных РН для доставки различных веществ в газообразной форме в орбитальных коллектор - аналог орбитальных накопителей воздуха таких как советский ВКСН, и зарубежные PROFAC и PHARO. Себестоимость доставки сырья на НОО снижается до 50-100 долл./кг, при коммерческих ценах (в зависимости от грузопотока) в 200-900 долл./кг, против нынешних от 6000 до 9000 долл./кг.

Для доставки металлов как сырья для аддитивной печати непосредственно в космосе и получения ракетного топлива для ЖРД и рабочего тела для ЭРД, удобны, к примеру, вот такие газообразные соединения:

Карбонил никеля – газ с относительной плотностью 5,9 (воздух = 1) при температуре выше 43°C.
Висмутин – газ с плотностью 8,665 г/л при температуре выше 17 °C.
Перфторбутан с плотностью в виде газа 10,6 г/л при температуре выше 0°С.
Гексафторид вольфрама с плотностью в виде газа 12,9 г/л выше 17 °С.
Гексафторид урана с плотностью в газообразном состоянии 15,7 г/л выше 54 °С.
Гидрокарбонил кобальта – газ при комнатной температуре.
Пентакарбонил железа – газ выше 105 °С.

Газообразные соединения с водородом образуют большинство неметаллов и некоторые металлы главных подгрупп: фтор (HF), хлор (HCl), бром (HBr), иод (HI), астат (HAt), сера (H2S), селен (H2Se), теллур (H2Te), полоний (H2Po), азот (NH3), фосфор (PH3), мышьяк (AsH3), сурьма (SbH3), висмут (BiH3, весьма неустойчив), углерод (CH4), кремний (SiH4), германий (GeH4), олово (SnH4), свинец (PbH4), бор (B2H6).

В процессе захвата эти сложные вещества подвергаются высокотемпературному воздействию, распадаются и создают новые соединения при охлаждении. Вместе с тем, существующие технологии разделения химических элементов, обеспечат сепарацию или синтез требуемых веществ из смеси, образуемой в накопителе коллектора.

Многие из этих веществ необходимы для производства в космосе комплектующих и агрегатов космических аппаратов по программе AMAZE. Европейское космическое агентство (ЕКА) приняло программу AMAZE: применение 3D-печати для создания металлических частей и компонентов для космических аппаратов, самолетов и термоядерных реакторов. Аддитивные технологии выгодны для использования в космосе. Перспективность решения проблемы сырья для космических 3D-принтеров очевидна – ЕКА инвестировала около 20 миллионов евро в исследования по созданию «Методов трехмерной печати AMAZE».

Принцип работы КТС «Орбитрон» изображен на анимированных схемах: http://www.youtube.com/watch?v=s4VRZURMGZA и https://youtu.be/aQ1atAGFC9k . На видеосхеме суборбитальная ракета-носитель поднимает свернутую оболочку на заданную высоту, где её разворачивают и наполняют газом из газогенераторов, прикрепленных к оболочке (ракета возвращается на стартовую площадку). К моменту достижения наивысшей точки подъема, оболочка максимально наполняется. В точке остановки подъема включаются коррекционные двигатели, размещенные равномерно вдоль оболочки, чтобы обеспечить зависание на заданной высоте, которая соответствует высоте орбиты коллектора. Время зависания – 5-7 секунд.
В таком положении оболочка образует газонаполненный канал на пути орбитального коллектора. КА-накопитель, оснащенный гиперзвуковым диффузором, пробивает тонкую мембрану на торце цилиндра баллонета (слева на кадре видео), проходит внутри трубы, собирая встречный газ с аэрозолем, и выходит с противоположного (правого в кадре) конца трубы, пробивая торцевую мембрану. Диаметр оболочки больше диаметра коллектора и поэтому масса оболочки не захватывается коллектором и не пополняет орбитальные запасы вещества. В накопительной камере газ, из-за тормозного нагрева обратившийся в плазму, смешивается с водой или другими разбавителями для охлаждения до н.у.
При захвате газа, коллектор теряет часть кинетической энергии. Восстановление затраченной энергии производится за счет двигательной установки с электроракетными двигателями (удельный импульс 16000-32000 м/с), а в перспективе двигателями с прямым лазерным нагревом рабочего тела. Рабочее тело ЭРД (аргон и т.п.) содержится в баллонетах-газгольдерах. Благодаря ЭРД 75-50% поступивших веществ сохраняется и используется затем на орбитальных АЗС и технологических платформах. Энергоснабжение ЭРД осуществляется от бортовой солнечной электростанции, состоящей из бескаркасных тонкопленочных солнечных батарей (удельная мощность 2-5 кВт/кг) с центробежной системой раскрытия и стабилизации (в соответствии с технологией, разработанной для ССЭС д.т.н. В.М. Мельниковым). В моменты забора газов из баллонетов, пленочные батареи свернуты в рулоны. После прохождения газового канала, батареи фотоэлектрических преобразователей разворачиваются и работают до следующей встречи с суборбитальным газовым баллонетом.
В другом варианте, энергоснабжение коллектора осуществляется посредством лазерного излучения от внешних источников, расположенных на орбите или наземных. Лазерное энергоснабжение позволяет снизить высоту орбиты коллектора до уровня, обеспечивающего применение СМР с высотой подъема 110-120 км. При этой высоте орбиты коллектора, накопление кислорода и азота (необходимого для изготовления высококипящего топлива), производится непосредственно из атмосферы, точно также как в системах ВКСН-PROFAC-PHARO, с одновременным использованием параллельного способа поставок всех остальных необходимых веществ посредством газгольдеров-баллонетов, доставляемых СМР.
В процессе захвата газа из суборбитальных баллонетов, коллектор под воздействием тормозных импульсов периодически меняет орбиту своего движения, а затем восстанавливает первоначальное орбитальное движение при помощи двигателей малой тяги. Принципиальная схема движения КТС «Орбитрон» и поставок порций газа посредством СМР изображена на анимированном чертеже: https://youtu.be/J7fidEJrNVk .
Часть аккумулируемого вещества используется для увеличения балласта коллектора – вещества используемого в качестве аккумулятора тепла в системе охлаждения и массы, понижающей потерю скорости коллектора при получении тормозного импульса. Благодаря наращиванию доли балластной массы, происходит меньшее снижение высоты орбиты после захвата очередной порции вещества и/или при постоянных параметрах межорбитального движения коллектора, происходит увеличение массы порции захватываемого груза. Так, начиная с поглощения порции газа массой 10 кг, коллектор в последующем обретает возможность поглощать порции газа массой 100 кг, не меняя при этом существенно свою конструкцию.

Ракета Falcon-9 пыталась приземлиться на платформу 4 раза. Один раз - разбилась о палубу, один раз - села в воду из-за шторма, два раза - падала на бок. Чтобы удержать её от падения предлагается схема с фиксированием верха ракеты подвижными канатами, которые бы сдвигались и удерживали верх ракеты точно над её низом.


Схема фиксирования верха ракеты канатами.

Тут два варианта. Фиксация снизу - позволяет избежать раскачивания ракеты при сильном штормовом ветре или большой качке, но она не обязательна.


Конструкция для управляемого передвижения канатов удерживающих ракету.

Анимация под катом.




Анимация удержания ракеты в вертикальном положении.

Как только центр тяжести ракеты снизится ниже уровня канатов - канаты начинают сдвигаться и обхватывают ракету так, чтобы удерживать её верхнюю часть над нижней. Если нижняя часть почему-то смещается в сторону, то и канаты начинают двигаться, и сдвигают верхнюю часть ракеты так, чтобы ракета оставалась в вертикальном положении. Тогда она упасть не может, даже если у неё подломилась одна из ножек.


Вариант с подвешиванием.

Есть ещё более радикальный вариант - это вообще избавиться от ножек, и не сажать ракеты на ножки, а подвешивать на канаты. Потому, что ножки весят 2 тоны, и плюс расход топлива чтобы этот вес носить. Если же у ракеты только небольшие крюки сверху, которыми она цепляется за канаты, то ракета будет легче. Кроме того канаты могут амортизировать спуск ракеты, если она спускается слишком быстро. См. ниже как аэрофинишёры тормозят приземляющиеся самолёты:




История падений Фалконов:

1)


2)


3)


4)

В статье идет речь о металлах как о топливе будущего.
Например такие широко распространенные элементы как железо или алюминий или магний: горят хорошо, в качестве ракетного топлива уже используются, переработка продуктов сгорания налажена, в отличие от водорода хранение несравненно проще.

Назад к паровой машине?

В декабре прошедшего года в Пекине на автобусной станции Xiaoying было открыто ультрабыстрое зарядное устройство по технологии Microvast, рассчитанное на зарядку 30 автобусов одновременно.


Компания Microvast базируется в Стаффорде, Штат Техас, США. Совместно с производителем коммунальной техники Foton и Государственной электросетевой корпорацией Китая (SGCC) Microvast построила терминал зарядки подвижного состава в районе Чаоян, Пекин, Китай.



Терминал Xiaoying, площадью 26,500 кв. м., является конечной станцией более 10 крупных маршрутов городских автобусов Пекина. Всего в терминале 25 зарядных устройств на 360 кВт и 5 зарядных устройств на 90 кВт.



Полный заряд каждого автобуса осуществляется за 10-15 минут. Зарядка проходит 2-3 раза в день, в зависимости от маршрутов, во время перерывов водителей.

PATH (аббр. от англ. Port Authority Trans-Hudson) — подземная железная дорога, соединяющая Манхэттен (центр Нью-Йорка) с городами Хобокен, Джерси-Сити, Гаррисон и Ньюарк в штате Нью-Джерси. Во время событий 11 сентября 2001 года станция Всемирный торговый центр (англ. World Trade Center) была разрушена. На ее месте в 2003 году была возведена временная станция, которая обеспечила непрерывность движения поездов на Манхеттен. Сейчас строится новая постоянная станция в составе транспортного комплекса, спроектированного архитектором Сантьяго Калатравой.



Временное здание станции Всемирный торговый центр, возведенное в 2003 году

Линии системы PATH проходят под рекой Гудзон и соединяют города Хобокен, Джерси-Сити и Ньюарк с Манхеттеном. В Манхеттене PATH имеет две конечные станции: «Всемирный торговый центр» в деловой части города и на станции «33-я улица» в Мидтауне. В Манхэттене, Хобокене и по большей части Джерси-Сити система проходит под землёй. Тоннели пересекают русло реки Гудзон по тоннелям, состоящим из чугунных тюбингов и построенным в начале ХХ века. Линия от Джорнал-сквер в Джерси-Сити до Ньюарка проходит в открытых выемках, на уровне поверхности земли и по эстакадам.


Несмотря на то что 65 процентов путей проходят под землёй и внешне система является своеобразным метрополитеном, Федеральная администрация железных дорог США считает эту систему железной дорогой, так как её наземный участок пути, от Джерси-Сити до Ньюарка, до недавнего времени сообщался с железнодорожными путями компании Амтрак. Несмотря на то, что некоторые станции PATH расположены рядом со станциями метро, пересадка между ними платная. Как и метро, железная дорога PATH функционирует круглосуточно.





Oculus - транспортно-пересадочный узел Всемирного торгового центра, создаваемый по проекту знаменитого испанского архитектора Сантьяго Калатрава. Центр обеспечит пересадку со станции PATH на 11 линий метро, городские автобусы, паромы и обеспечит связь с паркингами.




Создание проекта растянулось уже на 10 лет и повлекло за собой огромный перерасход денежных средств - сумма перевалила отметку в $ 4 млрд.



Новый хаб способен будет обслуживать до 200 000 пассажиров в сутки. Торговый центр площадью более 30 000 кв.м. займет 4 подземных этажа комплекса. Открытие комплекса запланировано на март 2016 года.



В строительстве комплекса использовано более 10000 тонн арматурной стали, залито более 45000 куб. м. бетона, возведено более 14000 тонн стальных конструкций, проложено более 35 км труб, установлено более 23000 кв. м. мрамора. Всего в строительстве комплекса задействовано более 2600 сотрудников.

Аннотация
В работе рассмотрены угрозы инфраструктурной безопасности современных мегаполисов и городских агломераций. Показаны пути их парирования созданием кластерной ресурсоснабжающей инфраструктуры с использованием принципов Умных сетей (Smart Grid). Показана возможность производства электроэнергии и тепла с использованием горячей воды, тёплых стоков, солнечной энергии без использования низкокипящих рабочих тел (НРТ), а также показана технология производства технической воды и воды питьевого качества с использованием загрязнённых сред, в том числе и путём вакуумной переработки канализационных стоков.

Необходимое предисловие
Данная работа, в связи с ограниченностью статьи, включает в себя только два направления. Первое – анализ глобальных рисков и угроз существующей цивилизации, о которых можно говорить и решать их или которые можно замалчивать, пока они не станут не решаемыми проблемами, с учётом рационального использования доступных сил и средств. Второе – практические аспекты защиты инфраструктуры населённых пунктов, путём органичного преобразования её в Умные сети, созданные с учётом глубокой разработки первого направления работ.
Что делать со сказанным здесь? Это дело читателя. Можно игнорировать, как делает ряд специалистов, понять и испугаться или же понять и начать совместно совершенствовать инфраструктуру, обеспечивающую среду нашего обитания. Что бы было легче принять решение посмотрим на Рис. 1. Мысленно отключим в городе электроснабжение и водопровод, засорим канализацию и пустим из неё в квартиры биогаз (нечем смывать отходы), отключим подачу тепла и перенесём город с широты и долготы Лондона на место Москвы, Минска, Киева или Алма-Аты.
Отметим, что в данной статье не рассматриваются иные выявленные угрозы, кроме тех, которые известны профильным специалистам, а также ранее рассматривались в опубликованных работах (см. список литературы), но sapienti sat (умному достаточно, лат., Плавт Т.М.)



Введение
Существующие общества, объединённые в государства современного типа, в которых преимущественно реализованы 3...5 и зачатки 6–го технологического уклада предъявляют высокие требования к стабильности ресурсоснабжения коммунальных и производственных потребителей. Учитывая, что города являются теми центрами жизнедеятельности общества, которые обеспечивают существующие уровень, тенденции и динамику его развития, а возможное поражение городов, в зависимости от его величины и интенсивности, может как ограничить, так и свернуть развитие общества и его существование на достигнутом уровне культуры, качество ресурсоснабжения городов является залогом существования обществ современного типа. В этой связи ключевым условием существования общества является сохранение городов и обеспечение их, в том числе, инфраструктурной безопасности. Высокая удельная концентрация в городах объектов человеческой культуры, к которым относятся коммунальные, производственные, административные и художественные объекты со своей стороны требует их бесперебойного функционирования, которое, в свою очередь, должно обеспечивается необходимыми ресурсами [2, с.419] (см. Рис. 2).


Ключевой угрозой является то, что с ростом механизации армий прослеживается неуклонный рост доли нонкомбатантов, погибающих в военных конфликтах. Например, гибель гражданского населения с периода Наполеоновских войн, с уровня единиц процентов, возросла до 15% к I Мировой войне (МВ), после чего увеличилась до 50% во II МВ и, в настоящее время, при так называемых военных конфликтах низкой интенсивности, достигает уровня 90...99% от всех погибших [3]. Причиной этому послужило перемещение боевых действий в города, обусловленное, особенно со второй половины XX по настоящее время включительно, преимущественным отказом геополитических противников от ведения конвенциональных войн с использованием, для достижения собственных целей, местных сил, нацеленных на вооружённую антигосударственную борьбу. В роли таких сил обычно выступают различные партизанские движения, террористические группировки и иные «незаконные бандформирования» [4, с.455], которым противостоят регулярные силы. В результате соотношения сил, которое, в большинстве случаев, не в пользу иррегулярных формирований, боевые действия смещаются в населённые пункты и приобретают черты террористической войны, приводя к указанной доле гибели нонкомбатантов в пределах 90...99%.
Рассматривая боевые действия низкой интенсивности и гибридные войны как систему, требующую оптимизации по фактору потерь, результирующему человеческие, экономические, культурные и иные потери, приходим к выводу, что для данного вида конфликтов необходима приоритетная защита гражданского населения в местах его проживания. Такая защита, в значительной мере, может быть реализована путём гарантированного обеспечения коммунальных и производственных потребителей необходимыми ресурсами в условиях деструктивных воздействий, основными или вторичными целями которых являются инфраструктурные объекты, такие как газопроводы, нефтепроводы, электрогенерирующие мощности, системы теплоснабжения, водоснабжения и системы канализации. Это подтверждает исследование негативных эффектов военных конфликтов последних десятилетий на территории стран Европы и Ближнего востока с высоким уровнем материальной культуры, где значительный ущерб, сопоставимый с ущербом от применения оружия по мирному населению, наносили вторичные и третичные последствия прекращения ресурсоснабжения крупных населённых пунктов.

Постановка задачи
Задача минимизации ущерба гражданскому населению, проживающему в современных населённых пунктах была сформулирована следующим образом: обеспечить гарантированное коммунальное и производственное ресурсоснабжение населённых пунктов в условиях террористической активности, военных конфликтов низкой интенсивности и гибридных войн в условиях, целенаправленного разрушения воюющими сторонами объектов инфраструктуры. Ключевыми условиями при разработке данной темы являлись следующие требования:

● устойчивость создаваемой системы ресурсоснабжения как к террористическим атакам, так и к разрушительным природным явлениям, в том числе геоклиматическим катастрофам локального и глобального характера;
● использование местных, в том числе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) при минимизации потребления поставляемых извне топливно–энергетических ресурсов (ТЭР) и электроэнергии;
● возможность внедрения автономных и энергоэффективных технологий и оборудования путём их органичного встраивания в существующие системы ресурсоснабжения населённых пунктов;
● экономическая эффективность автономных систем ресурсообеспечения, позволяющая обеспечить наличие рационального срока окупаемости в сравнении с существующими централизованными системами подачи ресурсов;
● возможность широкого внедрения автономных систем ресурсоснабжения в условиях активного противодействия монопольных поставщиков ресурсов коммунальному и промышленному секторам хозяйства.

Дополнительным внешним условием является то, что Россия – самая холодная страна в мире со среднегодовой температурой – 5,5 °С. Большое население (9 место в мире) при низкой его плотности (181 место в мире) обуславливают наличие протяжённой инфраструктуры, а обладание крупнейшими производственными и ресурсными базами требуют обеспечения проживания населения и ведения им хозяйственной деятельности на всей территории страны [5]. В этой связи основополагающим условием является гарантированное теплоснабжение, т.к. при отсутствии теплоснабжения на протяжении нескольких часов при отрицательных температурах наружного воздуха, может произойти обширное размораживание систем теплоснабжения, разрушение производственного оборудования и вымораживание жилья, что приведёт к тому, что населённый пункт перестанет быть пригодным к проживанию и ведению полноценной хозяйственной деятельности.
Исходя из поставленных требований, в качестве одного из базовых направлений работ по выявлению угроз и определению методов их нейтрализации, была начата работа по разработке устойчивой перспективной системы ресурсоснабжения, способной обеспечить существование городов в условиях чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Методология
Анализ комплекса потребляемых ресурсов, схематично приведённых на Рис. 2, был выполнен с использованием Теории ограничений (Theory of Constraints, далее – TOC), в частности – с привлечением инструментов барабан–буфер–верёвка для выявления «бутылочных горлышек» и безальтернативных видов ресурсов, с также применением «дерева перехода» для определения способов альтернативного резервирования ресурсов с использованием нетипичных систем их накопления («буфер»), а также альтернативных систем поставки («верёвка») и их способов потребления. В сокращённом виде, с учётом требований, указанных в части «Постановка задачи», данная работа описана в [2]. Результатом выявления «бутылочных горлышек» явилось такие ресурсы как ископаемый природный газ (ИПГ), тепловая энергия, коммунальное водоснабжение и коммунальное водоотведение [2, с.422]. Последующее применение инструмента «дерево перехода» позволило выявить ресурсы, приемлемая альтернатива которым отсутствует в рамках существующей в России системы ресурсоснабжения и технологий обеспечения жизнедеятельности населённых пунктов в условиях ЧС. Такими ресурсами являются тепловая энергия для нужд отопления [6; 7] и вода для нужд смыва канализационных стоков [8].
Отметим, что выявление критических ресурсов, само по себе, не отвечает на вопросы о том:

● каким именно образом может быть прекращена подача данных ресурсов в рамках существующей системы ресурсоснабжения;
● возможна ли такая модернизация системы теплоснабжения, при которой критический (безальтернативный) ресурс будет поставляться даже в случае ЧС, при которой данная или смежная система ресурсоснабжения будет целенаправленно выводиться из строя.


В соответствии с правилом Парето основные усилия были сконцентрированы на вопросах выявления уязвимостей существующей системы электроснабжения, способах её поражения, методах защиты системы электроснабжения и способах реконструкции как самой системы электроснабжения, так и системы теплоснабжения, для минимизации зависимости поставки тепла от наличия или отсутствия централизованно поставляемой электроэнергии [7]. В результате инструменты TOC: барабан–буфер–верёвка и «дерево перехода» были применены к системе электроснабжения, а общая методика поиска уязвимостей системы ресурсоснабжения и методик их парирования базировалась на встречном движении поиска как от анализа того, как и каким образом атакующая сторона может привести населённые пункты в нежизнеспособное состояние (сформулированные технические противоречия (ТП) и методика их решения в данной работе не рассматриваются), так и вёлся встречный поиск путей создания такой системы ресурсоснабжения, которая бы была устойчива в случае возникновения любых ЧС, физически не разрушающих населённый пункт (сформулированные ТП показаны на Рис. 4).
Необходимо отметить, что в ходе выполнения работ была проведена значительная работа по выявлению угроз современной нам цивилизации с высоким уровнем технического развития и достигнутым, даже в странах «третьего мира», достаточно высоким уровнем жизни и гражданских свобод, который никогда ранее не имел места в обозримой человеческой истории. В этой связи были проанализированы именно угрозы глобального характера позитивным достижениям современной цивилизации и пути их преодоления. Рассматриваемая здесь проблематика является частным случаем выполненных исследований применительно к безопасности населённых пунктов с учётом геоклиматических условий России.
Ветвь поиска путей защиты существующей инфраструктуры (Рис. 4). Главной полезной функцией (ГПФ) ТП №1 «Контроль за распределённой инфраструктурой» был выбран высокий контроль при низких затратах. При этом произошла конкретизация ТП №1, в результате чего было сформулировано ТП №2 «Приближение ключевых объектов распределенной инфраструктуры производства, транспорта и распределения ресурсов непосредственно к потребителю», а ГПФ ТП №2 – приближение ключевых объектов инфраструктуры к потребителям при низкой сложности подвода первичных ресурсов и отвода продуктов их переработки.
Для более глубокого понимания причин формулирования ТП №1 и №2, рассмотрим систему теплоснабжения населённого пункта, т.к. именно тепловая энергия для нужд отопления является производным ресурсом, зависящим от надёжности поставки первичных ресурсов, таких как ТЭР и электроэнергия (где электроэнергия также является производным ресурсом).
Система теплоснабжения населённого пункта, функционирующая в штатном режиме представлена на Рис. 5 (слева). При нарушении электроснабжения, вызванном происходит сбой в производстве и распределении тепла, показанный справа на этом же рисунке. Как видим из Рис. 5 (правая часть), теплоснабжение сохраняется только у тех потребителей, которые подключены напрямую к источникам тепла, одновременно обеспечивающим себя электроэнергией и способными работать в островном режиме (для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) такой режим работы обычно невозможен). Это приводит к необходимости защиты не только таких объектов, как воздушные линии электропередачи (ЛЭП), но и тепловых пунктов (ТП), таких как центральные ТП и индивидуальные ТП (ЦТП и ИТП).



Усилив ТП №2 получаем, что ключевой объект распределённой инфраструктуры должен сам себя обеспечивать необходимыми первичными ресурсами не выделяя отходов. Физическое противоречие (ФП) для ТП №2 заключается в том, что потребляемые ресурсы должны появляться в месте их потребления, при этом в процессе их использования (переработки) не должны появляться вредные отходы. Учитывая, что за прошедший год с написания статьи [9] были разработаны не только угрозы, но и пути их парирования (ТП №1 и №2), можем перейти к полученным результатам, рассматривающим способы гарантированного ресурсоснабжения населённых пунктов в части подачи тепла и воды для работы системы канализации.
При этом попутно рассмотрим вопрос целесообразности защиты непосредственно электросетей в их настоящем виде, т.к. может показаться, что именно на этой задаче необходимо сконцентрировать основные усилия. Только в России имеется более 3 млн. км. ЛЭП, большая часть из которых является ЛЭП воздушного типа, которые практически полностью беззащитны к актам вандализма, хищениям и терактам, что подтверждается многолетней практикой хищения километров высоковольтных проводов, а также периодическими разрушениями их опор, как для целей хищения металла, так и для целенаправленного нарушения электроснабжения [10].
Указанные уязвимости электросетевой инфраструктуры давно оценены военными, что привело к созданию с начала простейших боеприпасов, нацеленных на электрическое замыкание оголённых высоковольтных элементов электросетевой инфраструктуры, а в последующем – к созданию высокомощных излучателей электромагнитных импульсов, в габаритах, позволяющих устанавливать их в крылатые ракеты и нацеленных на поражение электрических и электронных устройств. Примером успешности применения такого оборудования явилось поражение более 70% электросетевой инфраструктуры на населённых сербами территориях экс–Югославии в 1999 году, где США успешно использовали кассетные графитовые бомбы CBU–94/102 «Blackout Bomb», оснащённые лёгкими и компактными суббоеприпасами BLU–114/B (Рис. 6) [5].


Успешность применения данных боеприпасов против Ирака в 1991 году, где было уничтожено 85% электросетевого хозяйства [11] превратила графитовые бомбы и иные виды схожего оружия в штатное средство поражения любого противника а следовательно – риск его применения необходимо учитывать при планировании развития и реконструкции инфраструктуры и разработке планов парирования ЧС. Тем более, что после применения таких суббоеприпасов требуется тщательная и сложная очистка поражённой территории, т.к. до полного удаления их нитей невозможно безаварийное включение электросетевого оборудования [5]. Высочайшая результативность применения таких боеприпасов привела к их разработке в ряде стран и есть все основания полагать, что они будут освоены в производстве и приняты на вооружение ведущими террористическими группировками которые успешно освоили и применяют не только эрзац–химоружие, такое как хлор, но и достаточно сложное оружие, как иприт и, предположительно, люизит [12].
Сама концепция уничтожения инфраструктуры была сформулирована в автобиографической работе ЛеМэем К.Е., в тот период занимавшим должность начальника штаба ВВС США: «... вбомбить в каменный век.» [сказано применительно к Северному Вьетнаму] [13], однако практика ковровых бомбардировок Германии и Японии зажигательными бомбами, унёсшая жизни на уровне полумиллиона мирных жителей, а также командование им операциями по ядерным бомбардировкам Хиросимы и Нагасаки (ещё на уровне 250 тыс. человек гражданского населения) не позволяют относиться к такому высказыванию как к конъюнктурному, а не как к стратегическому подходу [5].
Указанная концепция: «вбомбить в каменный век» была принята на вооружение практически во всех военных конфликтах, где участвовали и участвуют армии развитых стран, в связи с чем должна быть признана де–факто международным стандартом ведения боевых действий. И если пока в России существует мощная система противовоздушной обороны (ПВО), эффективное применение авиационных средств поражения (ракеты, бомбы, тяжёлые беспилотные летательные аппараты (БПЛА)) против отечественных электросетевых объектов представляется отдалённой перспективой, необходимость защиты их от диверсий с использованием в первую очередь, подготовленных террористических группировок, и, например, гражданских БПЛА, выдвигается на передний план. Этот риск увеличивают два основных фактора: гражданская война, на территории соседней Украины которая, безусловно, перекинется на территорию России в виде атак как минимум отдельных терактов, а также начало участия России в конфликте в Сирии, где наиболее опасным противником является крупнейшая террористическая группировка – Исламское государство (ИГ) [5].

Технологии гарантированного теплоснабжения населённых пунктов
Как видно из Рис. 7, подача электроэнергии необходима на теплогенерирующие объекты и на большинство ЦТП и ИТП. С учётом реализации в России количественного и качественного регулирования отпуска тепла данная задача являлась нетривиальной проблемой и была рассмотрена в работах [14–16]. На основе полученных данных удалось обосновать значимость данной работы перед профильными департаментами Правительства Москвы, в результате чего был объявлен конкурс на выполнение работ «Научное обоснование технических решений... для системы локальной выработки электроэнергии в ЦТП... с использованием распределяемой тепловой энергии...». В связи с организационными изменениями, произошедшими в ДепТЭХ (Департамент топливно–энергетического хозяйства города Москвы), данный конкурс был проведён Департаментом природопользования и охраны окружающей среды города Москвы [7, с.34–35].
Помимо этого был разработан комплекс технологий, позволяющих, даже без генерации электроэнергии сделать все существующие ЦТП (только в г. Москве их более 8 500 шт.) и крупные ИТП полностью энергонезависимыми и работоспособными при блэкаутах, проблема которых поднята в работах [17; 6 и 8] (Рис. 7).


Производство электроэнергии с использованием некипящих сред
Ключевой технологией гарантированного энергоснабжения является технология принудительного вскипания некипящих рабочих тел (РТ) в вакуумных энергоустановках. Разработанный вакуумный термодинамический цикл позволяет вырабатывать из горячего или тёплого энергоносителя, например из сетевой воды, подогретых стоков, с использованием солнечных коллекторов, электроэнергию и конденсат. Вакуумная энергетическая установка (Рис. 8) работает следующим образом: энергоноситель, поступает в испаритель (котёл), где, при необходимости, может осуществляться подвод энергии извне (ВИЭ: солнечный коллектор, биогаз и т.п. Рис. 9) [8].
В котле, над поверхностью стока, создаётся разряжение, вызывающее, при пониженном давлении, кипение энергоносителя. Образующийся водяной пар в смеси с выделяющимися растворёнными газами и иными летучими компонентами поступает в детандер (на Рис. 3 – турбогенератор), где он совершает работу по приводу нагрузки (электрогенератора). После детандера мятый пар поступает в сухую градирню, где он конденсируется. Полученный конденсат забирается насосом для дальнейшего использования, например для нужд водоснабжения.
Обогащёнными минерально–органический остаток, если в энергоустановку подаётся минерализованная вода, или же фильтрат на осушку, если для выработки энергии используются сточные воды или продукты их переработки, удаляются из установки. Отметим, что приведённая схема демонстрирует принцип работы энергоустановки, однако фактическая схема включает в себя ряд решений, охраняемых в режиме ноу–хау, а также патентуемых аппаратно–технологических аспектов, обеспечивающих выработку электроэнергии с КПД, указанным в Таблице 1. В этой связи на Рис. 8 представлена ранняя схема ТЭЦ, использовавшаяся для создания испытательного стенда.
Наличие конденсата позволяет решить вопрос как минимум гарантированного обеспечения работы системы канализации [2], а при его доочистке или при комбинации вакуумной энергоустановки со скоростным биогазовым комплексом (переработка стоков за 24 ч.) – решить вопрос питьевого водоснабжения [19].


*) Срабатываемый теплоперепад; **) Вырабатываемая электрическая мощность-нетто; ***) Электрический КПД-нетто установки; ****) Удельная выработка электрической мощности отнесённая к расходу теплоносителя.
Данная технология была апробирована на стендовой ТЭЦ при подаче горячей воды с температурой +80 °C при температуре в конденсаторе +30 °C. Образованный теплоперепад в 50 °C между температурами подвода и отвода тепла позволил получить перепад давлений до 43 кПа, использованный, посредством детандера, для привода нагрузки. Созданная стендовая установка не предусматривала проведения точных измерений, а предназначалась для проверки возможности опреснения загрязнённых вод с попутным производством электроэнергии без необходимости использования органического топлива. В этой связи рассмотрим расчетные параметры такой вакуумной энергоустановки (Таблица 1). Для сокращения объёма таблицы примем, что энергоноситель полностью состоит из воды, а его расход составляет 10 т./ч. [8].


В настоящее время ведётся создание опытной вакуумной энергоустановки по Рис. 9, предназначенной для работы как с чистыми, так и с загрязнёнными жидкими энергоносителями в диапазоне начальных температур +50...200 °C.

Выводы
Комплекс разработанных технологий, на базе существующих электрических, тепловых сетей, водопровода и канализации позволяет создать Умные сети, обеспечивающие кластерное резервирование ресурсоснабжения как минимум коммунальных потребителей. Характерной особенностью разработанных и отчасти апробированных решений является их простота, невысокая стоимость, возможность создания с использованием полностью отечественных комплектующих и технологий без риска использования комплектующих, которые могут подпасть под действие санкций. Возможность встраивания описанных решений в существующие сети позволяет производить постепенную модернизацию систем ресурсоснабжения, переходя от очаговой модернизации к её системной реализации [20], обеспечив повышение эффективности и прозрачности коммунального хозяйства [2; 21].
Важным аспектом является содействие научных и общественных организаций в проведении реконструкции городов России, т.к. энергетика, в особенности отечественные энергетика и смежные области, являются чрезвычайно инерционными системами, практически любые изменения в которых происходя в соответствии с известной поговоркой об атмосферном явлении и верующем мужчине.
В этой связи данная работа является не решением описанных задач а прологом к большой работе, которую целесообразно выполнить силами инновационного сообщества, частью которого является сообщество специалистов по ТРИЗ.

Литература
1. Hawkes J. London at Night // London: Merrell Publishers Ltd, 2010, 160p.
2. Велицко В.В. Ресурсосберегающая инфраструктура как условие сохранения населённых пунктов в условиях природных катаклизмов и террористических угроз // Новосибирск: Материалы II Всероссийской научной конференции с международным участием «Энерго– и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий», Институт теплофизики СО РАН, 24–26.03.2015., С.419–428
3. Степанова Е.А. Государство и человек в современных конфликтах // Международные Процессы, №1(16), январь–апрель 2008 г., C.29–40
4. Щагин Э.М. (ред.) Новейшая отечественная история. XX–начало ХХI в. Книга 2, в 2–х кн. (Изд. 2–е) // М.: Гуманитар, изд. центр ВЛАДОС, 2008, 560 с.
5. Велицко В.В. Сохранение систем теплоснабжения в случае зимнего блэкаута, на примере г. Москвы (Рукопись статьи. Находится в печати.) // 24.09.2015 г.
6. Велицко В.В. Надёжность обеспечения ресурсами системы теплоснабжения–условие выживания городов России // Проза.Ру, Свидетельство о публикации №215071501025, URL: http://www.proza.ru/2015/07/15/1025 (дата обращения: 15.07.2015)
7. Велицко В.В. Тепло–жизнь города, а его отсутствие… // Коммунальщик, №9, 2015. С.30–37.
8. Велицко В.В. Прямое использование некипящих термальных вод в вакуумных бесфреоновых энергоустановках // Материалы VI Международной конференции «Возобновляемая энергетика: проблемы и перспективы», Выпуск 5, Т. 2; Материалы VIII Школы молодых учёных «Актуальные проблемы освоения возобновляемых ресурсов», Махачкала: 2015, С.323–334
9. Велицко В.В. Выявление и нейтрализация угроз государственной безопасности с применением инструментария ТРИЗ на примере угроз инфраструктурного, технологического и юридического характера // Сборник докладов международной конференции «Инструменты создания инноваций для развития предпринимательства», М.: 14–15.11.2014, С.102–107
10. Власти Крыма назвали подрыв ЛЭП терактом // РИА – Новости, 20.10.2015, URL: http://ria.ru/incidents/20151020/1305220783.html (дата обращения: 22.10.2015)
11. CBU–94 «Blackout Bomb» BLU–114/B «Soft–Bomb» // Federation of American Scientists, 07.05.1999, URL: http://fas.org/man/dod–101/sys/dumb/blu–114.htm (дата обращения 20.05.2015)
12. ИГИЛ имеет производство химического оружия. Россия настаивает на расследовании – Запад противится // Moscow Every Day, 30.10.2015, URL: http://moscoweveryday.com/posts/5264/igil_imeet_proizvodstvo_khimicheskogo_oruzhiya_rossiya_nastaivaet_na_rassledovanii_zapad_protivitsya (дата обращения 20.05.2015)
13. LeMay C.E., Kantor M.K. Mission with LeMay: My Story // New York: Doubleday and Co., 1965, 565p.
14. Велицко В.В. Применение регулируемых термодинамических циклов для утилизации низкопотенциального тепла // М.: Сборник материалов V Конференции «ТРИЗ. Практика применения методических инструментов в бизнесе», 22–23.11.2013 г.
15. Велицко В.В. Нестабильные рабочие тела в высокоэффективных циклах тепловых двигателей, применяемых для нужд децентрализованного электроснабжения // доклад на V Конференции «ТРИЗ. Практика применения методических инструментов в бизнесе», 22–23.11.2013, URL: http://www.metodolog.ru/node/1786 (дата обращения: 14.04.2014)
16. Велицко В.В., Прохоров А.И. Автономные энергоустановки на местных видах горючих и возобновляемых источниках энергии, базирующиеся на адаптивном термодинамическом цикле и системе безнагнетательной циркуляции рабочего тела // Новосибирск: Материалы II Всероссийской научной конференции с международным участием «Энерго– и ресурсоэффективность малоэтажных жилых зданий», Институт теплофизики СО РАН, 24–26.03.2015, С.271–279
17. Велицко В.В. Концепция гарантированного энергоснабжения с использованием геотермальной энергии // Грозный: Сборник докладов Международной научно–практической конференции «GEOENERGY», 19–21.06.2015, С.32–45
18. Велицко В.В. Инфраструктурные уязвимости – угроза промышленности и населению России. Способы защиты электросетей, трубопроводной инфраструктуры и потребителей // М.: Презентация к докладу на Форуме–диалоге «Промышленная безопасность – ответственность государства, бизнеса и общества», Круглый стол №3 «Актуальные вопросы в области безопасности нефтегазового комплекса», 01–02.10.2015, 10с.
19. Чумаков А.Н., Велицко В.В. Система автономного функционирования экопоселений с использованием биоотходов // М.: Коммунальщик, №6, 2015 г., С.16–21
20. Прохоров А.И. Проблемы и перспективы государственной стратегии модернизации // Сборник научных докладов Конференции «Ломоносов 2012», М.: МГУ, 2012 г.
21. Чумаков А.Н. Альтернативная энергетика России на основе возобновляемых источников энергии. Аналитический отчет // М.: Autograff, 2008 г., 174 с.

Согласно новому докладу, опубликованному шведской аналитической компанией Berg Insight, европейский рынок интеллектуальных транспортных систем (ИТС) в сфере общественного транспорта быстро растет: его рыночная стоимость составляла €1.03 млрд в 2014 году и, как ожидается, достигнет €1.46 млрд в 2019.
Массовое увеличение данных, доступных для компаний, работающих в сфере общественного транспорта, будет ключевым направлением программы выставки и конференции IT-TRANS 2016, которая пройдет 1-3 марта 2016 г. в Карлсруэ, Германия. Эксперты отрасли из множества стран соберутся, чтобы понять, как сфера общественного транспорта может использовать внушительное количество данных, доступных для него, чтобы улучшить обслуживание клиентов, улучшить качество услуг и операций, а также повысить доходы.




Вот некоторые темы, которые будут обсуждаться на IT-Trans:

- Данные для «умных» сервисов и предприятий
- Мобильные приложения
- ITCS (управление интермодальными системами перевозок)
- «Умные» города
- Интегрируемые платформы повышения мобильности
- Информационная безопасность
- Платежные системы и сервисы



IT-Trans представляет IT решения для общественного транспорта. Участники и посетители выставки стремятся к введению и разработке инноваций, для современного, эффективного и привлекательного городского транспорта. IT-Trans проводится уже более 15 лет и неизменно привлекает к участию ведущих экспертов в области организации общественного транспорта.
Тот факт, что более 50% населения мира живут или работают в городских условиях весьма наглядно подчеркивает важность правильной организации общественного транспорта для обеспечения мобильности, а это требует использования самых современных информационных технологий и оборудования, таких как бесконтактные билеты, системы определения местонахождения в реальном времени и это далеко не все.


А вот некоторые примеры IT-продуктов, которые продвигаются сегодня и будут представлены на предстоящей выставке в марте:


Trapeze заключила контракт с Arriyadh Development Authority (Саудовская Аравия) на запуск системы контроля и управления общественным транспортом 22 новых автобусных маршрутов. В этом же году в Цюрихе Trapeze запустила новый инструмент диспетчеризации - LIO-IDS (интеллектуальной системы принятия решений).



Calypso, которая уже представила системы продажи билетов «Triangle» для операторов общественного транспорта в Бельгии - STIB (Брюссель), SNCB (Бельгийские железные дороги), De Lijn (Фландрия) и TEC (Валлония), объявила, что в начале 2016 года она также запустит это же решение во французском регионе Nord Pas de Calais.



Система управления депо PSI Transcom GmbH была успешно запущена в этом году в парках муниципальной транспортной компании Познани (MPK), к слову, система включает в себя 320 автобусов и 223 трамвая. В Rheinbahn в Дюссельдорфе, система привела к впечатляющим показателям экономии: на 25% меньше маневровых движений в депо.

В большом зале с высоким потолком за рядами с компьютерами сидят операторы в желтой униформе. Они следят за происходящими изменениями на большом экране, растянувшемся вдоль всей огромной стены перед ними. Контроль производится в режиме реального времени, 24 часа в сутки, 365 дней в году. В центральной части консоли расположена огромная интерактивная схема - мы находимся в главном "центре управления полетами" Гонконгского метрополитена, Hong Kong's MTR Super Operation Control Center (Super OCC). В течение дня на большом экране показывается движение поездов на каждой линии, а также ситуация на каждой платформе каждого пути.


По состоянию на начало 2015 года Гонконгское метро насчитывает 258,4 км путей и 172 станции, включая 68 станций скоростного трамвая. Ежедневный пассажиропоток составляет более 5 млн пассажиров в день. Метро работает 20 часов в сутки и осуществляет более 8000 рейсов в день - при этом, по данным компании, уровень пунктуальности составляет 99,9%. Чем же обеспечена такая пунктуальность? Чтобы это понять надо попасть в центр управления в полночь.



В это время последний поезд гонконгской подземки отправляется в депо, и в дело вступает десятитысячная армия ремонтных рабочих, чьи действия координирует искусственный интеллект (ИИ). Алгоритмическая система искусственного интеллекта следит за функционированием всего метрополитена, определяя наиболее важные задачи технического обслуживания и распределяя ремонтные бригады соответствующим образом. Например, поврежденный путь на севере Гонконга получит приоритет перед плановым выравниванием рельс в других районах города.



При этом, разумеется, если ИИ-система упустит ту или иную проблему, обслуживающий персонал сможет внести необходимые коррективы.

Компания MTR Corp., создавшая ИИ-систему для подземки в Гонконге, планирует внедрить ее в Пекине, Лондоне, Сиднее и ряде других городов во всем мире. Тем временем система, развернутая в Гонконге, демонстрирует связь людей, процессов, данных и физических предметов в действии. Датчики, установленные вдоль путей, на стрелках и семафорах, генерируют гигабайты данных, которые подвергаются анализу в реальном времени. Это позволяет делать практические выводы и принимать хорошо продуманные решения. После этого в дело вступают люди и процессы.

Небольшой пафосный ролик:



Ремонтники знают наверняка, где и когда требуется их вмешательство, и при этом не тратят время на согласование графика работ или выбор приоритетных задач. Кроме того, ИИ-система следит за уровнем шума, автоматически обеспечивая соблюдение местных правил относительно тишины в ночное время.

В первой половине 2014 года, система работала 120 дней подряд без единого промедления (не более 8 минут). При этом, на решение ежедневных проблем в среднем в центре управления тратят от одной до двух минут.



Каждый год на техническое обслуживание, модернизацию и реконструкцию в систему инвестируется около 5 млрд гонконгских долларов ($ 645 млн) - это рекордное количество среди остальных городов во всем мире.



"Соединение всех линий в одном центре управления - очень важный момент", говорит операционный руководитель группы MTR, Jacob C. Kam. "Ведь если на одной линии сбой - на других линия мы должны компенсировать потерянное время"

Словом, гонконгский метрополитен –образцовый пример согласованной работы машин и людей.