Автор оригинала: Julian David Hunt. Использование реактивного потока для устойчивой транспортировки грузов и водорода на дирижаблях и воздушных шарах. Сектор морского судоходства является основным источником выбросов CO₂, и ожидается, что в ближайшие десятилетия эта цифра будет расти. С целью сокращения выбросов в этом секторе это исследование предлагает использование реактивного потока для транспортировки комбинации груза и водорода с использованием дирижаблей или воздушных шаров на высоте 10–20 км.

Реактивные течения текут в средних широтах преимущественно в направлении запад-восток, достигая средней скорости ветра 165 км / ч. Используя эту комбинацию высокой скорости ветра и надежного направления, наполненные водородом дирижабли или воздушные шары могут нести водород с меньшими потребностями в топливе и более коротким временем полета по сравнению с обычным судоходством.

Реактивные потоки на разных высотах в атмосфере использовались для определения наиболее подходящих круговых маршрутов для глобальных путешествий на дирижаблях. Кругосветное путешествие займет 16 дней в Северном полушарии и 14 дней в Южном полушарии. Транспортировка водорода реактивным потоком из-за более низкого энергопотребления и более короткого времени доставки груза, а также доступа к городам, расположенным далеко от побережья, могла бы стать конкурентоспособной альтернативой морским перевозкам и танкерам для перевозки сжиженного водорода в развитии устойчивой водородной экономики будущего.

На транспортный сектор приходилось 23% общих антропогенных выбросов CO₂ в 2013 г. Из них 3% выбросов пришлись на обычные суда в 2012 году, и ожидается, что выбросы CO₂ увеличатся на 50–250% с 2012 по 2050 год. Существует несколько альтернатив для сокращения выбросов от судоходства, таких как снижение скорости судов, использование энергии ветра, улучшение общей логистики и переход на водород, производимый с использованием возобновляемых источников энергии.

В последние годы требование снизить потребление энергии и выбросы CO₂ увеличило внимание исследователей и инвесторов к дирижаблям как альтернативе морскому транспорту. Дирижабли появились в первой половине 20-го века до того, как обычные самолеты стали использоваться для перевозки грузов и пассажиров на большие расстояния. Однако их использование в грузовом и пассажирском транспорте было прекращено по нескольким причинам, например, из-за опасности взрыва водорода, из-за их более низкой скорости по сравнению с самолетами, отсутствия прогнозов погоды во время взлета и посадки, а также повышение доступности дешевого нефтяного топлива, что снизило стоимость обычного воздушного транспорта и предложило удобную, более быструю и безопасную альтернативу для перевозок на большие расстояния.

Учитывая необходимость достижения целевого показателя потепления на 1,5 °C, установленного в Парижском соглашении, и ожидаемого роста морских перевозок, дирижабль привлекает все большее внимание по мере появления новых материалов и значительных улучшений в прогнозировании погоды. Дирижабли использовались или предлагались для использования в военных целях, в качестве высотных платформ для исследования других планетных тел, для наблюдения и фотографирования, для стратосферного туризма, соревновательные гонок, рекламы, а также выброса частиц в стратосферу для уменьшения приходящей солнечной радиации. Еще одна важная область исследований и инвестиций – использование дирижаблей для перевозки грузов, таких как доставка еды и гуманитарной помощи.

В настоящее время ведется несколько исследований дирижаблей. Например, разработка новых конструкций, анализ динамики работы дирижаблей, взлета в стратосферу с использованием энергии крыла, влияние тепловых изменений траекторий подъема и спуска, анализ новых материалов для строительства дирижаблей, таких как аэрогель, который недавно был опубликован в качестве предложения для альтернативных силовых установках, снижении лобового сопротивления с оптимизацией формы, и экспериментальных исследованиях, создании наддува на высотных дирижаблях и кондиционировании воздуха. Кроме того, считалось, что дирижабли должны быть беспилотными, чтобы снизить риск несчастных случаев со смертельным исходом, особенно если дирижабль использует водород для плавучести.

Исследования, связанные с энергетикой, также были разработаны с акцентом на дирижаблях на солнечных батареях, возобновляемых источниках энергии, дирижабли с приводом от двигателя работающего на водороде, высотное производство энергии ветра с помощью дирижаблей, солнечные турбинные электростанции с плавающими солнечными дымоходами, альтернативы накопления энергии для дирижаблей с регенеративными топливными элементами (RFC) и влияние высоты на производительность энергетической системы.

В других исследованиях также рассматривался выбор лучших маршрутов дирижаблей с целью снижения расхода топлива с учетом ранее выбранных пунктов назначения. Дирижабли, летящие в реактивном потоке, могут снизить выбросы CO₂ и потребление топлива для перевозки водорода и грузов, поскольку реактивный поток сам будет вносить вклад в большую часть энергии, необходимой для перемещения дирижабля между пунктами назначения.

Одним из примеров использования реактивного течения для высокоскоростной транспортировки являются гонки на воздушном шаре. В последнем кругосветном рекорде на воздушном шаре был использован воздушный шар Розьера, который построен по схеме комбинированной плавучести, где взлет зависит как от газообразного гелия, так и от повышения температуры за счет сжигания пропана. Пропан используется для изменения высоты воздушного шара для достижения соответствующей скорости и направления ветра, чтобы достичь конечного пункта назначения в кратчайшие сроки. Мировой рекорд кругосветного плавания на воздушном шаре в течение 11 дней был установлен в 2016 году россиянином Федором Конюховым в Южном полушарии. Широта аэростата менялась от −27 до −60 °.

В этой статье оцениваются лучшие маршруты использования реактивного потока для продвижения дирижаблей для создания будущего, экологически чистого и устойчивого сектора грузовых и водородных перевозок на большие расстояния. Статья состоит из пяти разделов.

В разделе 2 представлены проблемы и преимущества использования водорода в дирижаблях.

Раздел 3 представляет методологию, принятую для поиска оптимальных маршрутов для дирижаблей, толкаемых реактивным потоком.

В разделе 4 представлены результаты этой статьи, которые включают время в пути из одного города в другой с дирижаблями в северном и южном полушариях.

В разделе 5 обсуждаются важные вопросы, связанные с дирижаблями и реактивными течениями.

Раздел 6 завершает статью.