Природные катаклизмы происходят все чаще, становятся все интенсивнее, и с каждым разом их все труднее предсказать. Тем не менее развитие технологий позволяет отследить угрозу до того, как она приобретет серьезный масштаб, смягчить удары природных сил и пережить любую катастрофу с минимальными потерями.

Беспилотники-наблюдатели собирают данные о торнадо
Усовершенствованные системы GPS позволяют предугадать наводнения и землетрясения
Системы наблюдения за волнами предсказывают наводнения, вызванные ураганами
Вулканические датчики определяют уровень газов, выделяющихся перед извержением и во время него
Система предупреждения цунами позволяет увеличить предсказания катастрофы
Подводные планеры собирают данные, помогающие предупредить грядущий ураган

1. Предсказание

Технологии предсказания природных катаклизмов — от датчиков на океанском дне до спутников на земной орбите — совершенствуются с каждым днем. Если предупредить людей за несколько часов до несчастья, а не за несколько минут, как нередко происходило в прошлом, можно спасти огромное количество жизней.

Совершенствование системы GPS

Система глобального позиционирования сама по себе — мощный инструмент раннего предсказания, а при синхронизации со специализированными датчиками ее способности многократно возрастают. В июле 2013 года команда, возглавляемая Иегудой Боком, специалистом по борьбе с природными катаклизмами из Океанографического института Скриппса (Сан-Диего, Калифорния), скомбинировала датчики водяного пара с системой GPS, чтобы заранее предсказывать наводнения. Оборудовав 17 метеорологических и GPS-станций акселерометрами, группа Бока научилась определять, где, когда и как может произойти землетрясение. Система, установленная в разломе Сан-Андреас, позволяет предсказать коллапс земной поверхности за несколько минут до его начала.
Охотник на астероиды
Телескоп B612 Sentinel будет вращаться вокруг Солнца по орбите, аналогичной орбите Венеры, и получать инфракрасное изображение достаточно широкого сектора пространства, обнаруживая астероиды, способные нанести ущерб Земле.
Вулканические сенсоры

Силиконокарбидные сенсоры, способные противостоять температурам до 900 °C, в ближайшем будущем будут установлены внутри вулканов для наблюдения за содержанием в воздухе диоксида углерода и оксида серы (IV) — изменение этого уровня свидетельствует о приближающемся извержении. Беспроводные трансмиттеры, в реальном времени передающие информацию ученым, позволят поднять тревогу максимально рано.

Системы наблюдения за волнами

Стена воды, движущаяся к берегу под воздействием урагана, может принести значительно больший ущерб, чем сам ураган. За 48 часов до момента, когда ураган достигает берега, специалисты Геологической службы США устанавливают датчики уровня воды и барометрического давления на пирсах, мостах, прибрежных скалах — это позволяет предсказать время прихода волны и ее разрушительную силу.

Беспилотники против смерча

Торнадо крайне сложно засечь с помощью радара, поэтому возникает необходимость непосредственного наблюдения «изнутри» — это позволяет исследовать воздушную стихию. Лаборатория Джейми Джейкобса (Оклахома) разрабатывает беспилотные аппараты, способные «охотиться» на торнадо. Беспилотники оснащены камерами и сенсорами, определяющими температуру, давление и влажность воздуха. Представленная прошлым летом новая модель умеет также сбрасывать «десант» — оснащенные парашютами компактные сенсоры-зонды, способные составить вертикальную «карту» смерча. Используя полученную с сенсоров информацию, ученые приближаются к ответу на вопрос, каким образом ураганы превращаются в торнадо, при этом смерч можно будет предсказать не за 14 минут до его начала (как сегодня), а за час и раньше.

Система предупреждения цунами

Японская программа DONET по предупреждению землетрясений и цунами — это 20 подводных наблюдательных пунктов, оборудованных сейсмометрами и акселерометрами для измерения сдвигов в земной коре, а также датчиками давления для предварительного обнаружения очагов цунами. Если сравнивать подводную систему с наземными аналогами, DONET способна обнаруживать землетрясения раньше на 8 секунд, а цунами — на целых 10−20 минут. К 2015 году система расширится еще на 11 «обсерваторий».

Подводные планеры

Автономные подводные планеры Slocum Gilder также могут помочь в предсказании ураганов. Разработанные компанией Teledyne Webb Research океанские дроны плавают под водой по концентрическим траекториям, погружаясь на глубину до 1000 м и собирая данные о температуре воды и подводных течениях. Информация поступает для обработки базирующимся на берегу исследователям.

Защита

Массивные строительные конструкции, гибкая инфраструктура, современные материалы — все это позволяет минимизировать угрозу ураганов и землетрясений, а также ускоряет восстановление поврежденных районов. И конечно, сохраняет тысячи жизней.

Противосмерчевые окна

Три года тому назад торнадо прошелся по территории регионального медицинского центра Святого Иоанна в Джоплине (штат Миссури). Больница была восстановлена — после ремонта она получила новые окна, способные выдержать ветер, движущийся со скоростью до 111 м/с и несущий с собой различные объекты. Окна, разработанные компанией Architectural Wall Systems, значительно толще и более гибки, нежели обычные, а специальное покрытие делает их небьющимися.
Абсорбирующие улицы
Помимо отвода водных потоков посредством переполненных стоков и канализационных структур, городские мостовые способны впитывать воду, чтобы «избавиться» от нее позже. Для этого пористый асфальт или плитка должны быть проложены слоями песка и каменной крошки.
Противообледенительные системы

Виктор Петренко, сотрудник Дартмутского колледжа, нашел способ уменьшить энергетические потери, связанные с последствиями ледяных штормов, при помощи очень простых средств вроде алюминиевой фольги и автомобильного аккумулятора. Петренко предложил оснащать линии электропередач переключателями, периодически повышающими сопротивление проводов: благодаря этому выделяется тепло, превращающее снег и лед обратно в воду. Энергетические затраты на такой периодический процесс составляют не более 1% от идущей по проводам электроэнергии, причем используется система в течение считаных минут в день. Петренко уже успешно протестировал свою новацию в России.

Ветрогенераторы

Массивные прибрежные ветрогенераторы могут существенно снизить интенсивность урагана, нарушая естественное движение воздушных потоков и отбирая у шторма энергию. Процесс уже исследован путем компьютерной симуляции — дело только за реализацией. Исследователи утверждают, что линия из 78 000 ветрогенераторов могла бы снизить скорость урагана «Катрина» до 150 км/ч (с 280), а высоту поднятых волн — на 79%.

Водные ворота

В течение многих лет наиболее действенным способом борьбы с наводнениями были заграждения из мешков с песком. Фирменная технология Water-Gate, использующая в качестве основного материала брезент, позволяет заменить сотни мешков с песком, при этом сдерживая воду глубиной до 2 м на ширине до 150 м. Одна сторона системы закрепляется на земле, в то время как вторая разворачивается по вертикали в зависимости от подъема уровня воды.
Гибкий бетон
Основное свойство бетона — это жесткость, а вовсе не гибкость. Тем не менее, будучи смешанным с волокнами поливинилового спирта, бетон становится в 400 раз эластичнее. Подобный материал уже используется при строительстве зданий и плотин в Японии и Новой Зеландии, что позволяет эффективно противодействовать землетрясениям.

2. Реагирование

Сегодня специалисты, первыми сталкивающиеся с последствиями катаклизмов, экипированы значительным количеством высокотехнологичных устройств.

Пожарные беспилотники

Стихийные пожары могут быть непредсказуемы. Беспилотные самолеты способны отслеживать движение пламени в режиме реального времени, предоставляя пожарным службам и спасателям важнейшую информацию. Ученые, работающие в Квинслендском университете (Австралия), создали компактный БПЛА, предназначенный именно для мониторинга пожаров. Недорогие, оборудованные сенсорами беспилотники могут быть распределены по значительной территории и умеют снимать данные температуры, влажности и других показателей, влияющих на распространение пламени. А в 2012 году специалисты Аляскинского университета в Фэрбанксе выжгли несколько тысяч акров травянистых полей для тестирования квадрокоптера Aeryon Scout. Оборудованный камерами (обычными и инфракрасными) и другими сенсорными системами, Scout собирал данные о динамике распространения пламени и движении дыма — по результатам их анализа пожарные могли предсказать дальнейшее поведение стихии. Дым осложняет поиск эпицентра пожара. Сенсор, разработанный немецкими исследователями, определяет движение пламени по источаемой им микроволновой радиации. Будучи установленным на беспилотном аэростате, сенсор «пробивается» сквозь листву и дым, фиксируя очаги огня диаметром пять и более метров.
Барьер для цунами
Разработанная датскими инженерами из компании Van den Noort Innovations система Twin-Wing Tsunami Barrier состоит из двух стальных стен высотой 9 и 13 м. До прихода цунами они находятся в сложенном состоянии. Внутренняя стена снижает скорость отката прибрежных вод в море, в то время как наружная мешает морской волне достигнуть берега. Разработка, успешно протестированная в лабораторных условиях, будет установлена в Токио.
Сеть в рюкзаке

После того как в ноябре прошлого года по Филиппинам прокатился тайфун Хайян, фонд компании Vodafone развернул в зоне бедствия 100-килограммовую мобильную систему, позволившую жертвам тайфуна совершить более ста тысяч звонков и отправить 1,4 млн SMS-сообщений своим близким — и это в условиях полного обрыва стационарных систем связи! В настоящее время компания привела систему к версии Instant Network Mini — десятикилограммовому устройству, умещающемуся в рюкзаке. Спутниковая система позволяет совершать звонки в радиусе 100 м от рюкзака, причем звонить могут одновременно пять человек (количество SMS практически не ограничено). Навигационные огни Нью-йоркская компания Lumi Solair разработала и представила независимую от внешних источников систему дорожного освещения, позволяющую организовать движение в экстремальных условиях без размещения полицейского поста на каждом перекрестке. Система была протестирована в округе Монмут (Нью-Джерси). Навигационные огни заряжаются от солнечной энергии и от одной дневной зарядки могут работать до пяти дней.

Обработка ранений

Серьезные ранения, полученные людьми во время катастроф, могут оказаться смертельными, если помощь не подоспеет вовремя. Базирующаяся в Орегоне компания RevMedx разработала новый медицинский продукт для остановки крови — устройство XStat, особенно функциональное в случае повреждений в районе плеча или таза, где жгутом не обойдешься. XStat «вправляет» в рану сжатую губку, пропитанную кровоостанавливающими и антибактериальными веществами. Губка способна впитать количество крови, в десять раз превышающее ее изначальный объем, и таким образом «заткнуть» рану. Эксперименты на животных показали, что XStat значительно уменьшает кровопотерю и увеличивает шансы на выживание. Производитель надеется, что уже в этом году технология будет омологирована Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов и начнет применяться для армейских и гражданских нужд.
Тоннельная пробка
Министерство внутренней безопасности США провело тесты огромной «затычки» в форме пилюли — это устройство предотвращает попадание воды в транспортные тоннели. Цилиндр длиной 9,7 м и максимальным диаметром в 4,8 м в сдутом состоянии укрепляется на внутренних стенах тоннеля и в случае опасности надувается за считаные минуты.
Взгляд сквозь дым

Во время тушения лесных пожаров в Аризоне летом 2013 года погибло 19 пожарных — причиной их смерти стало резкое изменение направления ветра и, соответственно, хода дыма. Жертв можно было бы избежать, имей пожарные лучшую систему коммуникации. Лесное управление штата Флорида оснастило своих сотрудников системами радиотрекинга. Местоположение любого лесника отражается на электронной карте, эта информация позволяет диспетчеру лучше координировать действия групп полевых сотрудников.

3. Средства персональной защиты

Когда происходит наводнение или другой катаклизм, человеку нужны индивидуальные средства защиты и выживания. В частности, требуется тепло, чистая вода и связь, для того чтобы вызвать помощь. А если других вариантов нет, вас может спасти антицунами-капсула.

Защита от волн

После цунами, обрушившегося в марте 2011 года на берега Японии, бывший инженер компании Boeing Джулиан Шарп рассчитал, что 135 государств мира, включая США, находятся под аналогичной угрозой. Что ж, если у вас недостаточно времени, чтобы подняться куда-нибудь повыше, созданное компанией Шарпа герметичное устройство под названием Survival Capsule вполне может спасти вам жизнь во время прихода волны. Капсула оборудована радиомаяками, GPS, вентиляцией, пространством для хранения воды и пищи; она способна противостоять ударам, пробоям и нагреву. Первая двухместная модель уже отправлена в Японию в июле 2013 года. В 2014 году компания планирует начать серийное производство таких капсул.
Фото
Фото
Персональная спасательная система с говорящим (и запатентованным!) названием Survival Capsule, предназначенная для выживания во время цунами, — это технология, которая сможет совершить революцию в борьбе с природными катаклизмами.
Чрезвычайное радио

Гаджет под названием The Eton ZoneGuard AM/FM clock radio — это не просто радиоприемник, а универсальное устройство, которое дает пользователю своевременную информацию об опасности в его регионе. В зависимости от уровня опасности индикатор на гаджете загорается зеленым, оранжевым или красным цветом.

Сигнал повсюду

Если интернет-соединение пропало, поможет устройство Iridium Go — оно конвертирует спутниковый сигнал в Wi-fi. Скорость соединения невелика (всего 2,8 килобит/с), посерфить по Facebook, скорее всего, не получится — но вот на то, чтобы дать сигнал бедствия по почте или с помощью Skype, скорости вполне хватит.

Очиститель воды

Устройство под названием Grayl («Грааль») использует три уровня очистки воды — его фильтры не пропускают порядка 99,99% бактерий, простейших, вирусов, отсеивая даже тяжелые металлы и вредные химические вещества. Пропускная способность «Грааля» — 0,47 л воды за 15 секунд.

Экстренный звонок

Мобильный телефон SpareOne Plus — отличное страховочное устройство, поскольку его батарея в режиме ожидания способна оставаться в рабочем состоянии в течение 15 лет! Также в телефон встроена тревожная кнопка SOS, при нажатии на которую аппарат автоматически передает в окружающий мир сигналы о спасении.
Детектор сердцебиения
Технология, разработанная NASA совместно с министерством внутренней безопасности США, позволяет обнаружить выживших под завалами глубиной до 9 м. Поисковое устройство использует микроволновый радар, обнаруживающий сердцебиение, достаточно чувствительный, чтобы отличить человеческое сердце от сердца животного. Устройство протестировано в 65 различных типах условий, и уже в этом году оно будет доступно для потребителей.
Печь, обогреватель, подзарядка

В гаджете BioLite CampStove можно сжигать листья, ветки, все что угодно — устройство преобразует получающееся тепло в электричество, позволяющее зарядить мобильный телефон или другую электронику.

Батарея на солнечной энергии

Безусловно, лучший способ автономного получения энергии — это дизель-генератор. Но если топливо закончилось, можно воспользоваться портативным устройством Goal Zero’s 1250-watt Yeti Solar Generator, получающим энергию от солнца. Две батареи целиком заряжаются за 18 часов и могут питать, например, домашний холодильник непрерывно в течение суток.

Статья «Технологии выживания» опубликована в журнале «Популярная механика» (№7, Июль 2014).