Инженеры создали двигатель, который генерирует энергию ночью, используя холод космоса

Профессор инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе Джереми Мандей разработал экспериментальный двигатель, который может генерировать механическую энергию из разницы температур между Землей и глубоким космосом, если его разместить на улице ночью. Устройство, тип машины, называемый двигателем Стирлинга, можно использовать, например, для вентиляции зданий или работы вентиляторов в теплице ночью. Автор: Марио Родригес / UC Davis

Инженеры Калифорнийского университета в Дэвисе создали устройство, которое производит механическую энергию ночью, используя разницу температур между теплом Земли и экстремальным холодом космического пространства. В будущем такая система могла бы помочь вентилировать теплицы и другие здания без использования топлива. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Устройство основано на двигателе Стирлинга — типе машины, предназначенной для преобразования тепла в механическое движение. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, которым для эффективной работы требуется большой перепад температур, двигатели Стирлинга могут работать на гораздо меньших разницах в нагреве. Джереми Мандей, профессор электротехники и вычислительной техники в UC Davis и соавтор исследования, объяснил, что температурный контраст может быть таким же скромным, как между горячей чашкой кофе и окружающим воздухом.

«Эти двигатели очень эффективны, когда существуют лишь небольшие перепады температур, тогда как другие типы двигателей работают лучше при больших перепадах и могут производить больше энергии», — сказал Мандей.

В типичной установке одна сторона двигателя Стирлинга поддерживается в тепле, а другая охлаждается. Температурный контраст приводит в движение поршень, который, в свою очередь, производит механическую энергию.

«Если вы просто поставите его на стол, он не будет производить энергию сам по себе, потому что все стороны имеют одинаковую температуру», — отметил Мандей.

Использование глубокого космоса в качестве холодного резервуара

Обычно разница температур создается путем нагрева одной стороны двигателя с помощью источника топлива. Вместо сжигания топлива Мандей и аспирант-исследователь Тристан Депп изучили, можно ли связать холодную сторону с чем-то гораздо более холодным и далеким: с глубоким космосом.

«Ему фактически не нужно физически касаться космоса, он может просто взаимодействовать с ним радиационно», — пояснил Мандей.

В ясную прохладную ночь тепло естественным образом излучается от вашего тела в сторону неба, из-за чего голова кажется холоднее. Команда стремилась использовать тот же эффект.

В их конструкции простой двигатель Стирлинга (по сути, поршень, приводящий маховик) размещен на панели, которая действует как антенна, излучающая тепло. Вся система находится на улице ночью. Земля обеспечивает тепло для одной стороны двигателя, в то время как панель излучает тепло вверх, эффективно соединяя другую сторону с холодом космоса.

Ночные эксперименты показывают многообещающие результаты

После года ночных испытаний исследователи обнаружили, что компактное устройство может генерировать не менее 400 милливатт механической мощности на квадратный метр. В демонстрациях двигатель напрямую приводил в действие небольшой вентилятор. Он также был подключен к небольшому электродвигателю для выработки электрического тока.

Эти результаты показывают, что из ночного неба можно получать значительное количество энергии. По словам Мандея, этот подход лучше всего работает в регионах с низкой влажностью и постоянно ясным небом. В будущем эта технология может помочь вентилировать теплицы или жилые здания без использования традиционных источников энергии.

Калифорнийский университет в Дэвисе подал предварительный патент, связанный с этим изобретением.

Источники:

Материалы предоставлены Калифорнийским университетом в Дэвисе.

Тристан Дж. Депп, Джереми Н. Мандей. Генерация механической энергии с использованием фонового излучения Земли. Science Advances, 2025; 11 (46) DOI: 10.1126/sciadv.adw6833