Цивилизация пружин
Прислали ссылку на лонгрид на хабре. Если ещё не читали, могу рекомендовать.
https://habr.com/ru/post/437910/
Там в основном про то, что человечество ещё очень нескоро сможет создать достаточно компактный и лёгкий аккумулятор (источник) энергии. Потому что минимальные габариты / масса такой "ёмкости" упираются в некую фундаментальную сущность - силу электромагнитного взаимодействия электрона с ядром атома и конечное количество валентных электронов в единице материи. Очень грубо данную величину, то есть максимально теоретически возможное количество энергии, которое может быть запасено в одном килограмме какого-либо инженерного устройства, можно очень грубо оценить по величине отношения предельного давления к плотности материала, из которого оно изготовлено. Под "предельным давлением" здесь понимается такое давление, при котором материал ещё не выходит из зоны упругих (обратимых) деформаций.
При этом не имеет большого значения, что именно это за устройство: хоть пружина, хоть баллон с газом, хоть вакуумный конденсатор, хоть обыкновенная батарейка. Выгоднее остальных выглядят гипотетические супермаховики из всяких экзотических материалов типа графена или бора. Которые чисто теоретически могут выдать до 100 МДж/кг запасённой энергии. Но всё равно это ни о чём по сравнению с ядерными или термоядерными реакциями. А самые технологически доступные на сегодняшний день мобильные аккумуляторы / источники энергии - химические, могут выдать не более 14 МДж/кг. Здесь имеется в виду сжигание ископаемого топлива. Которое упирается ровно в то же самое фундаментальное ограничение касательно электромагнитного взаимодействия электрона с ядром.
Вот и получается, что [термо]ядерных штучек-дрючек человечество боится, и правильно делает. Потому как до сих пор не научилось ни ремонтировать собственную ДНК, ни очищать биосферу от последствий вероятных аварий / вооруженных заварушек. А всё остальное даже рядом не стояло в плане энергетической плотности (которая МДж/кг).
Конечно, мы можем плюнуть на поиск более компактных вместилищ энергии и просто "взять молоток побольше". То есть установить на нашу самоходную повозку побольше баков / батареек. Подстава в том, что при этом уменьшится полезная нагрузка / грузоподъёмность. Значит придётся ставить двигатель помощнее. Который будет потреблять ещё больше энергии. Которую нужно где-то запасать. То есть заливаем ещё больше горючки. Которую тоже надо везде с собой таскать. Значит нужна более прочная / массивная / дорогая несущая рама / оболочка. И ещё мощнее двигатель. Ну и так далее.
Автор статьи сделал занятное наблюдение. Если мы берём экономически оправданную транспортную систему с автономным ходом, то она будет перевозить столько же полезного груза, сколько весит сама. Причём, это правило распространяется на любой вид транспорта от лошади до ракет, и даже на биологические организмы. Тут надо оговориться, что мы не берем экстремальные случаи типа муравьёв, транспорт с внешней подпиткой энергией навроде поездов и супер-дорогие решения за стопицот мильярдов баксов. Имеется в виду некая "средняя температура по больнице", с учетом статистических погрешностей и отклонений.
А я всё иногда думал бессонными ночами, почему же до сих пор не создали супермощную убер-батарейку типа "этака" из романов Стругацких. И до сих пор жгём нефтепродукты, как и сотню лет тому назад. А тут вон оно чё, Михалыч. Получается, выше, чем тебя может подкинуть пружинка, особо не подпрыгнешь. За разумные бабки, понятное дело. Так что изобретай, не изобретай...
То есть, получается, на сегодняшний день есть только три более-менее разумных выхода из ситуации.
- Создавать агрегаты с внешним подводом энергии: поезда, трамваи, гиперзалупы, катапульты рельсотроны и всё вот это вот.
- Развивать бананоматериалы с идеальной внутренней структурой и максимальными значениями соотношения "прочность/плотность" для последующего создания супермаховиков.
- Пытаться оседлать космический термояд с утилизацией большего количество поставляемой солнышком энергии и последующей её доставкой куда надо по проводам и трубопроводам.