TED2018
Aaswath Raman: How we can turn the cold of outer space into a renewable resource
آسواف رامان: چطور می‌توانیم از سرمای فضا به عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر استفاده کنیم
Filmed:
Readability: 4.6
1,834,735 views
چه می‌شد اگر می‌توانستیم از سرمای تاریک فضا برای سرمایش ساختمان‌هایمان استفاده کنیم؟ دراین برنامه حیرت‌انگیز، دانشمند فیزیکدان، آسواف رامان جزییاتی از توسعه تکنولوژی که از «سرمایش تشعشی شبانه» بهره‌برداری می‌کند -- پدیده ای طبیعی که نور مادون‌قرمز از جو زمین خارج می‌شود و وارد فضا می‌شود و گرمای خود را با خود خارج می‌کند -- که می‌تواند به‌طور بسزایی، انرژی مورد استفاده برای سیستم‌های سرمایشی‌مان را کاهش دهد. می‌توانید با دیدن این برنامه از این که با کمک این راهکار، چه طور می‌توانیم هوشمندانه، درک عمیق‌تری از جریان انرژی جهان داشته باشیم آشنا شوید.
Aaswath Raman - Applied physicist, engineer
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
Aaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
Every summer when I was growing up,
0
1571
2015
وقتی بچه بودم هر تابستان،
00:15
I would fly from my home in Canada
to visit my grandparents,
to visit my grandparents,
1
3610
3382
از خانه‌مان در کانادا،
برای دیدن پدر و مادر بزرگم،
برای دیدن پدر و مادر بزرگم،
00:19
who lived in Mumbai, India.
2
7016
1800
به سمت بمبئی در هند پرواز می کردم.
00:21
Now, Canadian summers
are pretty mild at best --
are pretty mild at best --
3
9157
3134
تابستان های کانادا در بهترین شرایط،
نسبتا معتدل هست
نسبتا معتدل هست
00:24
about 22 degrees Celsius
or 72 degrees Fahrenheit
or 72 degrees Fahrenheit
4
12315
3707
حدود ۲۲ درجه سلسیوس
یا ۷۲ درجه فارانهایت
یا ۷۲ درجه فارانهایت
00:28
is a typical summer's day,
and not too hot.
and not too hot.
5
16046
2620
دمای یک روز تابستانی معمول
و نه چندان گرم است.
و نه چندان گرم است.
00:31
Mumbai, on the other hand,
is a hot and humid place
is a hot and humid place
6
19276
3039
بمبئی در عوض،
گرم و مرطوب است،
گرم و مرطوب است،
00:34
well into the 30s Celsius
or 90s Fahrenheit.
or 90s Fahrenheit.
7
22339
3218
۳۰ درجه سلسیوس
یا ۹۰ درجه فارنهایت
یا ۹۰ درجه فارنهایت
00:38
As soon as I'd reach it, I'd ask,
8
26364
1586
تا می‌رسیدم آن جا، می‌پرسیدم،
00:39
"How could anyone live, work
or sleep in such weather?"
or sleep in such weather?"
9
27974
4410
«چه طور می‌شود کسی در این هوا
زندگی و کار کند یا بخوابد؟»
زندگی و کار کند یا بخوابد؟»
00:45
To make things worse, my grandparents
didn't have an air conditioner.
didn't have an air conditioner.
10
33539
3646
برای این که شرایط برتر شود، پدربزرگ
و مادربزرگم دستگاه تهویه مطبوع نداشتند
و مادربزرگم دستگاه تهویه مطبوع نداشتند
00:49
And while I tried my very, very best,
11
37768
2825
و حتی وقتی که خیلی تلاش می‌کردم،
00:52
I was never able
to persuade them to get one.
to persuade them to get one.
12
40617
2754
هیچ وقت نمی‌توانستم آنها را
راضی کنم که یکی بخرند.
راضی کنم که یکی بخرند.
00:56
But this is changing, and fast.
13
44220
3095
ولی امروزه اوضاع به سرعت در حال تغییر است.
00:59
Cooling systems today
collectively account for 17 percent
collectively account for 17 percent
14
47914
4341
سیستم های سرمایشی به طور کلی ۱۷ درصد
01:04
of the electricity we use worldwide.
15
52279
2373
مصرف برق را در دنیا
به خود اختصاص داده اند.
به خود اختصاص داده اند.
01:06
This includes everything
from the air conditioners
from the air conditioners
16
54676
2394
که همه چیز را شامل می‌شود،
از دستگاه تهویه مطبوع گرفته
از دستگاه تهویه مطبوع گرفته
01:09
I so desperately wanted
during my summer vacations,
during my summer vacations,
17
57094
2777
که چه عاجزانه
در تعطیلات تابستان می‌خواستم،
در تعطیلات تابستان می‌خواستم،
01:11
to the refrigeration systems
that keep our food safe and cold for us
that keep our food safe and cold for us
18
59895
3610
تا یخچال‌ها، که غذا را برایمان در مغازه
تازه و خنک نگه می‌دارند.
01:15
in our supermarkets,
19
63529
1231
01:16
to the industrial scale systems
that keep our data centers operational.
that keep our data centers operational.
20
64784
4252
تا در مقیاس سیستم های صنعتی، که
سرورهای اطلاعاتی ما را سرپا نگه می‌دارند.
سرورهای اطلاعاتی ما را سرپا نگه می‌دارند.
01:21
Collectively, these systems
account for eight percent
account for eight percent
21
69624
3485
به طور کلی، همه این سیستم‌ها روی هم ۸ درصد
01:25
of global greenhouse gas emissions.
22
73133
2250
گازهای گلخانه را منتشر می‌کنند.
01:27
But what keeps me up at night
23
75823
1611
ولی چیزی که باعث می‌شود شبها بیدار بمانم
01:29
is that our energy use for cooling
might grow sixfold by the year 2050,
might grow sixfold by the year 2050,
24
77458
4921
این است که مصرف انرژی سرمایشی، ممکن است
تا سال ۲۰۵۰ تا ۶ برابر افزایش بیابد،
تا سال ۲۰۵۰ تا ۶ برابر افزایش بیابد،
01:34
primarily driven by increasing usage
in Asian and African countries.
in Asian and African countries.
25
82403
4281
بیشتر به خاطر افزایش استفاده آن
در کشورهای آسیایی و آفریقایی.
در کشورهای آسیایی و آفریقایی.
01:39
I've seen this firsthand.
26
87284
1698
که به نظرم موضوع قابل توجهی است.
تقریبا همه آپارتمان‌های
اطراف خانه مادر بزرگم،
اطراف خانه مادر بزرگم،
01:41
Nearly every apartment
in and around my grandmother's place
in and around my grandmother's place
27
89006
3158
در حال حاضر تهویه مطبوع دارند.
01:44
now has an air conditioner.
28
92188
2024
01:46
And that is, emphatically, a good thing
29
94236
3047
و این به ناچار، نکته مثبتی است
01:49
for the health, well-being
and productivity
and productivity
30
97307
2699
برای سلامتی، راحتی و بهرهوری بهتر مردمی
01:52
of people living in warmer climates.
31
100030
2645
که در اقلیم‌های گرمتر زندگی می‌کنند.
01:55
However, one of the most
alarming things about climate change
alarming things about climate change
32
103831
3943
البته یکی از زنگ‌خطرهای تغییرات اقلیمی
01:59
is that the warmer our planet gets,
33
107798
2595
این است که هرچه زمین گرمتر شود،
02:02
the more we're going to need
cooling systems --
cooling systems --
34
110417
2312
بیشتر به وسایل سرمایشی،
نیاز پیدا خواهیم کرد --
نیاز پیدا خواهیم کرد --
02:04
systems that are themselves large
emitters of greenhouse gas emissions.
emitters of greenhouse gas emissions.
35
112753
3759
دستگاه‌های که خود تولید کنندگان بزرگ
گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شوند.
گازهای گلخانه‌ای محسوب می‌شوند.
02:09
This then has the potential
to cause a feedback loop,
to cause a feedback loop,
36
117236
3333
این خود می‌تواند باعث ایجاد
یک چرخه بازخوردی شود،
یک چرخه بازخوردی شود،
که سیستم‌های سرمایشی به تنهایی
02:12
where cooling systems alone
37
120593
1458
02:14
could become one of our biggest sources
of greenhouse gases
of greenhouse gases
38
122075
2987
می‌توانند یکی از منابع بزرگ تولید
گازهای گلخانه‌ای
گازهای گلخانه‌ای
02:17
later this century.
39
125086
1342
در قرن حاضر شوند.
02:18
In the worst case,
40
126735
1178
در بد ترین حالت،
02:19
we might need more than 10 trillion
kilowatt-hours of electricity every year,
kilowatt-hours of electricity every year,
41
127937
3620
شاید بیش از ۱۰ تریلیون کیلووات ساعت در سال
02:23
just for cooling, by the year 2100.
42
131581
2688
فقط برای سرمایش، تا سال ۲۱۰۰
به الکتریسیته نیاز داشته باشیم.
به الکتریسیته نیاز داشته باشیم.
02:26
That's half our electricity supply today.
43
134846
2865
که نصف، برق مورد استفاده فعلی است،
که فقط برای سرمایش استفاده شود.
02:30
Just for cooling.
44
138198
1150
02:32
But this also point us
to an amazing opportunity.
to an amazing opportunity.
45
140862
3915
ولی این خودش می‌تواند
فرصت بی‌نظیری ایجاد کند.
فرصت بی‌نظیری ایجاد کند.
02:37
A 10 or 20 percent improvement
in the efficiency of every cooling system
in the efficiency of every cooling system
46
145444
4569
۱۰ تا ۲۰ درصد افزایش بازده
در دستگاه‌های سرمایشی معمول
در دستگاه‌های سرمایشی معمول
02:42
could actually have an enormous impact
on our greenhouse gas emissions,
on our greenhouse gas emissions,
47
150037
3484
می‌تواند تاثیر بسزایی
در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای
در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای
02:45
both today and later this century.
48
153545
2465
چه امروز چه در قرن پیش رو داشته باشد.
02:50
And it could help us avert
that worst-case feedback loop.
that worst-case feedback loop.
49
158080
3549
که می‌تواند چرخه بازگشت را،
در آن بدترین حالت، تعدیل کند.
در آن بدترین حالت، تعدیل کند.
02:54
I'm a scientist who thinks a lot
about light and heat.
about light and heat.
50
162928
3680
من یک دانشمند هستم که بسیار در زمینه
نور و گرما فکر می کنم.
نور و گرما فکر می کنم.
02:58
In particular, how new materials
allow us to alter the flow
allow us to alter the flow
51
166632
3596
مشخصا این که مواد جدید
چه طور این اجازه را به ما می‌دهند
چه طور این اجازه را به ما می‌دهند
03:02
of these basic elements of nature
52
170252
2016
که جریان این عناصر
پایه طبیعت را تغییر دهیم
پایه طبیعت را تغییر دهیم
03:04
in ways we might have
once thought impossible.
once thought impossible.
53
172292
2642
به روشی که زمانی
به نظرمان غیر ممکن می‌آمد.
به نظرمان غیر ممکن می‌آمد.
03:07
So, while I always understood
the value of cooling
the value of cooling
54
175315
2413
با وجود این که همیشه
ارزش سرمایش را می‌دانستم،
ارزش سرمایش را می‌دانستم،
03:09
during my summer vacations,
55
177752
1944
طی تعطیلات تابستانم،
03:11
I actually wound up
working on this problem
working on this problem
56
179720
2263
وقتی داشتم روی موضوعی
کار می‌کردم واقعا گیج شدم
کار می‌کردم واقعا گیج شدم
03:14
because of an intellectual puzzle
that I came across about six years ago.
that I came across about six years ago.
57
182007
4006
مسئله عجیبی که
حدود ۶ سال پیش به آن برخوردم.
حدود ۶ سال پیش به آن برخوردم.
03:19
How were ancient peoples
able to make ice in desert climates?
able to make ice in desert climates?
58
187149
5617
این که چه طور مردم باستان می‌توانستند
در آب‌و‌هوای کویر‌ی یخ درست کنند؟
در آب‌و‌هوای کویر‌ی یخ درست کنند؟
03:25
This is a picture of an ice house,
59
193894
2936
این تصویری از یک یخدان است
03:28
also called a Yakhchal,
located in the southwest of Iran.
located in the southwest of Iran.
60
196854
3627
که به آن یخچال نیز می‌گویند
و در جنوب غرب ایران واقع شده است.
و در جنوب غرب ایران واقع شده است.
03:33
There are ruins of dozens
of such structures throughout Iran,
of such structures throughout Iran,
61
201006
3754
از این سازه‌های تخریب شده
در ایران بسیار زیاد هست
در ایران بسیار زیاد هست
03:36
with evidence of similar such buildings
throughout the rest of the Middle East
throughout the rest of the Middle East
62
204784
3690
و شواهدی بر وجود ساختمان‌هایی
مشابه در آسیای میانه،
مشابه در آسیای میانه،
03:40
and all the way to China.
63
208498
1214
و حتی در چین وجود دارد.
03:42
The people who operated
this ice house many centuries ago,
this ice house many centuries ago,
64
210228
3190
مردمی که این یخ‌دان‌ها را،
قرن‌ها پیش ابداع کردند
قرن‌ها پیش ابداع کردند
03:45
would pour water
in the pool you see on the left
in the pool you see on the left
65
213442
2484
آب را در این حوض‌ها،
03:47
in the early evening hours,
as the sun set.
as the sun set.
66
215950
3072
در ساعات اولیه روز
در زمان طلوع خورشید می‌ریختند.
در زمان طلوع خورشید می‌ریختند.
03:51
And then something amazing happened.
67
219046
1809
و بعد، اتفاقی جالب می افتاد.
03:53
Even though the air temperature
might be above freezing,
might be above freezing,
68
221442
2762
حتی، اگر چه ممکن بود،
دمای هوا بالای صفر درجه باشد،
دمای هوا بالای صفر درجه باشد،
03:56
say five degrees Celsius
or 41 degrees Fahrenheit,
or 41 degrees Fahrenheit,
69
224228
3698
مثلا ۵ درجه سلسیوس
یا ۴۱ درجه فارنهایت،
یا ۴۱ درجه فارنهایت،
03:59
the water would freeze.
70
227950
1534
آب یخ می‌بست.
04:02
The ice generated would then be collected
in the early morning hours
in the early morning hours
71
230724
4135
یخ تولید شده بعدا
در ساعات اولیه صبح جمع آوری
در ساعات اولیه صبح جمع آوری
04:06
and stored for use in the building
you see on the right,
you see on the right,
72
234883
2635
و در ساختمانی که
در سمت راست می‌بینید،
در سمت راست می‌بینید،
04:09
all the way through the summer months.
73
237542
1936
طی کل ماه‌های تابستان، انباشته می‌شد.
04:12
You've actually likely seen
something very similar at play
something very similar at play
74
240133
2719
فکر کنم عملکری
بسیار شبیه به این را دیده‌اید.
بسیار شبیه به این را دیده‌اید.
04:14
if you've ever noticed frost form
on the ground on a clear night,
on the ground on a clear night,
75
242876
3452
اگر تا به حال تشکیل شدن شبنم یخ‌زده
در یک شب صاف دقت کرده باشید،
در یک شب صاف دقت کرده باشید،
04:18
even when the air temperature
is well above freezing.
is well above freezing.
76
246352
2745
حتی وقتی که دمای هوا بالای
نقطه انجماد باشد،این اتفاق می‌افتد.
نقطه انجماد باشد،این اتفاق می‌افتد.
04:21
But wait.
77
249121
1160
ولی صبر کنید.
04:22
How did the water freeze
if the air temperature is above freezing?
if the air temperature is above freezing?
78
250305
3731
چه طور آب در دمایی بالاتر
از دمای انجماد یخ ببندد؟
از دمای انجماد یخ ببندد؟
04:26
Evaporation could have played an effect,
79
254487
1926
تبخیر می‌تواند بسیار تاثیر‌گذار باشد،
04:28
but that's not enough to actually
cause the water to become ice.
cause the water to become ice.
80
256437
3315
ولی این به تنهایی
برای این که آب یخ بزند کافی نیست.
برای این که آب یخ بزند کافی نیست.
04:32
Something else must have cooled it down.
81
260064
2086
چیز دیگری باید آن را خنک تر کرده باشد.
04:34
Think about a pie
cooling on a window sill.
cooling on a window sill.
82
262761
2548
کیکی را تصور کنید
که لبه پنجره در حال خنک شدن است.
که لبه پنجره در حال خنک شدن است.
04:37
For it to be able to cool down,
its heat needs to flow somewhere cooler.
its heat needs to flow somewhere cooler.
83
265619
3611
برای این که بتواند سرد شود باید بتواند
گرمای خود را به جایی خنک‌تر منتقل کند.
گرمای خود را به جایی خنک‌تر منتقل کند.
04:41
Namely, the air that surrounds it.
84
269254
1904
مثلا، هوایی که آن را احاطه کرده.
04:44
As implausible as it may sound,
85
272180
2310
آن طور که غیر ممکن به نظر می‌رسد،
04:46
for that pool of water, its heat
is actually flowing to the cold of space.
is actually flowing to the cold of space.
86
274514
5376
گرمای آن استخر آب باید
به فضا منتقل شود.
به فضا منتقل شود.
04:54
How is this possible?
87
282085
1722
چه طور ممکن است؟
04:56
Well, that pool of water,
like most natural materials,
like most natural materials,
88
284434
3572
خب، آن حوض آب
مانند خیلی از مواد طبیعی
مانند خیلی از مواد طبیعی
05:00
sends out its heat as light.
89
288030
2150
گرمای خود را به صورت نور متصاعد می‌کند.
05:02
This is a concept
known as thermal radiation.
known as thermal radiation.
90
290506
2817
این مفهومی شناخته شده
به نام تشعشع حرارتی است.
به نام تشعشع حرارتی است.
05:05
In fact, we're all sending out our heat
as infrared light right now,
as infrared light right now,
91
293792
4468
در واقع، هم اکنون، ما گرمای خود را
به صورت نور فروسرخ،
به صورت نور فروسرخ،
05:10
to each other and our surroundings.
92
298284
1928
به یکدیگر و اطرافمان منتشر می‌کنیم.
05:12
We can actually visualize this
with thermal cameras
with thermal cameras
93
300608
2469
می‌توانیم حرارت را با،
دوربین‌های حرارتی آشکار کنیم
دوربین‌های حرارتی آشکار کنیم
05:15
and the images they produce,
like the ones I'm showing you right now.
like the ones I'm showing you right now.
94
303101
3246
و تصویری که تولید می‌کند مانند
تصویری است که در حال حاضر نشان می‌دهم
تصویری است که در حال حاضر نشان می‌دهم
05:18
So that pool of water
is sending out its heat
is sending out its heat
95
306744
2262
پس حوض آب دارد گرمای خود را
05:21
upward towards the atmosphere.
96
309030
1682
به سمت اتمسفر می‌فرستد.
05:23
The atmosphere and the molecules in it
97
311379
2095
اتمسفر و مولوکول‌های تشکیل دهنده آن
05:25
absorb some of that heat and send it back.
98
313498
2555
مقداری از آن گرما را جذب
و بقیه را بازتاب می کنند.
و بقیه را بازتاب می کنند.
05:28
That's actually the greenhouse effect
that's responsible for climate change.
that's responsible for climate change.
99
316077
3822
که درواقع همان اثر گلخانه‌ای است
که دلیل تغییر اقلیم شده.
که دلیل تغییر اقلیم شده.
05:32
But here's the critical thing
to understand.
to understand.
100
320435
2523
نکته اصلی که باید درک کنیم این است که
05:34
Our atmosphere doesn't absorb
all of that heat.
all of that heat.
101
322982
3200
اتمسفر ما تمام گرما را جذب نمی‌کند.
05:38
If it did, we'd be
on a much warmer planet.
on a much warmer planet.
102
326577
2934
اگر این طور بود، کره زمین خیلی
از چیزی که هست گرمتر می‌شد.
از چیزی که هست گرمتر می‌شد.
05:41
At certain wavelengths,
103
329982
1508
در واقع، در طول موجهای مشخص،
05:43
in particular between
eight and 13 microns,
eight and 13 microns,
104
331514
3452
بین ۸ تا ۱۳ میکرون،
05:46
our atmosphere has what's known
as a transmission window.
as a transmission window.
105
334990
3762
اتمسفر ما دارای قابلیتی
به نام پنجره انتقال است.
به نام پنجره انتقال است.
05:51
This window allows some of the heat
that goes up as infrared light
that goes up as infrared light
106
339402
5517
این پنجره اجازه می‌دهد که قسمتی از حرارت
که به صورت نور فروسرخ بالا می‌رود،
که به صورت نور فروسرخ بالا می‌رود،
05:56
to effectively escape,
carrying away that pool's heat.
carrying away that pool's heat.
107
344943
3333
به صورت قابل توجهی از
جو خارج شود و حرارت حوض را
جو خارج شود و حرارت حوض را
06:00
And it can escape to a place
that is much, much colder.
that is much, much colder.
108
348895
3770
به فضایی بسیار خنک‌تر منتقل کند.
06:05
The cold of this upper atmosphere
109
353633
1968
سرمای لایه فوقانی اتمسفر،
06:07
and all the way out to outer space,
110
355625
1674
تا فضای بیرون از جو،
06:09
which can be as cold
as minus 270 degrees Celsius,
as minus 270 degrees Celsius,
111
357323
3810
که می‌تواند تا ۲۷۰- درجه سلسیوس سرد باشد
06:13
or minus 454 degrees Fahrenheit.
112
361157
2720
یا ۴۵۴- درجه فارنهایت.
06:17
So that pool of water is able
to send out more heat to the sky
to send out more heat to the sky
113
365242
3364
پس آن حوض آب می‌تواند مقدار
گرمای بیشتری را به آسمان انتقال دهد
گرمای بیشتری را به آسمان انتقال دهد
تا مقداری که بخواهد از آسمان جذب کند.
06:20
than the sky sends back to it.
114
368630
1771
06:22
And because of that,
115
370425
1150
و به این خاطر،
06:23
the pool will cool down
below its surroundings' temperature.
below its surroundings' temperature.
116
371599
3016
حوضچه پایین‌تراز دمای محیطش خنک می‌شود.
06:28
This is an effect
known as night-sky cooling
known as night-sky cooling
117
376035
3516
دلیلش پدیده‌ای به نام سرمایش شبانه
06:31
or radiative cooling.
118
379575
1400
یا سرمایش تابشی است.
06:33
And it's always been understood
by climate scientists and meteorologists
by climate scientists and meteorologists
119
381369
3454
که همیشه برای اقلیم‌شناسان و هواشناسان
06:36
as a very important natural phenomenon.
120
384847
2600
پدیده مهمی در طبیعت به شمار می‌رود.
06:40
When I came across all of this,
121
388879
1492
وقتی به این نتایج رسیدم،
06:42
it was towards the end
of my PhD at Stanford.
of my PhD at Stanford.
122
390395
2642
در مرحله نهایی مقطع دکترا
در استنفورد بودم.
در استنفورد بودم.
06:45
And I was amazed by its apparent
simplicity as a cooling method,
simplicity as a cooling method,
123
393061
4429
بسیار از ساز و کار ساده ولی درعین حال
پیچیده آن به عنوان راهکار خنک کننده
پیچیده آن به عنوان راهکار خنک کننده
06:49
yet really puzzled.
124
397514
1266
به وجد آمده بودم،
06:51
Why aren't we making use of this?
125
399284
2200
پس چرا ما از آن استفاده نمی‌کنیم؟
06:54
Now, scientists and engineers
had investigated this idea
had investigated this idea
126
402744
2881
دانشمندان و مهندسان
جوانب این ایده را،
جوانب این ایده را،
در دهه‌های پیش بررسی کرده‌اند.
06:57
in previous decades.
127
405649
1238
06:58
But there turned out to be
at least one big problem.
at least one big problem.
128
406911
3288
ولی انگار حداقل یک مشکل اساسی وجود داشت.
07:02
It was called night-sky
cooling for a reason.
cooling for a reason.
129
410879
2872
پدیده‌ای به نام سرمایش شبانه
بی‌دلیل نامگذاری نشده.
بی‌دلیل نامگذاری نشده.
07:06
Why?
130
414109
1174
چرا؟
07:07
Well, it's a little thing called the sun.
131
415307
2369
فقط به خاطر یک چیز کوچک،
به نام حورشید.
به نام حورشید.
07:10
So, for the surface
that's doing the cooling,
that's doing the cooling,
132
418157
2460
پس سطحی که
کار سرد کردن را برعهده دارد،
کار سرد کردن را برعهده دارد،
07:12
it needs to be able to face the sky.
133
420641
2174
باید به سمت آسمان باشد.
07:14
And during the middle of the day,
134
422839
1628
طی اواسط روز،
07:16
when we might want
something cold the most,
something cold the most,
135
424491
3150
که ممکن است بیش از پیش
به چیز خنکی نیاز پیدا کنیم
به چیز خنکی نیاز پیدا کنیم
07:19
unfortunately, that means
you're going to look up to the sun.
you're going to look up to the sun.
136
427665
2896
بدبختانه خورشید به ما
چنین اجازه‌ای نمی‌دهد.
چنین اجازه‌ای نمی‌دهد.
07:22
And the sun heats most materials up
137
430585
1856
خورشید دمای بیشتر
مواد را افزایش می‌دهد
مواد را افزایش می‌دهد
07:24
enough to completely counteract
this cooling effect.
this cooling effect.
138
432465
2757
به طوری که اثر سرمایش شبانه را
خنثی و بی‌اثر می‌کند.
خنثی و بی‌اثر می‌کند.
07:28
My colleagues and I
spend a lot of our time
spend a lot of our time
139
436409
2008
من و همکارانم زمان زیادی را صرف کرده‌ایم،
07:30
thinking about how
we can structure materials
we can structure materials
140
438441
2112
که چه طور می‌توانیم موادی بسازیم که
07:32
at very small length scales
141
440577
1412
در مقیاس‌های بسیار کوچک
07:34
such that they can do
new and useful things with light --
new and useful things with light --
142
442013
3326
که بتوانند کارهای جدید و
به درد بخوری با نور خورشید انجام بدهند.
به درد بخوری با نور خورشید انجام بدهند.
07:37
length scales smaller
than the wavelength of light itself.
than the wavelength of light itself.
143
445363
2990
ابعادی کوچکتر از طول موج نور،
07:40
Using insights from this field,
144
448377
1580
با فهمی که در زمینه
07:41
known as nanophotonics
or metamaterials research,
or metamaterials research,
145
449981
3128
نانو فوتونیک یا متامتریال‌ها
به دست آوردیم،
به دست آوردیم،
07:45
we realized that there might be a way
to make this possible during the day
to make this possible during the day
146
453133
3500
متوجه شدیدم که ممکن است راهی برای این که
در طول روز سرمایش اتفاق بیفتد باشد.
در طول روز سرمایش اتفاق بیفتد باشد.
07:48
for the first time.
147
456657
1173
برای اولین بار.
07:49
To do this, I designed
a multilayer optical material
a multilayer optical material
148
457854
3056
برای این کار من یک ماده نوری
چند لایه طراحی کردم
چند لایه طراحی کردم
07:52
shown here in a microscope image.
149
460934
1857
- در این تصویر میکروسکوپی
به نمایش گذاشته شده-
به نمایش گذاشته شده-
07:54
It's more than 40 times thinner
than a typical human hair.
than a typical human hair.
150
462815
3381
که ۴۰ برابر نازکتر
از یک تار موی انسان است.
از یک تار موی انسان است.
07:58
And it's able to do
two things simultaneously.
two things simultaneously.
151
466220
2518
که می‌تواند دو کار را
به‌طور همزمان انجام بدهد.
به‌طور همزمان انجام بدهد.
08:01
First, it sends its heat out
152
469169
1825
اولا گرما را به بیرون انتقال می‌دهد
08:03
precisely where our atmosphere
lets that heat out the best.
lets that heat out the best.
153
471018
3802
مشخصا اگر حرارت را جایی خارج از
اتمسفر رها کند برای ما بهتراست.
اتمسفر رها کند برای ما بهتراست.
08:06
We targeted the window to space.
154
474844
2133
هدف ما پنجره انتقال بود.
08:09
The second thing it does
is it avoids getting heated up by the sun.
is it avoids getting heated up by the sun.
155
477519
3431
دومین کاری که می‌کند این است که
توسط خورشید گرمتر نمی‌شود.
توسط خورشید گرمتر نمی‌شود.
08:12
It's a very good mirror to sunlight.
156
480974
2400
آیینه خوبی در مقابل نور خورشید است.
08:16
The first time I tested this
was on a rooftop in Stanford
was on a rooftop in Stanford
157
484315
2714
اولین باری که آن را آزمایش کردم
روی پشت بام استنفورد بود
روی پشت بام استنفورد بود
08:19
that I'm showing you right here.
158
487053
1762
که در اینجا می‌بیند.
08:21
I left the device out for a little while,
159
489339
2381
دستگاه را مدت زمانی بیرون گذاشتم،
08:23
and I walked up to it after a few minutes,
160
491744
3071
بعد از چند دقیقه به سراغش رفتم،
08:26
and within seconds, I knew it was working.
161
494839
2794
بعد از چند لحظه متوجه شدم که کار می‌کند.
08:29
How?
162
497657
1158
چه طور فهمیدم؟
08:30
I touched it, and it felt cold.
163
498839
1627
به آن دست زدم و حس کردم سرد است.
08:33
(Applause)
164
501395
4658
(تشویق)
08:38
Just to emphasize how weird
and counterintuitive this is:
and counterintuitive this is:
165
506862
3984
فقط برای تاکید برعملکرد عجیب
وغیر معمول این مواد باید بگویم:
وغیر معمول این مواد باید بگویم:
08:42
this material and others like it
166
510870
1730
این ماده و مواد شبیه به آن،
08:44
will get colder when we take them
out of the shade,
out of the shade,
167
512624
2905
وقتی آنها را از زیر سایه
بردارند خنک‌تر می‌شوند.
بردارند خنک‌تر می‌شوند.
08:47
even though the sun is shining on it.
168
515553
2360
با وجود اینکه خورشید بر آن می‌تابد.
08:49
I'm showing you data here
from our very first experiment,
from our very first experiment,
169
517937
2683
من دارم به شما از اولین
آزمایشمان، داده‌هایی نشان می‌دهم.
آزمایشمان، داده‌هایی نشان می‌دهم.
08:52
where that material stayed
more than five degrees Celsius,
more than five degrees Celsius,
170
520644
2739
که دمای ماده ۵ درجه سلسیوس
08:55
or nine degrees Fahrenheit, colder
than the air temperature,
than the air temperature,
171
523407
3276
یا ۹ درجه فارنهایت
سردتر از دمای هوا ثابت می‌ماند.
سردتر از دمای هوا ثابت می‌ماند.
08:58
even though the sun
was shining directly on it.
was shining directly on it.
172
526707
2814
حتی وقتی آفتاب به صورت مستقیم
بر آن می‌تابد.
بر آن می‌تابد.
09:02
The manufacturing method we used
to actually make this material
to actually make this material
173
530855
3135
شیوه ساختی که برای این ماده استفاده کردیم،
09:06
already exists at large volume scales.
174
534014
2534
در حال حاضر در مقیاس وسیع وجود دارد.
09:08
So I was really excited,
175
536903
1157
خیلی هیجان‌زده بودم،
09:10
because not only
do we make something cool,
do we make something cool,
176
538084
3041
به این خاطر که نه تنها
می‌توانیم چیزی را خنک کنیم،
می‌توانیم چیزی را خنک کنیم،
09:13
but we might actually have the opportunity
to do something real and make it useful.
to do something real and make it useful.
177
541149
5053
بلکه ممکن است این امکان باشد که بتوانیم
از آن به صورت کاربردی استفاده کنیم.
از آن به صورت کاربردی استفاده کنیم.
09:19
That brings me to the next big question.
178
547204
1913
که برای من سوال اصلی دوم را ایجاد می‌کرد.
09:21
How do you actually
save energy with this idea?
save energy with this idea?
179
549141
2587
واقعا چه طور می‌توان با این
مصالح در انرژی صرفه‌جویی کرد؟
مصالح در انرژی صرفه‌جویی کرد؟
09:23
Well, we believe the most direct way
to save energy with this technology
to save energy with this technology
180
551752
3658
ما اعتقاد داریم مشخص‌ترین راه برای
استفاده از این فناوری در صرفه‌جویی انرژی
استفاده از این فناوری در صرفه‌جویی انرژی
09:27
is as an efficiency boost
181
555434
1659
بهینه کردن
09:29
for today's air-conditioning
and refrigeration systems.
and refrigeration systems.
182
557117
3063
سیستم‌های تهویه مطبوع و یخچال‌هاست.
09:32
To do this, we've built
fluid cooling panels,
fluid cooling panels,
183
560561
2159
به این منظور صفحه‌های خنک کننده
09:34
like the ones shown right here.
184
562744
1571
مانند این که می‌بینید ساختیم.
09:36
These panels have a similar shape
to solar water heaters,
to solar water heaters,
185
564339
2667
این صفحه‌ها شکلی شبیه به
آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی دارند،
آب‌گرم‌کن‌های خورشیدی دارند،
09:39
except they do the opposite --
they cool the water, passively,
they cool the water, passively,
186
567030
2920
منتها برعکس عمل می‌کنند،
به صورت منفعلانه آب را خنک می‌کنند،
به صورت منفعلانه آب را خنک می‌کنند،
09:41
using our specialized material.
187
569974
2067
با استفاده از مواد خاصی که ما ساخته‌ایم.
09:44
These panels can then
be integrated with a component
be integrated with a component
188
572815
2460
این پنل ها می‌توانند
با اجزای دیگر ترکیب شود
با اجزای دیگر ترکیب شود
09:47
almost every cooling system has,
called a condenser,
called a condenser,
189
575299
2568
تقریبا هر دستگاه خنک کننده‌ای
قسمتی به نام کندانسور دارد.
قسمتی به نام کندانسور دارد.
09:49
to improve the system's
underlying efficiency.
underlying efficiency.
190
577891
3133
برای این که بتواند
بازده سیستم را افزایش دهد.
بازده سیستم را افزایش دهد.
09:53
Our start-up, SkyCool Systems,
191
581367
1896
استارت آپ ما، به نام سیستم خنکای آسمان،
09:55
has recently completed a field trial
in Davis, California, shown right here.
in Davis, California, shown right here.
192
583287
3874
آزمایشی را اخیرا،
در دیویس کالیفرنیا انجام داده.
در دیویس کالیفرنیا انجام داده.
09:59
In that demonstration,
193
587649
1182
در آن آزمایش
10:00
we showed that we could actually
improve the efficiency
improve the efficiency
194
588855
3048
ما ثابت کرده‌ایم که می‌توانیم
بهرهوری سیستم خنک‌کننده را
بهرهوری سیستم خنک‌کننده را
10:03
of that cooling system
as much as 12 percent in the field.
as much as 12 percent in the field.
195
591927
2924
تا ۱۲ درصد افزایش بدهیم.
10:07
Over the next year or two,
196
595474
1254
طی یکی دو سال آینده،
10:08
I'm super excited to see this go
to its first commercial-scale pilots
to its first commercial-scale pilots
197
596752
3904
من خیلی مشتاقم که اولین
خروجی را در مقیاس بازار ببینم.
خروجی را در مقیاس بازار ببینم.
10:12
in both the air conditioning
and refrigeration space.
and refrigeration space.
198
600680
3143
در زمینه تهویه مطبوع و هم یخچال.
10:16
In the future, we might be able
to integrate these kinds of panels
to integrate these kinds of panels
199
604260
3587
در آینده ممکن است،
بتوانیم این نوع پنل‌ها را با
بتوانیم این نوع پنل‌ها را با
10:19
with higher efficiency
building cooling systems
building cooling systems
200
607871
3309
سیستم های سرمایشی با بازدهی بالا
در ساختمان‌ها ترکیب کنیم،
در ساختمان‌ها ترکیب کنیم،
10:23
to reduce their energy
usage by two-thirds.
usage by two-thirds.
201
611204
2802
تا بتوانیم مصرف انرژی را
تا دو سوم کاهش بدهیم.
تا دو سوم کاهش بدهیم.
10:26
And eventually, we might actually
be able to build a cooling system
be able to build a cooling system
202
614030
3658
و در نهایت ممکن است بتوانیم
یک سیستم سرمایشی بسازیم
یک سیستم سرمایشی بسازیم
10:29
that requires no electricity input at all.
203
617712
2563
که اصلا به برق نیاز نداشته باشد.
10:32
As a first step towards that,
204
620966
1516
به عنوان اولین قدم،
10:34
my colleagues at Stanford and I
205
622506
1857
من و همکارانم در استنفورد
10:36
have shown that you could
actually maintain
actually maintain
206
624387
2026
نشان داده‌ایم که می‌توانیم،
10:38
something more than 42 degrees Celsius
below the air temperature
below the air temperature
207
626437
4569
چیزی بیشتر از ۴۲ درجه سلسیوس
پایینتر از دمای هوا،
پایینتر از دمای هوا،
10:43
with better engineering.
208
631030
1388
با مهندسی کاراتر ایجاد کرد.
10:45
Thank you.
209
633165
1150
ممنونم.
10:46
(Applause)
210
634339
4055
(تشویق)
10:51
So just imagine that --
211
639196
1151
پس تصور کنید،
10:52
something that is below freezing
on a hot summer's day.
on a hot summer's day.
212
640371
3403
چیزی که دمایش در یک روز
گرم تابستانی زیر نقطه انجماد باشد،
گرم تابستانی زیر نقطه انجماد باشد،
10:57
So, while I'm very excited
about all we can do for cooling,
about all we can do for cooling,
213
645927
4483
همچنان که من از کارهایی که می‌توانیم،
برای تولید سرما انجام دهیم هیجان‌زده‌ام،
برای تولید سرما انجام دهیم هیجان‌زده‌ام،
11:02
and I think there's a lot yet to be done,
214
650434
3254
به نظرم کارهای زیادی هست
که می‌توان انجام داد،
که می‌توان انجام داد،
11:05
as a scientist, I'm also drawn
to a more profound opportunity
to a more profound opportunity
215
653712
3468
به عنوان یک دانشمند،
به یک قابلیت کلی‌تر توجه دارم
به یک قابلیت کلی‌تر توجه دارم
11:09
that I believe this work highlights.
216
657204
2016
که به نظرم کار ما به آن اهمیت می‌دهد.
11:11
We can use the cold darkness of space
217
659760
3135
می‌توانیم از سرمای این فضای تاریک،
11:14
to improve the efficiency
218
662919
1650
برای بالا بردن بازده
11:16
of every energy-related
process here on earth.
process here on earth.
219
664593
3254
هر چیزی که بر روی زمین
به انرژی مربوط است، استفاده کنیم.
به انرژی مربوط است، استفاده کنیم.
11:21
One such process
I'd like to highlight are solar cells.
I'd like to highlight are solar cells.
220
669204
3317
یکی از موضوعات،که مایلم به آن اشاره کنم،
سلول‌های خورشیدی هستند.
سلول‌های خورشیدی هستند.
11:24
They heat up under the sun
221
672934
1445
آنها زیر آفتاب گرم می‌شوند
11:26
and become less efficient
the hotter they are.
the hotter they are.
222
674403
2484
و هر چه گرمتر می‌شوند
راندمانشان پایینتر می‌آید.
راندمانشان پایینتر می‌آید.
در ۲۰۱۵ ما نشان دادیم
با میکروساختارهای مشخصی
با میکروساختارهای مشخصی
11:29
In 2015, we showed that
with deliberate kinds of microstructures
with deliberate kinds of microstructures
223
677276
3877
11:33
on top of a solar cell,
224
681177
1547
که روی سلول‌ها پیاده‌سازی شده‌اند،
11:34
we could take better advantage
of this cooling effect
of this cooling effect
225
682748
2844
می‌توانم نتیجه بهتری
با تاثیر سرمایشی آنها بگیریم
با تاثیر سرمایشی آنها بگیریم
11:37
to maintain a solar cell passively
at a lower temperature.
at a lower temperature.
226
685616
3699
که می‌تواند به صورت ایستا سلول‌های
خورشیدی را، در دمای پایین تری نگه دارد.
خورشیدی را، در دمای پایین تری نگه دارد.
11:41
This allows the cell
to operate more efficiently.
to operate more efficiently.
227
689708
2321
و به سلول ها این امکان را می‌دهد
که بهترعمل کند.
که بهترعمل کند.
11:44
We're probing these kinds
of opportunities further.
of opportunities further.
228
692627
2968
ما داریم امکان استفاده از
این قابلیت را بررسی می‌کنیم.
این قابلیت را بررسی می‌کنیم.
11:47
We're asking whether
we can use the cold of space
we can use the cold of space
229
695619
3245
از خودمان می‌پرسیم که
آیا سرمای فضا می‌تواند،
آیا سرمای فضا می‌تواند،
11:50
to help us with water conservation.
230
698888
2079
ما را در مدیریت آب کمک کند.
11:53
Or perhaps with off-grid scenarios.
231
701316
2349
یا با روش‌های که به برق نیاز نداشته باشیم.
11:55
Perhaps we could even directly
generate power with this cold.
generate power with this cold.
232
703689
4167
شاید اصلا بتوانبم به‌طور مستقیم
از این سرما برق تولید کنیم.
از این سرما برق تولید کنیم.
12:00
There's a large temperature difference
between us here on earth
between us here on earth
233
708522
2953
یک تفاوت دمایی بزرگی بین ما و
12:03
and the cold of space.
234
711499
1690
سرمای فضا وجود دارد.
12:05
That difference, at least conceptually,
235
713213
2128
این تفاوت، حداقل درحد نظریه
می‌تواند چیزی به نام
موتور حرارتی ایجاد کند
موتور حرارتی ایجاد کند
12:07
could be used to drive
something called a heat engine
something called a heat engine
236
715365
2594
12:09
to generate electricity.
237
717983
1190
که برق تولید کند.
12:11
Could we then make a nighttime
power-generation device
power-generation device
238
719967
3603
آیا می‌توانیم یک ژنراتور شبانه درست کنیم،
12:15
that generates useful
amounts of electricity
amounts of electricity
239
723594
2397
که بتواند مقادیری برق تولید کند
12:18
when solar cells don't work?
240
726015
1904
زمانی که سلول های خورشیدی کار نمی‌کنند؟
12:19
Could we generate light from darkness?
241
727943
2534
آیا می‌توانیم از تاریکی، نور تولید کنیم؟
12:23
Central to this ability
is being able to manage
is being able to manage
242
731872
4389
برای دستیابی به این قابلیت باید بتوانیم،
12:28
the thermal radiation
that's all around us.
that's all around us.
243
736285
3111
تابش حرارتی که اطرافمان هست
را مدیریت کنیم.
را مدیریت کنیم.
12:31
We're constantly bathed in infrared light;
244
739420
2800
ما همواره با نور فروسرخ شسته می‌شویم؛
اگر می‌توانستیم از آن در
راستای نیازمان استفاده کنیم،
راستای نیازمان استفاده کنیم،
12:34
if we could bend it to our will,
245
742666
2452
12:37
we could profoundly change
the flows of heat and energy
the flows of heat and energy
246
745142
2730
ممکن است به طور چشمگیری
جریان انرژی و حرارت را
جریان انرژی و حرارت را
12:39
that permeate around us every single day.
247
747896
2733
که روزانه در اطراف ما وجود دارد عوض کنیم.
12:43
This ability, coupled
with the cold darkness of space,
with the cold darkness of space,
248
751190
3341
این قابلیت همراه سرمای تاریک فضا،
12:46
points us to a future
where we, as a civilization,
where we, as a civilization,
249
754555
3309
آینده‌ای را نشان می‌دهد،
که ما به عنوان یک تمدن
که ما به عنوان یک تمدن
12:49
might be able to more intelligently manage
our thermal energy footprint
our thermal energy footprint
250
757888
5238
ممکن است بتوانیم رد پای انرژی حرارتی
خود را هوشمندانه‌تر مدیریت کنیم
خود را هوشمندانه‌تر مدیریت کنیم
12:55
at the very largest scales.
251
763150
1800
در بزرگترین مقیاس‌ها.
12:57
As we confront climate change,
252
765904
2214
در راستای مقابله ما با تغییرات اقلیمی،
13:00
I believe having
this ability in our toolkit
this ability in our toolkit
253
768142
2603
من باور دارم که استفاده از این قابلیت،
13:02
will prove to be essential.
254
770769
1800
ثابت شده که ضروری است.
13:05
So, the next time
you're walking around outside,
you're walking around outside,
255
773428
3198
پس دفعه بعد که بیرون چرخی می‌زنید،
13:08
yes, do marvel at how the sun
is essential to life on earth itself,
is essential to life on earth itself,
256
776650
6344
بله، از این که وجود خورشید برای حیات زمین
چه قدر ضرروری است به وجد بیایید،
چه قدر ضرروری است به وجد بیایید،
13:15
but don't forget that the rest of the sky
has something to offer us as well.
has something to offer us as well.
257
783018
4676
فقط فراموش نکنید بقیه آسمان
هم چیزی برای گفتن دارد.
هم چیزی برای گفتن دارد.
13:20
Thank you.
258
788533
1151
ممنونم.
13:21
(Applause)
259
789708
4110
(تشویق)
ABOUT THE SPEAKER
Aaswath Raman - Applied physicist, engineerAaswath Raman is a scientist passionate about harnessing new sources of energy, mitigating climate change and more intelligently understanding the world around us -- by better manipulating light and heat using nanoscale materials.
Why you should listen
Aaswath Raman is an assistant professor of electrical and systems engineering at the University of Pennsylvania. He is also co-founder of a clean energy startup, SkyCool Systems, where he is its chief scientific officer. He initiated and led the development of radiative sky cooling, a technology that he originated as a research associate at Stanford University, beginning in 2012.
Raman is deeply interested in the intersection of science, technology and development work, and he has previously collaborated on projects to redesign refugee camps with UNHCR and to rethink governance in rural Sierra Leone. In recognition of his breakthroughs in developing radiative sky cooling, in 2015 he was named one of MIT Technology Review's "Innovators Under 35."
Aaswath Raman | Speaker | TED.com