Двигун здатний виробляти сотні міліватів на квадратний метр, і вчені вже працюють над практичними застосуваннями. Земля буквально пронизана енергією, і ще від найдавніших етапів розвитку науки — Фалес Мілетський, якого вважають першим ученим у західному світі, досліджував природу статичної електрики ще в VI столітті до н. е. — інженери знаходили нові й дивовижні способи використати цю енергію. З часом ці методи включали все: від водяних коліс і двигунів внутрішнього згоряння до вітрових турбін і ядерних реакторів.
Продовжуючи цю багатовікову традицію, науковці з Каліфорнійського університету в Девісі розробили різновид двигуна Стірлінга — вперше створеного видатним інженером Робертом Стірлінгом у 1816 році як конкурента паровим машинам — який генерує енергію, використовуючи різницю температур між Землею та відкритим космосом. Деталі цього вражаючого винаходу опубліковані в журналі Science Advances..
Двигуни Стірлінга працюють завдяки циклічному нагріванню певного газу, перетворюючи теплову енергію на механічну. На початку XIX століття парові машини мали неприємну властивість вибухати (що могло призвести до смерті, каліцтва або серйозних опіків). Оскільки вибух у двигуні Стірлінга неможливий, його вважали безпечнішим способом отримання енергії, але, на жаль, він просто не виробляв достатньо потужності.
«Ці двигуни дуже ефективні за незначної різниці температур, тоді як інші типи двигунів працюють краще за великої різниці та можуть виробляти більше енергії», — пояснив Джеремі Мандей, співавтор дослідження з UC Davis. — «Якщо просто поставити його на стіл, він не вироблятиме енергії, бо всі його частини матимуть однакову температуру».
Тож Мандей разом із аспірантом Трістаном Деппом задумалися: чи можна під’єднати двигун Стірлінга до нелокального температурного градієнта? Іншими словами, чи може двигун бути радіаційно пов’язаний із холодом космічного простору — або хоча б нічного неба? Як виявилося, так.
У цьому демонстраційному дослідженні Мандей і Депп розмістили двигун Стірлінга — фактично поршень, що обертає просте маховикове колесо — на панелі, яка працює як тепловипромінююча антена. Верхня частина панелі «з’єднується» з нічним небом і охолоджується, тоді як нижня утримує тепло землі. Різниця температур між цими пластинами приводить у рух двигун, виробляючи понад 400 міліватів потужності на квадратний метр. Двигун може працювати і вдень, і вночі, що робить його чудовим доповненням до сонячної енергетики.
Автори зазначають, що удосконалення матеріалів — вакуумний теплоізоляційний корпус, більша контактна поверхня, а також застосування матеріалів із високою теплопровідністю, таких як мідь — можуть підвищити ефективність. Крім того, саму панель можна оптимізувати: розмістити біля джерел теплових втрат (що збільшить різницю температур і, відповідно, потужність двигуна) або просто забезпечити роботу в максимально сприятливих умовах (низька вологість і ясне нічне небо).
Хоча багато чого змінилося з часів Стірлінга, одне залишилося незмінним: цей тип двигуна не призначений для енергоємних застосувань. Але це зовсім не означає, що він непрактичний.