Vi ser en transformerande förändring i framdrivnings- och kraftsektorerna. Flyg och kraftgenerering har medfört enorma fördelar – att koppla samman människor över hela världen och tillhandahålla säkra, tillförlitlig el till miljarder – men att minska deras koldioxidutsläpp är nu ett akut behov.

Elektrifiering är ett sätt att dekarbona, säkert för små och medelstora flygplan. Faktiskt, mer än 70 företag planerar en första flygning med elektriska flygfordon till 2024. För stora flygplan, inget alternativ till jetmotorn finns för närvarande, men radikalt nya flygplansarkitekturer, som de som utvecklats av Cambridge-MIT Silent Aircraft Initiative och NASA N+3-projektet, visa möjligheten att minska CO ₂ utsläpp med cirka 70 procent.

En röd tråd i dessa tekniker och de som behövs för förnybar energi är deras beroende av effektiva, pålitligt turbomaskineri – en teknik som har varit central i vårt arbete under de senaste 50 åren. För närvarande arbetar vi med applikationer som inkluderar utveckling av elektriska och hybridelektriska flygplan, generering av kraft från tidvatten och låggradig värme, som solenergi, och vätebaserade motorer.

Vi arbetar också med befintlig teknik som ett sätt att minska koldioxidutsläppen, som vindkraftverk, och utveckla nästa generations jetmotorer som Rolls-Royces UltraFan-motor, vilket kommer att möjliggöra CO ₂ utsläppsminskningar på 25 procent till 2025. Ett bra exempel är Dr. Chez Halls forskning om en potentiell ersättning för 737. Denna futuristiska flygplansarkitektur innebär att ett elektriskt framdrivningssystem är inbäddat i flygplanets flygkropp, vilket tillåter upp till 15 procents minskning av bränsleförbränningen.

En nyckelfaktor för att möta utmaningen med koldioxidutsläpp är att påskynda teknikutvecklingen. Och så, under de senaste fem åren, vårt primära fokus har varit själva processen – vi har frågat "Kan vi utveckla teknik snabbare och billigare?" Svaret är ja – minst 10 gånger snabbare och 10 gånger billigare. Vår lösning är att slå samman de digitala och fysiska systemen som är involverade. Under 2017, vi genomförde ett banbrytande försök med en ny metod för teknikutveckling. Ett team av akademiska forskare och industridesigners var inbäddade i Whittle och fick fyra teknologier att utveckla.

Resultaten var häpnadsväckande. Under 2005, en liknande rättegång tog Whittle två år. Under 2017, de agila testmetoderna tog mindre än en vecka, demonstrerar hundra gånger snabbare teknikutveckling.

Vi beskriver det som att "strama cirkeln" mellan design, tillverkning och provning. Designtider för ny teknik har minskat från cirka en månad till en eller två dagar med hjälp av utökade och maskininlärningsbaserade designsystem. Dessa använder sig av intern mjukvara för flödessimulering som accelereras av grafikkort som utvecklats för datorspelsindustrin.

Tillverkningstiderna för ny teknik har minskat från två eller tre månader till två eller tre dagar genom att direkt koppla designsystemen till rader av interna 3D-utskrifter och snabbbearbetningsverktyg, snarare än att förlita sig på externa leverantörer. Designers kan nu prova nya koncept i fysisk form mycket snart efter att en idé har kommit.

Testtiderna har reducerats från cirka två månader till några dagar genom att genomföra en "värdeströmsanalys" av den experimentella processen. Varje sekventiell operation analyserades, gör det möjligt för oss att ta bort över 95 procent av uppgifterna, ger en mycket smidigare monterings- och demonteringsprocess. Testresultaten återkopplas automatiskt till det utökade designsystemet, så att den kan lära sig av både digitala och fysiska data.

Det finns en naturlig mänsklig tidsskala på ungefär en vecka där om du går från idé till resultat så har du en god cirkel mellan förståelse och inspiration. Vi har upptäckt att när tidsskalan för teknikutveckling närmar sig den mänskliga tidsskalan – som den gör i vår slankare process – exploderar innovation.

New Whittle Laboratory kommer att inrymma National Center for Propulsion and Power, kommer att öppna 2022 med finansiering från Aerospace Technology Institute. En nationell tillgång, Centret är utformat för att kombinera en uppskalad version av den smidiga testkapaciteten med toppmodern tillverkningskapacitet för att täcka cirka 80 procent av Storbritanniens framtida behov av aerodynamisk teknologi.

Nyckeln till framgången för Whittle Laboratory har varit dess starka industriella partnerskap – med Rolls-Royce, Mitsubishi Heavy Industries och Siemens i över 50 år, och med Dyson i cirka fem år. Så en annan komponent i den nya utvecklingen kommer att vara ett "Propulsion and Power Challenge Space". Här, team från hela universitetet kommer att samlokalisera med industrin för att utveckla den teknik som krävs för att minska koldioxidutsläppen i framdrivnings- och kraftsektorerna.

Längden och djupet av dessa partnerskap har så många fördelar. De har gjort det möjligt för teknikstrategi att delas på högsta nivå, och nya projekt som ska startas snabbt, utan behov av avtalsjurister. Gemensamma industriakademiska tekniköverföringsteam rör sig sömlöst mellan industri och akademi, säkerställa att teknologier framgångsrikt överförs till produkten.

Viktigast, partnerskapen utgör en källa till "riktiga" forskningsprojekt med stor effekt. Det är dessa långsiktiga industriella partnerskap som har gjort Whittle till världens mest akademiskt framgångsrika framdrivnings- och kraftforskningslaboratorium.

Vi befinner oss i ett avgörande ögonblick, när det gäller både Cambridges historia av ledande teknikutveckling inom framdrivning och kraft, och mänsklighetens behov av att minska koldioxidutsläppen i dessa sektorer. För bara 50 år sedan, vid invigningen av det ursprungliga Whittle-laboratoriet, forskning och industri stod inför utmaningen att göra massflygresor till verklighet. Nu kommer New Whittle Laboratory att göra det möjligt för oss att leda vägen för att göra det grönt.

Ett djärvt svar på världens största utmaning

University of Cambridge bygger vidare på sin befintliga forskning och lanserar ett ambitiöst nytt miljö- och klimatförändringsinitiativ. Cambridge Zero handlar inte bara om att utveckla grönare teknologier. Det kommer att utnyttja den fulla kraften i universitetets forsknings- och policyexpertis, utveckla lösningar som fungerar för våra liv, vårt samhälle och vår biosfär.