10 års utveckling... typ

Vad har hänt på tio år, för ca 5 år sedan. Hur transporterar man och avlyssnar ljud för 5 respektive för 15 år sedan.

Fortfarande för 15år sedan var band de vanligaste sättet att spela in musik. Vist börja CD skivor vara vanliga, men 1995 kosta en CD brännare närmare 20 000kr. Minidisk börja bli vanliga med, men även dessa var ganska dyra, och gav egentligen inget större mervärde förutom att de var mindre än band.

Band MP3
Pris, spelare Från 150kr Från 300kr
Pris media 15kr/timme 10-20kr/timme
Kopiering 1x upp till 100x
Storlek spelare från 300cc från 30cc
Energi 0.2-0.5w 0.05-0.1w
Kopiering Dubbel band/sladd paketdata
Uppspelning 3,5mm plug BT/fastport/högtalare
Spolning upp till 20x ~oändlig
Timmar/media 1.5 mer än 20


Utvecklingen har gått framåt. Priset har inte gått ner nämnvärt, men redan 1995 var priset ganska hårt pressat.

Operation rädda Spirit

Spirits dödskamp


Spirit den lilla rovern på mars håller på att dö. Efter att ha varit på mars i ca 2000 dagar av 90, så kanske de är dags att ta hem honom (eller henne?).

2000-talets rymd fart
Jag kommer här att presentera något som jag kallar 2000-talets rymdfart. Raketer och ballast känns så 1900-tal. På 2000-talet är elektricitet och ballistiska banor vägen fram. Eller de är iaf vad jag tycker.

Nackdelen med konventionell rymdfärd är att toppfarten begränsas av hur mycket bränsle man kan ha med sig. Vid en viss mängd bränsle blir barlasten så tung att om man ökar mängden bränsle blir effekten kontraproduktiv.

När man reser genom rymden har man de dubbla problemet, man måste både accelerera och bromsa. Om man ska åka till mars behöver man följaktligen ha bränsle för att accelera dit, för att bromsa när man är där, för att accelerera på vägen hem och även bromsa på vägen hem. Moderfarkosten kan man naturligtvis lägga i omloppsbana för att spara energi, men detta påverkar hastigheten bara marginellt.

Historien är ett hypotetiskt framtidsscenario i en framtid då resa till mars blivit rutin med hjälp av tekniken som även beskrivs i artikeln.


Avstånden och storleken är inte till skala

Del 1 Jorden till rymden
Resan börjar på en vanlig större flygplats på jorden. Nya Boeing 7000 och Airbus 3000 serien har precis börjat flyga med sin rymdkapacitet. I praktiken skiljer de inte mycket från dessa plan och tidigare scramjet plan som drevs med extern energi källa förutom att dessa har utökad kapacitet att flyga i rymden.

Planet lyfter från flygplatsen, T=0. Flygplanet lyfter ungefär lika fort som dagens flygplan, vilket är betydligt långsammare än rymdfärjor. Medan de endast tar ett par minuter att nå atmosfärens kant med en rymdfärja tar de över en timme med dessa flygplan. Vid T=30 minuter stiger fortfarande flygplanet stadigt, börjar nu närma sig stratosfären. Framdriften ändras från jet till scram och både höjden och hastigheten stiger stadigt och fort. Runt T=60minuter är atmosfären så tunn att raketer behöver slås på. Eftersom motorerna får energi från en extern kraftkälla så begränsas inte den specifika impulsen av kemin, vilket är fallet för de raketer som idag använder. I praktiken betyder det att de enorma bränsletankarna som finns på vanliga rymdraketer helt enkelt inte behövs. Mängden bränsle behöver inte vara mycket större än för ett vanligt kommersiellt flygplan.

Del 2: GTO

Efter några timmar i rymden dockar rymdplanet på GTO omloppsbana. Farkosten har nu bränt motsvarande knappa 12km/s hastighet, motsvarande 42 500km/h. De första 10 000km/h nåddes med hjälp av scram-jet och de övriga ca 32 000km/h nåddes med hjälp av hög specifik impuls raket motor med extern drivning, uppskattningsvis 1500s vilket gör att behovet av bränsle blir ungefär lika med övriga massan, vilket är snarlikt för ett kommersiellt långdistans flygplan.

Här i omloppsbana är allt viktlöst. Rymdstationen är en enorm station som primärt agerar barlast för Mars slungan. Mars slungan är ett järnvägs spår som pekar mot Mars, men de går naturligvis inte hela vägen fram. Spåret är av maglev typ och kan accelerera många ton till många tiotals km/s. Varje aktion har en likvärdig och motvänd kontra reaktion. Rymdstationen behöver därför vara mycket tung för att inte rubba sin bana allt för mycket. Men den har även ett stort kluster med jonmotorer för att synkronisera upp banan om banan kommer allt för långt ut. Rymdstationen är byggd i bitar på månen där den skjuts upp med en likande anordning.

Rymdstationen har även enorma batteribanker för att försörja slungan med energi under den korta period som accelererar. På rymdstationen byter man till en interplanetär farkost.

Del 3: Power
Väl fastspänd i farkosten flyter den sakta fram på rälsen till start positionen. Inte bara måste rymdstationen vara i optimal bana, den behöver även sikta exakt för att kompensera för gravitationen för både Jorden, Solen, Månen och även Mars. När magnetacceleratern avfyras accelerar den farkosten med motsvarande 5G, eller runt 50m/s^2. För att komma till mars räcker det med futtiga 1,3km/s eller 4680km/h, men vi vill inte bara komma dit, vi vill komma dit fort.

Avståndet från Mars till Jorden relativt till solen varierar, men är i genomsnitt 75miljarder meter vid de tidpunkter då planeterna närmar sig varandra. Men vi sikta på 30km/s ut över de 1,3km/h som behövs för att komma över tröskeln och naturligtvis den hastighet som jorden redan har. Jorden och Mars snurrar i samma riktning, så den biten behöver man inte ta hänsyn till (annars skulle de bli svårt). Att nå den här hastigheten tar endast ca 10 minuter, men under de 10 minuterna färdas man 900mil, motsvarande Sverige till Thailand.

Reaktionen av boasten trycker stationen ur banan rejält, men detta är inget större problem, förutsatt att avvikelsen inte blir för stor.

Del 4: Resan
När resan väl fått fart så liknar de mer en resa med ett skepp under 1500-talet. Farkosten är principelit en passiv sådan, en ballistisk kula. Men den har även atomdrivna styrraketer för att kompensera för oförutsebara fel och även kalibrera upp banan. Motorn kan även bromsa farkosten tillräckligt för att göra en retur resa direkt till jorden om man skulle misslyckas med att möta rymdstationen på andra sidan.

Farkosten är i princip bara ett stort skal i övrigt innehållande luft och last, bland annat människor. Efterhand som basstationen på Mars blivit större och resan blivit mer rimlig än tidigare, åker allt fler personer dit. Från en resa tur och retur på 2 år till en resa på under 2 månader är förbättringen avsevärd. Komunikation med jorden finns hela tiden via internet, men glöm att fraga nån på jorden, redan efter den första timmen in på resan blir retentionstiderna för långa.

Del 5: Inbromsningen
Om du tyckte att del 3 var skräckinjagande så har du inte ännu upplevt inbromsningen. Farkosten har nu vänt 180grader och är nu med bakändan på väg in i en identisk rymdstation som den vid jorden. För att kompensera för den högre energinivån vid Mars ligger rymdstationen där på en lägre omloppsbana, men de finns ytterligare ett skäl till detta.

I 30km/s ska rymdfarkosten pricka rampen. Man har bara ett försök, om man missar så måste man sätta på raketerna på max för att inte krocka med rymdstationen. Att träffa rampen är dock inte så svårt som de låter, trots att man åker i en enormt hög hastighet. När man väl sitter fast på rampen så börjar inbromsningen. Om man inte bromsar tillräckligt hårt eller något fel skulle uppstå riskerar man att cracha med rymdstationen, som extra nödfunktion kan bromsningen avbrytas när som helst, men detta är inget bra alternativ då man riskerar att missa omloppsbanan.

Inbromsningen ger rymdstationen energi på två sätt. Dels lagrar den upp elektrisk energi för att användas vid retur resan, och dels ger den rymdstationen en extra knuff i omloppsbanan för att ge den rörelsemomentet som behövs för att göra nästa uppskjutning.

Del 6: Rymdstation nr 2
Den här stationen är mycket snarlik den första, principen är den samma, storleken är snarlik och även kraften. Solpanelerna behöver vara något större för att kompensera för den mindre solinstrålningen. Att bygga stationen var dock en annan femma. Stationen byggdes precis som den första på månen och sköts upp i bitar till GTO runt jorden till den första rymdstationen. Därifrån sköt man prick på omloppsbanan runt mars med bitarna. För att hålla behovet av inbromsning till ett minimum så sköts dessa ut betydlgit långsammare.

När första delen av stationen var färdig börja så hade man en tidig och kort ramp som medgav att man fångade de resterande bitarna av rampen i allt högre hastighet.

Del 7: Nedstigning till Mars yta
Att landa på Mars är något knepigare än på jorden. Atmosfären är tunnare så aerodynamiska bromsar är mer eller mindre overksamma. Ett flygplan med mycket stora vingar kan flyga på Mars, så samma lösning som på jorden är i teorin möjlig.

Men den låga gravitationen och tunna atmosfären gör en annan möjlighet möjlig. En rymdkanon. Det krävs bara 4.1km/s eller 14 800km/h för att nå omloppsbana från Mars yta. Eftersom bergen och dalarna på Mars är större än på jorden sticker de högsta berget i princip fullständigt utanför atmosfären.

Åter igen så prickar man banan från rymden på vägen in för att ladda upp rampen. Den här gången finns de en rejäl fallskärm ifall man missar rampen, men här är de inte heller ofarligt. När man väl byggt slungorna kan man helt plötsligt relativt billigt skicka stora mängder gods från Jorden eller Månen till Mars. Mars kolonin tar fart, och växer fort.

Del 8: Vägen hem
Upp på ramen, åter igen 5G acceleration, men först bara 1½ acceleration och sedan ytterligare nån timme för att synka upp med rymdstationen. På rymdstationen skjuts man åter igen mot jorden, rymdstationen återvinner nu momentet som de fått vid ankomst. Resan är i övrigt lugn, händer just inte så mycket under månaden. Ankomsten är lika brutal den här gången som förra. Nu ger man GEO rymdstation sått moment åter. Hoppa på planet och cirkla ner till jorden för en normal landning.

Fördelen
Vad är då fördelen mot en raket kan man fråga. Jo fördelen är flera. Den mest uppenbara är att man kan återvinna både energi och moment. Energi är inte så svårt att få tag på i rymden, solen lyser konstant. Moment däremot är en annan femma. En annan fördel är att man drastiskt kan öka hastigheten. Ytterligare en fördel är att man kan ha mycket högre lastkapacitet. När man tidigare behövde bränsle för acceleration, inbromsning, acceleration och åter igen inbromsning, så behöver man ni bara nödbränsle för att lägga sig i omlopsbana.

När kommer tekniken?
Praktiskt taget finns den redan, vad som saknas är att kombinera den på rätt sätt, och resurserna att göra det. Maglev har nu funnits i många år. Kärnbränsle drivna raketer har funnits sedan 60-talet. Raketer som drivs via extern energi har ännu inte testats på en riktig raket, men väl labb. Jonraketer finns på existerande rymdfarkoster. I övrigt handlar de mest om att räkna ut de ballistiska banorna väl, vilket man kunnat göra ganska länge nu. I praktiken finns de inga konstigheter, i exempel utnyttjas helt enkelt tekniken vi redan har på ett extremt sätt. Detta kan jämföras med exempelvis rymdhiss som vi idag inte har teknik för att kunna bygga.
Vad som hindrar oss att bygga rymdstationer som dessa är att vi idag helt enkelt inte kan skicka upp saker i rymden tillräckligt effektivt. Att använda material från månen skulle lösa problemet eftersom man där kan slunga upp sakerna i rymden. Att skicka upp saker från jorden med en slunga är troligen inte praktiskt genomförbart eftersom vår atmosfär är för tjock, men om man skulle kunna göra de, skulle lösningen bli rimlig ganska fort.

Resa till andra solsystem?
Om man så enkelt kan resa till mars, kan man då inte resa till andra solsystem? Nja, de praktiska problemen blir rejält mycket större. Våra närmaste kompletterande solsystem ligger ett par ljusår bort. Med den här tekniken om man bygger det större kan man komma ganska närma ljusets hastighet och då skicka en sond till exempelvis Sirus eller Alpha Centauri och faktiskt få ett svar inom livstiden för de som skickat den. Men när man färdas så fort kan man inte stanna... eller för den delen svänga speciellt mycket.

Om man ska ha någon praktisk kommunikation med någon av våra närmsta stjärnor, så får man använda någon metod som är snabbare.

Hoppas de här eggar fantasin för någon att göra något bättre, snabbare och effektivare.

TV från 1950 till 2030

Om man vill veta vad som kommer att hända i framtiden så kan man se vad trenden har varit hitintills. Har varit en del prat om 3D TV på sista tiden så, då är de kanske dags att se vart vi är på väg.

Vi börjar på 1950-talet. TV börjar just bli vanligt och man har vid denna tidpunkten bestämt sig för en speciell standard. För att illustrera utvecklingen har jag dragit ner upplösningen till 1/10 av originalet för att den lilla bilden på skärmen ska motsvara en hel TV. Bilden ser ut ungefär på sättet ovan med relativ upplösning.

När färg-TV:n kom så öka man inte mängden information, utan snarare behöll man samma mängd och fläta in färgerna i datan. Resultatet blev att bilden faktiskt blev något sämre, men för sin tid hade den Svartvita TV:n väldigt god upplösning, så de var någon man vid tidpunkten inte riktigt brydde sig om.

När VHS kom minskades mängden informationen ytterligare. Visserligen hade både Betamax och Video2000 bättre kvalité, men av olika orsaker så slog de inte igenom. Samtidigt som VHS slog igenom så blev TV apparaterna större, detta gjorde att bilden uppfattades som tilltagande dålig. Tidigare med 14 och 21" bildskärm var de inget problem, men nu börjar bilden krypa uppåt 28" i de flesta hem och då var bilden inget vidare.

Med CD-I/VCD och MPEG kom inträdet av digital teknik. Upplösningen var nu ännu lägre än innan, men färgerna kom i fullständig färgupplösning. Bilden ser annorlunda ut än VHS, men knappast bättre.

Med SVCD blev kvalitén bättre. SVCD använde asymmetriska pixlar för att bättre anpassa sig till den tidens analoga TV apparater. På detta vis vart bildkvalitén mycket närma samma kvalité som den ursprungliga svartvita bilden.

DVD och den första versionen av digital-TV är egentligen två sidor av samma mynt. Båda bygger på MPEG-2, vilket i praktiken bara är en polering av MPEG-1. MPEG-2 ger faktiskt sämre kompression än MPEG-1 men samtidigt mycket bättre bildkvalité. Bilden har nu nästan exakt samma mängd information per färg som den svartvita bilden har, men behöver bara 1/4 så mycket data.

När widescreen först börjar bli populärt så gjorde man på samma sätt som med SVCD, dvs man sträckte ut bildpunkterna. Resultatet blev åter igen en minskning i kvalité med hänsyn till varje enskild pixel. Mängden information var den samma, men man fick se lite mer av bilden, vilket jag hoppas är tydligt. De svaga svarta linjerna visar var man tidigare fick se bilden.

Om ni inte tidigare förstått poängen med HD så hoppas jag de blir tydligt nu. Föregående bild var i standard upplösning, den här är i Halv HD, dvs 720p widescreen. Bilden innehåller 2,5 gånger mer information. Samtidigt som man gick över till 720p gick man över till nytt packningsformat, MPEG-4. Det var tänkt att använda MPEG-2 först i en ny version som kallades MPEG-3, men de visade sig vara meningslöst. HD i MPEG-2 har även förekommit. 720p existerar knappt i Sverige, men i USA har de blivit populärt.

Här är samma bild i Full HD, dvs 1080p, bilden blir avsevärt skarpare, detta är de format som finns på exempelvis BD (bluray) och på vissa HD-TV kanaler. Bilden har dubbelt så mycket information som Halv HD och 5 gånger så mycket som SD. Nu introducerades även MPEG4-AVC, vilket öka graden kompression mer, men närmare om det senare.
Vid den här tidpunkten är bilden så skarp att även med 50" TV blir bilden knivskarp. Med större skärm än så, säg 70-80" blir bilden helt enkelt större än vad den ska föreställa i grunden.
Att öka mängden information är naturligt eftersom det med tanke på Mores lag kommer att fortsätta i jämn takt ett antal år framåt (minst 15år). Ett steg framåt är att göre de till bioformat.

De svarta linjerna markerar gränsen för 4:3 och 16:9, hela bilden är 21:9, vilket brukar kallas bioformat.

Ett annat sätt är 3D. Eftersom ni antagligen inte har någon 3D skärm hemma, så kan jag tyvärr inte visa hur de skulle se ut, men en schematisk bild får duga. I praktiken dubblar man bara mängden information och skickar den ena informationsmängden till de ena ögat, och de andra till det andra. Detta kan vi kalla virtuell 3D, eller V3D, eftersom man i praktiken bara har 2,5 dimensioner.

Det går att skapa lite mer äkta 3D känsla genom att ha en stor uppsättning bilder och rikta dem, detta ger dessutom fördelen att man slipper ha 3D glasögon och även att de ger en mer äkta 3D känsla när man rör huvudet i sidled. Nackdelen är att de tar 10-30gånger mer information än 3D med glasögon. En Annan nackdel är att de kommer att finnas "skarvar" i bilden, dvs om man sitter på vissa ställen riskerar man att hamna närma en skarv. Detta går iofs att minimera risken för genom att sätta stolarna på sådant sätt att de finns mittgångar där skarvarna är.

Ett annat sätt att förbättra bilden är att öka färgdjupet i bilden. Idag är färgdjupet 8bit/kanal, men i praktiken är det bara 5-6bitar/kanal som en vanlig LCD-TFT skärm kan visa. En TFT-LED kan visa ca 6,5-7bitar/kanal. Med så lite som 10-12bitar/kanal får man en bild som färg och ljusmässigt är nästan identisk med verkligheten. Jag har syboliserat detta på bilden genom att dra ihop färgerna, men i praktiken, de ända sättet man i dagsläget kan se detta är att gå från skärmen, gå ut och titta på färgerna och ljuset, eller åka till ett hemligt labb och titta på prototyperna de har där. Fördelen med denna metod att förbättra bilden är att de informationsmässigt nästan inte kostar något, man kan lika gärna skicka med informationen. Nackdelen är att de behövs en ny skärm/TV som ännu inte existerar att köpa.

Nästa steg i resan är IMAX format. Den stora fördelen med detta format är att de redan finns ett 50-tal långfilmer inspelade i detta format och ytterligare ett par 100-dokumentärer. IMAX finns idag bara som analogt format, någon specificerad upplösning finns därför inte. Men eftersom bilden har ett större omfång kan man anta att iaf för hembruk, så kommer bilden att ha samma relativa upplösning. I praktiken blir upplösningen något mellan 2080p till 4160p i 4:3 formfaktor. IMAX formatet kommer troligen inte introduceras fören 3D är introducerat. Nästan alla nya storfilmer som spelas in i dagsläget spelas in i IMAX 3D format. Så den dagen man kan köpa ett IMAX hemmabios system kommer de troligen att finnas närmare 1000 filmer att skaffa.

Tidslinje, klicka för bättre kvalité
För att göra en analys så ska vi kolla på trenderna. Enda sedan det blev digitalteknik har utvecklingen skett på ett exponentiellt sätt, hastigheten har varit nära nog konstant, och därför kan vi enkelt räkna ut vad som händer i framtiden.
Packningsgraden har ökat med väldigt närma 50% per 10år, storleken på bärmedian har ökat betydligt snabbare, ca 3,2gånger per 10år. Totalt resulterar det i en data ökning på 5gånger/10år. Genom att extrapolera den datan vi har idag så vet vi vilken data som kommer att vara tillgänglig om 10, 15 eller 20 år.

Så redan år 2035 kommer vi att ha tillgång till 10petabyte data för att förvara en film, och 2025 kommer vi att ha 200terabyte att ha tillgång till. De låter absurt mycket, och de är förvisso ganska mycket med, men kom ihåg att detta rör sig om brutto data. Tänk på att bara en sekund HDTV drar 0.3GB bruttodata i dagsläget, skivorna vi har tillgång idag kan som mest lagra 10TB bruttodata.
Så vad ska vi använda all datan till. För att inte drabbas av "uppgraderingströtthet" så gäller de att fasa in saker som är bakåtkompatibla i minst ett steg och möjliggöra för konsumenten att hoppa över vartannat steg om den så önskar.

Startläget är ganska uppenbart. I år, 2010 kommer 3D tv att introduceras. Detta kan ses som ett mellansteg. VHS->VCD=Stort steg, VCD->SVCD=Litet steg. DVD->Stort, 720p på DVD, Litet, BD, 1080p, stort, BD, 1080p, 3D, Litet.
Vi har tillgång till 5 gångers ökning per 10år. Eftersom vi bara byter de fysiska mediument vart 10 år så blir de naturligt att ha ett <2ggr>2,5ggr steg vart 5:e år.

Följande steg finns det att använda sig av, och de ger motsvarande effekt.
Öka antalet linjer: ~100%
Öka bitdjupet: ~50%
Öka bildbredd: ~33%
Öka antalet delbilder: >100% (3D och dyligt)

Vad ska vi då göra med den extra datan, kom ihåg att de tidigare apparaterna ska gå att använda än. TV apparaterna som kommer 2010 kommer i princip att visa två bilder om varedera 1080p 16:9 format, i praktiken ligger de respektive bilderna som två "trådar". En standard 1080p TV ser bara den ena "tråden", en (H)3D TV ser båda "trådarna", och visar båda.

Nu är de 2015 i tanken. 2015 introduceras ännu en "tråd", men vad ska tråden innehålla. Lägga till fler linjer finns de ingen poäng med vid den tidpunkten, lägga in fler delbilder finns de inte kapacitet nog att göra. Öka bitdjupet kan de finnas poäng med, men uppgraderingen är för liten, även öka bredden kan de finnas poäng med, men även där är uppgraderingen för liten.
Lösningen blir ganska enkel, öka både bredden (till 21:9, dvs bioformat) och bitdjupet. Bitdjupet kan läggas i de redan existerande trådarna. Redan dagens TV apparater är tillverkade för att kunna ignorera ökat bitdjup. Och även dagens BD spelare är gjorda för att avkoda det. Den ökade bredden kan läggas in som en extra "tråd" eller dimension.

Min gissning på 2015 blir helt enkelt att BD spelarna avkodar 4 trådar.
16:9 1080p Tråd
16:9 1080p 3D Tråd (kommer redan i år)
16:9 till 21:9 komplement Tråd
16:9 till 21:9 komplement 3D Tråd

Faktum är att de finns 21:9 apparater redan idag, dessa har inte 3D, men de kommer att kunna avkoda lösningen ovan. De finns även apparater för 1080p med ökat bitdjup, och även dessa kommer att kunna avkoda lösningen ovan. I praktiken, om du köper en svindyr TV idag, kommer den fortfarande att gå att använda med en ny BD spelare 2015.... förhoppningsvis, de är iaf det som är meningen. Mängden ökad data blir då 33%+50%=100%

Nu är året 2020, vi har nu fått ett rejält försprång på mängden data relativt till vad som används, de går nu in 10 timmar film på en skiva med formatet som specades 2015. Så va ska vi bränna det på? IMAX format är de formatet som faktiskt de redan finns filmer inspelade i idag. Att introducera de på hemma marknaden är en självklarhet.

IMAX har 4:3 (12:9) format relativt till 21:9 som vid tidpunkten är aktuellt, det betyder nära nog en halvering av mängden data om vi bibehåller antalet linjer. Att öka antalet linjer är dock en självklarhet, annars blir kvalité avsevärt mycket sämre. En IMAX är ungefär 4 gånger högre och nära nog dubbelt så bred som en 21:9 bio. Men om man skalar allt rakt av så blir de för mycket data att hantera, t.o.m för 2020års skivor och processorer, de kommer helt enkelt inte att orka med.

Läsningen på problemet blir åter igen våra vänner de osymmetriska pixlarna. Men den här gången kommer de att vara osymetriska på två olika håll. Resultatet blir att bilden rent fysiskt delas upp i 21:9 formatet från 2015 och ett komplimenterande format som innehåller höger och vänster sidan respektive sida om 21:9 formatet samt över och under. I praktiken blir de en "tråd" som innehåller 4 olika kompletterande bilder. Bilden får samma skärpa som 1080p format i centralbilden och något suddigare, ungefär som en 720p i kanten. Nu täcker TV:n hemma i vardagsrummet precis hela synfältet.

2025-2030 får vi åter tillgång en massiv mängd data. I.o.m att skärmen nu täcker hela synfälltet har 3D fått en massiv fördel. När inte halva 3D figuren ligger utanför bilden blir 3D känslan betydligt mer realistisk. Men de irriterande glasögonen... och linserna? som behövs för 3D börjar folk bli irriterade på. Nu börjar apparater komma som projicerar bilden in i respektive öga och TV:n helt enkelt vet var du är. Man slipper därför 3D glasögonen, men om man flyttar huvudet i sidled blir 3Dkännslan orealistisk.

Lösningen är att mångdubbla antalet trådar. Med en 8 dubbling i antalet 3D frames, från 2 till 16 blir känslan mycket bättre. De tidiga spelarna är monster, men vem bryr sig, de här är framtiden, år 2025. 2030 kompleteras de 16 frames med ytterligare 16 stycken för ökad realism. Racet för upplösning slutade redan 2005, racet för bildbred slutade 2015, racet för vyvinkel slutar 2020, 2025 börjar racet för 3D upplösning.

Hur kan jag vara så säker på att de blir på detta viset? Det är ganska enkelt. Vi vet idag att Moores lag kommer att hålla i minst 15 år till. Moores lag påverkar processorkraft och även lagringsmedia. Så vilken kapacitet som finns om 15 år kan man räkna ut. Att utnyttja kapaciteten är en mänsklig drift. De finns få saker vi kan vara så säkra på som att kapaciteten som kommer att vara tillgänglig kommer att utnyttjas på något sätt, kanske inte exakt på de sättet jag beskriver, men på något närbesläktat sätt.

Bländad av möte.

Om du någon gång kört bil på natten vet du att man när man möter en annan bil får mycket svårt att se.

Normalt sett när man kör bil på natten har man ingen som helst svårighet att se även ganska små detaljer vid sidan av vägen. Men så fort möte dyker upp kompenserar ögonen och detaljerna vid sidan av vägen blir närmast omöjliga att se. Vad man ser då ser ungefär ut på följande sätt.

Bilden ser ut att bara föreställa ett par lyktor, men faktum är att hela landskapet finns på bilden, men de bländas ut av lamporna. Om man hade kunnat hindra lamporna från att blända hade bilden blivit drastiskt bättre.

Min idé är att man har två kameror och ett LCD skikt, likande de som finns i en modern TV, men utan färg filter (dvs svart vitt). Kamera 1 lokaliserar var bländande lampor finns, kamera två lokaliserar var ögonen finns. Sedan skickar de signal till LCD skiktet var de ska dämpa bländningen. Bilden på LCD skiktet kommer att se ut som följer.


Varför 4 punkter kan man fråga sig. Bilen har två lampor, men personen som kör har två ögon. Totalt sett behöver 4 punkter bändas ut. Resultatet av hela bilden efter att ögonen kompenserat för den mörkare bilden totalt blir ungefär så här.
LCD skiktet dämpar till 95%, dvs ganska normalt för ett sådant skikt. Helt plötsligt blir hela terrängen ganska tydlig. Notera att bilden ovan är rekonstruerad från den första bilden. Ta gärna den första bilden och mata in den i ett bildbehandlingsprogram själv för att uppleva resultatet.

Denna tekniken skulle kunna implementeras i en modern bil för ett par tusen kronor, något jag gärna skulle vilja ha så här på vinterhalvåret.

Raketbil, del 2

Jag har ännu inte fixat hela simuleringen. Den ballistiska delen fungerar inte fullt ut, men för flyg och scram-jet delen är allt färdigt.

Hela simuleringen har jag gjort på traditionellt sätt i ett kalkylverktyg. Jag hade i stället kunnat göra simuleringen med hjälp av programmering, men den metoden erbjuder inte lika stor insyn i vad som faktiskt händer. Kalkylarket ser ut på följande sätt.

Klicka för att se något överhuvudtaget

Första testerna, jetmotor mot bränslecell.

Tydligt förbrukar bränslecellen betydligt mindre bränsle, bara ca 1/4 av jetmotorn, tiden är kortare, men på de här korta avståndet och då bilen har möjlighet att köra på motorväg blir inte skillnaden speciellt stor.

Hur bra klarar sig raketmotorn då? Och vad händer med jetmotorn på högre höjd.

Raketmotorn klarar sig uselt, orsaken till de är enkel, en raketmotor fungerar mycket dåligt i låga hastigheter, detta är faktiskt huvudorsaken till att jag vill kombinera jet och raket drift. Jetmotorn på högre höjd klarar sig bra, men på detta korta avstånd är de mer eller mindre meningslöst, majoritet av tiden ägnar man åt att glidflyga åter till marken.

Uppenbarligen är det korta avståndet ingen fördel för ett flygande fordon, hur blir de då på längre avstånd, och hur blir de då om man kör med en konventionell förbränningsmotor.

Helt plötsligt blir förbrukningen för ett konventionellt fordon inte speciellt fördelaktigt. Orsakerna är främst två. En bilmotor är helt enkelt inte speciellt effektiv, och en bil är inte lika aerodynamisk som ett flygplan, bara de faktum att man fäller in landningsställen påverkar aerodynamiken betydligt. Att flyga på 1000meter eller 8000meter på denna sträckan gör praktiskt taget ingen skillnad. Att flyga högre ger både tidsmässiga och bränslemässiga fördelar, men bara marginellt.

Hur blir de då om man flyger ännu längre och ännu högre, om vi pratar pendling så fungerar ju 30-45minuter bra, så hur långt kan man pendla?

Att flyga fortare börjar kosta bränsle, men ännu bara mycket lite. Skillnaden i tid börjar bli ganska märkbart. Att flyga ännu längre går bra och även på högre höjd, den motsvarande förbrukningen är 0,15kg/mil, 0,16kg/mil respektive 0,17kg/mil. Skillnaden mellan olika höjder/hastigheter och avstånd börjar nu jämnas ut. Flyger man högre, går de fortare, men man de kostar lite bränsle extra för att komma upp. Ett kg väte motsvara ungefär 4,1liter diesel i samma mängd energi.

Detta är ungefär samma som för ett kommersiellt jetplan, orsaken till detta är att jag har optimerat flyghastigheten ytterligare. Hastigheten planet flyger på är fullständigt optimerat till höjden, men kan alltså flyga fortare, men jag har då valt att flyga högre i stället. Att flyga på 24 000meters höjd är knappast vanligt, men fullt möjligt.

Hur går de med scramjet? Vist de går fortare, men de bränner betydligt mer energi, tydligt att detta bara är lönsamt på längre avstånd.
Här kommer de hemliga vapnet in. Att stråla upp energin via koncentrerad solkraft, detta ökar verkningsgraden rejält, för nu går de att använda netto energi. Dvs man behöver bara konvertera energin 1 gång i stället för normala 3 gånger.

Bil till rymden

Jag påstod att man med hjälp av trådlös energiöverföring kan bygga en bil som kan flyga till rymden.

Det hela är intressant ur flera perspektiv, dels är de svårt att få upp en bil i luften överhuvudtaget, dels är de svårt att komma upp på tillräckligt hög höjd, och dels att överhuvudtaget komma ut i rymden. Vad jag använder är en rad upptäckter, misstag, gamla och nya konstruktioner. Alla material och utrustningar som används är saker som finns att köpa, eller iaf som prototyp.

Fordonet, eller bilen fungerar i tre steg, eller tre och ett halft steg om man vill så.
Bil (mark fordon), flygplan och raket.

Bilen
Börjar från marken.

En högeffektiv 40% solceller panel täcker stora delar av bilen, bilen är ovanligt bred (2200cm jämfört med normalt 1800cm för en vanlig bil) och tämligen lång (6600cm jämfört med normalt 4500cm). Detta lämnar gott om yta, hela 9m^2 för solceller paneler, med högeffektiva 50% verkningsgrad lämnar de upp till 4,5kw effekt som max, genomsnitt under en solig dag blir troligen närmare 2kw. Solcellernas funktion har inte som avsikt att driva fordonet framåt, utan att leverera kraft till de interna elnätet i fordonet.

De interna elnätet består förutom av solceller av ett 2,3/11kwh laddningsaggregat, 20kwh batteripack för nöd energi, kondensor som kondensor vatten ur luften, 15kw bränslecell, väteelektrolys enhet och 200kg flytande vätgas, motsvarande 8000kWh, motsvarande 830liter bensin. Detta ger en räckvidd på en tank på närma 3000mil rullande som bil. I fullt dagsljus tar de 5timmar att ladda batteriet, men 5 månader att fylla vätgas tanken, att ladda via eluttag tar en månad. Eluttaget och solcellerna är inte till för att tanka fullt, uppenbarligen, utan främst som nödlösning ifall man inte har en vätgas mack i närheten.

Den första Audi TT modellen var ett misstag som var en dold revolution. Bilen var designad med så lite downforce så att den vid höga hastigheter kunde lyfta. Jag har tagit fasta på det, vilket är orsaken att bilen ser ut som en mix mellan en Amerikans 60-talare och en Citroën från 70-talet, kanske inte snygg, men funktionsduglig. Principen är helt enkelt den att man ersätter all normal downforce, med upforce.

Det sägs att en formel 1 bil kan köra på taket eftersom downforcen är så hög att den helt enkelt trycks mot taket, denna effekten utnyttjar jag för att få bilen att lyfta från marken.

Flyget
När bilen börjar lyfta fälls två stabilisatorer ut, när bilen lyfts dras hjulen in i kroppen för att öka den aerodynamiska effekten

Med en kombination av "lifting-body" och "flying-wing" konstruktion är den inte den mest lättflugna skapelsen, med med hjälp av elektronik blir den lättflygen och om man så vill, helt flugen per automatik.

I luften drivs flyget av en turbojetmotor, motorn drivs av antagligen vätgas eller via mottagen energi.

Energin överförs trådlöst i form av fotoenergi (ljus) och projiceras direkt in i brännkammaren. Brännkammaren brinner på 100% fotoenergi, dvs bara energi, ingen låga, inga avgaser. Med en lägre verkningsgrad på ca 30% relativt till 75% på marken blir räckvidden kortare, men eftersom den flyger på mycket hög höjd kompenserar lägre luftmotstånd till viss del. Medan den bränner 0,06kg/mil vätgas på marken drar den 0,15kg/mil i marschfart när den flyger, men då i mycket högre hastighet. På grund av designen behöver flygplanet flyga på mycket hög höjd för att upp nå max effektivitet, ca 25 000meter. Med en max hastighet i detta läge på runt 2000km/h förbrukar den alltså 1200kW (1,2MW), för att driva den på fotoenergi behöver man koncentrera energin från ca 40*40m^2 exklusive förluster i systemet. Min tanke är att energin skall samlas upp i stora system 6000-7000m över havet i system som liknar spärrballonger från första världskriget, för att på så sätt undvika molnighet. Solljuset koncentreras till en punkt datorstyrt på mottager. Om ljuset missar så kommer det att spridas och bli ofarligt.

Scram-Jet
Om 25 000meter inte duger så växlar man till scram-jet motorn. Med denna motor så ökar man höjden och hastigheten ytterligare, runt 10 000km/h, ironiskt nog innebär detta att verkningsgraden åter igen ökar, de experiment som hitintills gjorts på scram-jet (vilket inte är så många) tyder på att bränsleförbrukningen skulle kunna bli så låg som 0,05kg/mil.

Idén här är att pressa topphastigheten på 40-50km höjd till närmare 15-20 000km/h, vid denna hastighet börjar centrifugalkraften från att rotera runt jorden och gravitationen ta ut varandra. Detta innebär att man kan "hoppa" ut från jordens atomsvär i en parabel för att ramla ner på ett annat ställe på jorden. Med väl uträknad precision kan man landa i princip var man vill. Även i scram het läge är de tänkt att man ska kunna välja mellan fotoenergi eller vätgas drift.

Rymdraket

I rymden konverteras bilen för en sista gång, från bränslecell, till turbojetmotor till scram-jet, nu blir det en raket i stället. Åter igen igen använder man en kombination av vätgas och fotoenergi. Men när man i samtliga tidigare versioner kunnat välja det ena eller det andra, så används de här på ett förvånande sätt.

Raketmotorn använder inte vätgasen som bränsle, utan snarare som barlast. Fördelen här är att eftersom man tillför energin utifrån så kan man skicka iväg barlasten i princip obegränsad hastighet bakåt. Motorer av denna typ används redan av NASA, de erbjuder relativt dålig verkningsgrad, men eftersom energin tillförs externt spelar de ingen roll. Vad de däremot gör är att använda ballasten 10 gånger effektivare än en vanlig raket. De 200kg vätgas räcker därför ganska långt även i rymden.

Bara fantasi?
Det kanske låter som ren fantasi, men den här tekniken är närmare än vad man kan tro. 1958 byggdes den första redstone raketen som skjöt upp den första astronauten i rymden, den vägde 28ton, varav nyttolasten var 2,8ton och 17 ton bränsle. Av denna 16,5ton bränsle var 11,5ton oxidator, dvs syre, som man kan ta från luften. Dvs 10% nyttolast, 18% bränsle och 41% syre. Redstone kunde nätt och jämt nå ut i rymden.

Space ship one byggdes 2003 väger netto 1,2ton och använder ca 2 ton bränsle. Trots att det handlar om en konventionell raket har den till trots bantats ner till storleken för en större bil och har trots detta motsvarande prestanda som redstone.

X-43 flög 2005 i 12100km/h med hjälp av oxidator från luften. X-51, teknikdemonstrator för Falcon Project bevisade övergång från jet till scramjet drift är fullt möjligt. Projektet lades ner på grund av brist på pengar.

Framtiden
Vad jag vill visa är att tekniken finns idag, vad som saknas är pengar för att förfina den till en sådan nivå att den blir praktiskt användbar. Inte helt omöjligt kan vi i framtiden se fordon som vi sett i så många komedier där de har rymdraketer som ser ut som helst vanliga bilar.

Kanske kan vi 2030 köpa en bil som man kan köra till rymden med när kineserna har tjänat tillräckligt mycket pengar för att driva utvecklingen vidare.

Hur man kröker en kula

I filmen "Wanted" visas åtskilliga gånger hur en kula från en pistol kan skjutas i en bana runt hörn. Detta påstods göra genom att rotera kulan runt axeln i färdriktningen samt att pistolen snurrade runt. Detta testades även i Mythbusters utan att de lyckades repetera resultatet. Men både paintball gevär och musköter kurvar sig faktsikt kulan något i luften.

Denna krökning är slumpmässig och väldigt liten. Men i musköternas fall var detta ett stort problem på tiden dessa användes i krig. På över 100 meters avstånd blir avikelsen så stor kulan kan missa trots att man siktar perfekt. I praktiken betyder det att musköt kulorna faktiskt kan skruva sig runt flera decimeter så att de skulle i teorin kunna kurva sig runt ett mål.

Tryck för skarpar bild
På bilden övan kan ses varför paintball och musköt kulor är så otillförlitliga. Det är svårt att göra kulan och pipan i exakt samma storlek, detta lämnar någon bråkdels mm för kulan att studsa vilket gör att den inte bara kommer snett ut från pipan, den kommer även att rotera.


Klicka för större bild
Den röda pilen visar hur kulan roterar, den blå pilen visar färdriktningen. De ljusblå pilarna representerar luftryck och luftmotstånd. På vänster sida står ytan av kulan still relativt till luften runt den. Detta innebär i praktiken att luftrycket blir neutralt. På höger sida däremot ytan av kulan dubbelt så fort som kulan totalt sett färdas frammåt. Detta orsakar turbolens som i sin tur generar ett undertryck som bokstavligen suger kulan i den riktningen. Kulan på bilden har gropar för att öka effekten ytterligare.

En realtivt liten kula, jämför med en golfboll eller en fottbol har mer yta realtivt till volym. En .50 kaliber musköt kula har ca 4 gånger mer yta relativt till volym än vad en golfboll har och hela 30gånger mer än en fotboll.




Tryck på bilden för tydligare bild
Bilden över visar hur jag tänkt att de här ska kunna realiseras. Genom att kröka pipan, så tvingar man genom tröghetslagen kulan att hela tiden ligga mot samma sida. Om den ligger mot samma sida hela vägen igenom kommer den inte bara att rotera åt ett bestämt håll. Inte nog med det, kulan kommer att rotera med närma nog optimal hastighet. På ena sidan kommer kulan att rotera nästan exakt lika fort som luften runt omkring, på andra sidan kommer den att rotera med flera hundra meter/sekund.

Genom att kalibera siktet på sådant sätt att samtidigt som man höjer de för att öka avståndet flyttar man det i sidled för att kompensera för kurvningen, kan man i praktiken träffa ett mål som står bakom ett hörn. Men var försiktig, om kulan inte träffar sitt mål finns de ingen garanti för var den stannar.