Холод звездного неба стал топливом: инженеры впервые заставили двигатель Стирлинга вырабатывать энергию после заката — без нагрева, батарей и топлива

Инженеры Калифорнийского университета в Дэвисе создали небольшое устройство, способное вырабатывать механическую энергию ночью. Его работа основана на двигателе Стирлинга, который запускается из-за разницы между тёплым воздухом у поверхности земли и холодом космического пространства. Такой механизм возможен благодаря тому, что температура излучения небесной сферы значительно ниже температуры окружающей среды даже после захода солнца. Исследователи показали, что достаточно соединить двигатель с панелью, отводящей тепло в сторону неба, чтобы установка начала работать без топлива.

Двигатель Стирлинга выбрали потому, что он способен функционировать при небольшом перепаде температур. Для него важна даже слабая разница между двумя поверхностями, тогда как традиционные тепловые машины требуют сильного нагрева. В обычной конфигурации двигатель располагают между тёплой и холодной сторонами: одна часть нагревается, другая сохраняет более низкую температуру. Если обе поверхности имеют одинаковую температуру, поршень не двигается и энергия не вырабатывается. Обычно проблему решают подачей тепла, но инженеры UC Davis решили поступить наоборот и найти достаточно холодный тепловой отвод, чтобы запускать устройство за счёт естественного охлаждения.

В качестве такой холодной стороны они использовали собственное тепловое излучение космоса. Прямой контакт с вакуумом, конечно, невозможен, но тепло способно уходить за счёт электромагнитного излучения — именно этот эффект ощущает человек, когда в ясную ночь тело быстро остывает. Команда закрепила двигатель на радиационной панели, направила конструкцию в сторону неба и позволила грунту выполнять роль тёплой стороны. Панель отводила тепловую энергию вверх, создавая достаточный перепад температур для движения поршня и вращения маховика.

Установка прошла длительные испытания и обеспечила не менее 400 милливатт механической мощности на каждый квадратный метр площади в ночные часы. Исследователи подключали к двигателю небольшой вентилятор, а затем совмещали механизм с электромотором, получая электрический ток. Эти опыты подтвердили, что радиационное охлаждение может приводить в движение лёгкие устройства даже при полном отсутствии солнечного света.

Лучшие результаты достигаются там, где ночная влажность низкая, а небо остаётся прозрачным — в таких условиях разница между поверхностью земли и космическим фоном максимальна. Инженеры считают, что технология может оказаться полезной для вентиляции теплиц или лёгкой циркуляции воздуха в домах ночью. Для подобных задач требуется небольшая мощность, а потребность в движении воздуха возрастает как раз после заката, когда температура падает и необходим приток свежих потоков.

Университет подал предварительную патентную заявку на технологию. Команда планирует улучшить конструкцию и исследовать более крупные варианты установки. Полученные результаты показывают, что холод космического пространства можно использовать как реальный тепловой резервуар для генерации энергии ночью, и эта идея уже перешла от теоретических расчётов к практическим демонстрациям.