Группа ученых из Университета Линчепинга в Швеции представила инновационную аккумуляторную батарею, способную кардинально изменить доступ к электроэнергии в странах с низким уровнем жизни. Основу новой разработки составляют экономичные и одновременно экологичные материалы из цинка и лигнина.

Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

Как отмечает автор исследования, профессор Лаборатории органической электроники Реверант Криспин (Reverant Crispin), солнечные панели уже активно применяются в бедных тропических странах. Однако с наступлением сумерек люди вновь остаются без электричества, что сильно ограничивает развитие этих регионов. С помощью же новой технологии можно накапливать избыточную энергию днём и затем использовать ее после захода солнца, сообщает сайт Liu.se.

Новая перезаряжаемая батарея обещает стать дешевой и экологически чистой альтернативой литийионным аккумуляторам. Она может выдерживать более 8000 циклов перезарядки, сохранив около 80 % своей емкости. По плотности энергии новинка сопоставима со свинцово-кислотными батареями, но без использования токсичного свинца. Кроме того, она может сохранять заряд около недели, что намного дольше в сравнении с другими типами аккумуляторов.

Главная проблема цинковых батарей состоит в их низкой стабильности из-за взаимодействия цинка с водой в электролите, что приводит к выделению водорода и образованию дендритов. Чтобы стабилизировать работу цинкового электрода, ученые использовали специальный водно-полимерный электролит на основе полиакрилата калия (суперабсорбент, SAP), благодаря чему новая батарея демонстрирует очень высокую стабильность при заряде-разряде. При этом стоимость одного цикла использования такой батареи значительно ниже, чем у литийионных аналогов.

Reverant Crispin and Ziyauddin Khan, Источник изображения: Thor Balkhed/liu.se

«Хотя литийионные батареи полезны при правильном обращении, они могут быть взрывоопасными, их сложно перерабатывать и это проблематично с точки зрения экологии, — говорит Зияуддин Хан (Ziyauddin Khan), второй автор исследования. — Таким образом, наша батарея предлагает альтернативу, где плотность энергии не имеет решающего значения».

В настоящее время разработанные опытные образцы имеют небольшие размеры. Однако утверждается, что по этой технологии можно создавать более крупные экземпляры размером с автомобильные аккумуляторы.

Разработка новой перезаряжаемой цинко-лигниновой батареи финансировалась рядом шведских научных фондов и государственных программ. Считается, что эта экологичная и недорогая технология имеет большой потенциал для того, чтобы стать альтернативой литий-ионным батареям в будущем. Криспин также отмечает, что Швеция, как инновационная страна, может помочь другим государствам внедрять «зеленые» технологии энергообеспечения, чтобы избежать ошибок на этапе строительства инфраструктуры, что может «привести к климатической катастрофе».

В китайском научном рецензируемом журнале Transactions of China Electrotechnical Society вышла статья, в которой авторы рассказали о проблематике использования рельсовых пушек для запуска гиперзвуковых управляемых снарядов. Выявить полноту проблемы помогли полевые испытания орудия во время запуска снаряда в стратосферу. Они закончились неудачно, но указали путь к решению задачи.

Предполагаемый прототип рельсовой пушки на корабле НОАК. Источник изображения: SCMP

«Снаряд не следовал ожидаемой траектории, а максимальная дальность и высота полёта не соответствовали расчётным значениям», — сказано в рецензированной статье команды Военно-морского инженерного университета во главе с Лу Цзюньеном (Lu Junyong).

До выстрела учёные провели множество расчётов, экспериментов и цифровое моделирование процесса. Также снаряд прошёл испытания в аэродинамической трубе, где имитировался полёт на гиперзвуковой скорости. Всё было понятно, но после выстрела снаряд с оперением разогнался до скорости свыше 5 Маха примерно за 5 секунд и достиг потолка 15 км, в процессе чего сошёл с заданной траектории, а после начал снижение и упал на землю через 3 мин после выстрела.

Как показали данные с датчиков снаряда, его скорость вращения оказалась выше необходимой и, к тому же, случайным образом менялась в процессе полёта. Вращение снаряда необходимо для стабилизации его полёта, что в нарезном оружии реализуется пропилом спиральных бороздок в стволе. С гиперзвуковыми снарядами всё намного сложнее. Скорость их вращения должна быстро снижаться по мере наращивания скорости полёта и всё время оставаться стабильной, иначе малейший крен вызывает резкое изменение траектории, что и произошло во время стрельб.

В теории такого не должно было случиться. Для выяснения причины неудачи были собраны все экспериментальные данные, которые затем пропустили через систему машинного обучения. Искусственный интеллект выяснил, что причиной нерегулярной и случайной смены скорости вращения гиперзвукового снаряда стали микродеформации на оперении снаряда, которые возникали во время нахождения снаряда в стволе.

В рельсотроне, где токопроводящий снаряд разгоняется, скользя между двух контактных рельсов или с помощью тележки, за доли секунд возникают запредельные давление и температура вдобавок к электрическим дугам на выходе из орудия. Тем самым создаются условия для появления незаметных невооружённому глазу деформаций на кромках крыльев управляемого снаряда, что меняет аэродинамику на гиперзвуковых скоростях. Тот же ИИ подсказал, каким образом можно стабилизировать полёт снаряда с помощью работы закрылками, чтобы компенсировать нестабильности во время выстрела.

В США несколько лет назад официально свернули работы, связанные с разработкой рельсотронного оружия. Китай продолжает создавать рельсотроны, намереваясь получить опыт не только для боевого применения этого оружия, но также для совершенствования левитирующих поездов и создания электромагнитных катапульт для запуска космопланов и, в целом, полезной нагрузки на орбиту.

Китайские учёные разработали недорогой метод массового производства оптических чипов, которые используются в суперкомпьютерах и центрах обработки данных. Новая технология использует недорогой материал — танталат лития, который применяется при изготовлении компонентов смартфонов. Это изобретение должно помочь Китаю обойти ряд ограничений США на доступ к передовым полупроводниковым технологиям.

Источник изображения: techpowerup.com

Фотонные интегральные схемы (Photonic Integrated Circuits, PIC), используют оптические технологии для обработки и передачи информации и в основном применяются в оптоволоконной связи или фотонных вычислениях — новой технологии с повышенной скоростью передачи данных и пониженным энергопотреблением. PIC могут быть изготовлены с использованием различных материалов, включая ниобат лития, который известен своими превосходными возможностями электрооптического преобразования. Однако промышленное использование этой технологии сдерживается высокой стоимостью и ограниченным размером пластин.

Профессор Шанхайского института микросистем и информационных технологий Оу Синь (Ou Xin) и исследователь из Швейцарского федерального технологического института Тобиас Киппенберг (Tobias Kippenberg) опубликовали статью в журнале Nature об использовании для производства PIC альтернативного полупроводникового материала — танталата лития (LiTaO₃). По их словам, применение танталата лития обеспечивает дешёвое массовое производство благодаря процессу изготовления, близкому к традиционным коммерческим методам изготовления полупроводников.

«Танталат лития уже используется в коммерческих целях для радиочастотных фильтров 5G [используемых в смартфонах], обеспечивает масштабируемое производство при низких затратах и по своим свойствам не уступает, а в некоторых случаях превосходит ниобат лития», — утверждают учёные.

Изготовление PIC на основе танталата лития происходит традиционным путём с использованием литографии в глубоком ультрафиолете с последующим травлением пластин. Этот метод может помочь Китаю уменьшить воздействие ограничений, в том числе экспортного контроля и санкций, введённых США и их ключевыми союзниками для ограничения доступа Китая к передовым чипам и производственному оборудованию.

Стартап Novel Si Integration Technology, созданный Шанхайским институтом, уже располагает возможностями для массового производства 8-дюймовых пластин из нового материала. «Наша работа прокладывает путь к масштабируемому производству недорогих и крупносерийных электрооптических PIC нового поколения», — уверен Оу Синь.

О новой перспективной альтернативе литиевым аккумулятором сообщили учёные из Китая, опубликовав недавно статью в журнале Nature. По словам исследователей, они разработали электролит на водной основе, который не подвержен возгоранию. Но дело не только в безопасности «водных» аккумуляторов. Они могут хранить почти в два раза больше энергии, чем новейшие литиевые батареи — до 1200 Вт·ч/л.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

О разработке сообщили учёные Даляньского института химической физики Китайской академии наук. Предложенный ими водный электролит содержит растворы йода и брома. В прошлом учёные исследовали возможность создания более ёмких аккумуляторов на водных электролитах без использования солей лития, но выше отметки 200 Вт·ч/л подняться не удалось. Такие батареи тоже можно использовать, но только в системах накопления энергии. Для электромобилей подобные характеристики аккумуляторов не годятся.

Исследователи создали несколько прототипов аккумуляторов с водными электролитами. При использовании в материале анода кадмия выяснилось, что после 300 циклов разряда ёмкость аккумулятора снизилась до 78 %. Замена анода на ванадиевый продемонстрировала «значительную стабильность работы аккумулятора» — он без особенной потери ёмкости выдержал 1000 циклов разряда.

Что касается продемонстрированной аккумулятором на водном электролите плотности хранения энергии, то по этому параметру он превзошёл даже некоторые аккумуляторы с твердотельными электролитами. При этом он может быть сопоставим по стоимости производства с классическими литиевыми аккумуляторами, что станет несомненным прорывом, если работа дойдёт до стадии коммерциализации.

«Наша работа демонстрирует, что возможны безопасные водные аккумуляторы с высокой плотностью энергии, предлагающие вариант развития сетевых накопителей энергии и даже электромобилей», — сказано в работе учёных.

На 7-м семинаре консорциума Einstein Probe consortium в Пекине были представлены первые снимки неба в рентгеновском диапазоне, сделанные китайским рентгеновским телескопом «Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Также на борту обсерватории установлен европейский прибор, который имеет особую ценность. Все снимки пока калибровочные. Научная работа обсерватории начнётся в середине июня. Но даже сейчас аппарат поражает своими возможностями.

Млечный Путь в рентгеновском свете (с наложением на оптическое). Источник изображения: Einstein Probe consortium

Обсерватория «Зонд Эйнштейна» была запущена в космос 9 января 2024 года с космодрома Сичан на юго-западе Китая с помощью ракеты «Чанчжэн 2C». Обсерватория расположилась на орбите Земли на высоте около 600 км. Научная работа рассчитана на три года наблюдений. За своё участие в проекте европейские учёные получат около 10 % рабочего времени обсерватории.

Основной поток данных будет генерировать широкоугольный китайский рентгеновский телескоп WXT (Wide-field X-ray telescope). Его поле зрения составляет 1345 квадратных градусов, что позволяет ему одним кадром захватывать площадь неба, равную 10 тыс. дискам полной Луны. Телескоп делает полный снимок неба каждые 5 часов, что позволит учёным обнаруживать массу переходных событий, которые раньше ускользали от них. Это джеты нейтронных звёзд, падение вещества на чёрные дыры, взрывы сверхновых и другие яркие в рентгеновском излучении события.

Европейский телескоп FXT (Follow-up X-ray Telescope) — это узконаправленный прибор с очень высокой чувствительностью в рентгеновском диапазоне. Если WXT найдёт что-то особенно интересное, FXT сможет рассмотреть это с превосходным разрешением. Также оба телескопа помогут в поиске объектов и событий, обнаруженных в других диапазонах, например, гравитационно-волновыми обсерваториями, гамма-телескопами и даже оптическими и инфракрасными телескопами.

Даже калибровочные снимки поразили учёных своей детализацией и возможностями. В процессе настройки бортовых систем и приборов обсерватория «Зонд Эйнштейна» обнаружила 19 февраля 2024 года первый переходный процесс и, позже, ещё 14 временных источников рентгеновского излучения, а также 127 вспышек звёзд. Можно только представить, какой поток ранее недоступной информации пойдёт с началом работы обсерватории через полтора месяца!

Остаток сверхновой Корма А в рентгеновском диапазоне

По масштабу это станет чем-то близким к началу работы «Уэбба», хотя, конечно, новые рентгеновские обсерватории запустили NASA и JAXA в добавок к уже летающим. Но такого масштабного проекта как «Зонд Эйнштейна» пока нет ни у кого. Используя опыт этой обсерватории, ЕКА планирует в будущем запустить собственную космическую рентгеновскую обсерваторию NewAthena. Однако пока этот проект не вышел из стадии обсуждения. В будущем NewAthena станет крупнейшей рентгеновской обсерваторией в истории.

Принцип работы рентгеновской оптики «глаз омара», из-за этого источники на снимках выглядят как «+»

Добавим, китайский телескоп Wide-field X-ray собирает рентгеновское излучении оптикой типа «глаз омара». Это трубчатые конструкции, которые за счёт отражения от внутренних стенок позволяют усиливать рентгеновский свет. Подробнее об этой оптике мы рассказывали раньше, например, здесь.

Группа китайских учёных из Университета электронных наук и технологий Китая (UESTC), Университета Цинхуа и Шанхайского института микросистем и информационных технологий создала полупроводниковый источник запутанных фотонов, что может стать «замечательным потенциалом» для создания небольших и надежных квантовых чипов. В основе разработки лежит нитрид галлия (GaN), десятилетиями использующийся для выпуска синих светодиодов.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Запутывание фотонов позволяет защищать передаваемую информацию (квантовое распределение ключей) и выполнять квантовые вычисления или симуляции. И первые, и вторые операции можно выполнять с помощью пар запутанных фотонов. Другое дело, что их запутывание остаётся относительно сложным процессом, требующим особенных источников света, к примеру, на основе нитрида кремния или фосфида индия. Переход на нитрид галлия, хорошо знакомый производителям светодиодов и чипов, позволит шире и мощнее использовать квантовые каналы связи, а также подумать о создании квантовых систем на чипе.

Разработанный китайскими учёными источник запутанных фотонов представляет собой вытравленное на плёнке нитрида галлия кольцо диаметром 120 мкм (сама плёнка выращена на сапфировой подложке традиционным способом). При освещении кольца лучом лазера в инфракрасном диапазоне часть фотонов оказываются в своеобразной ловушке и начинают перемещаться по кольцу. Некоторые из таких частиц становятся резонансными парами. Резонансные пары, в свою очередь в процессе так называемого четвертьволнового смешения — известного явления в нелинейной оптике (кольцо из нитрида галлия — это и есть нелинейный оптический канал), порождают новую пару уже запутанных друг с другом частиц.

Измерения показали, что возникающая в кольце нитрида галлия запутанность такого же качества, как и в случае с другими квантовыми источниками света. Иными словами, предложенное решение можно брать на вооружение при проектировании оборудования для квантовых каналов связи и для квантовых процессоров. Более того, диапазон длин волн у GaN-источника света простирается до 100 нм против 25,6 нм у «традиционных» источников света. А это, в свою очередь, позволит расширить и уплотнить каналы передачи квантовой информации.

По словам разработчиков, помимо квантового источника света, GaN также является многообещающим материалом для изготовления других компонентов квантовых схем, включая лазер с накачкой и детекторы лёгких частиц. «Платформа GaN имеет значительные перспективы для создания квантовых фотонных интегральных схем “всё на кристалле” по сравнению с существующими платформами», — резюмируют учёные.

Международная группа учёных во главе с китайскими исследователями поставила эксперимент, в ходе которого впервые удалось обнаружить признаки существования кванта гравитационного поля — гравитона, который также может служить переносчиком гравитационного взаимодействия. Концепция гравитона сформировалась без малого 100 лет назад, но лишь теперь учёные получили шанс приблизиться к его открытию.

Источник изображения: SCMP

В подготовке эксперимента и в анализе его результатов участвовали учёные из Китая, США и Германии. Установка создавалась в Нанкинском университете, на что ушло три года. Анализируемый материал необходимо было охладить до температуры вблизи абсолютного нуля и обеспечить воздействие на него тонко настроенным лазером для оценки возбуждения электронов в образце. Фактически это взаимоисключающие требования, ибо возникает мостик тепла между экспериментальной средой и измерительными инструментами.

Китайцы справились. Полученный из США образец высокочистого арсенида галлия был охлаждён до -273,1 °C и помещён в магнитное поле на шесть порядков сильнее, чем магнитное поле Земли. Задача стояла создать в материале толщиной с атом эффект конденсированного состояния электронов, поток которых начинал вести себя как жидкость. Затем с помощью лазера оценивались возбуждённые состояния электронов и, в итоге, измерялся их спин.

Как известно, спин электрона не целый и равен 1/2. У гравитона же спин должен быть равен 2, что делает его уникальным, если таковой вообще существует в природе. Анализ данных эксперимента показал, что отдельные частицы характеризовались спином со значением 2. Такая регистрация проведена впервые в мире и оставляет место для дальнейшего поиска гравитонов.

Если гравитон будет обнаружен, а это безмассовая частица не имеющая также зарядов, то это даст надежду на создание единой теории поля. До сих пор нет полной связи между классической физикой и квантовой. Именно отсутствие понимания сути гравитационного взаимодействия не позволяет соединить эти два мира.

Информагентство «Синьхуа» сообщило, что ранее запущенный Китаем спутник-ретранслятор «Цюэцяо-2» (Queqiao-2) выведен на лунную орбиту. Два дня назад в ходе 19-минутного торможения «Цюэцяо-2» закрепился на орбите Луны с параметрами 200 × 100 000 км. Орбита и её наклон будут изменены до 200 × 16 000 км с периодом обращения 24 ч. В таком положении спутник почти не будет расходовать топливо, и большую часть времени будет оставаться на связи с Землёй.

Фотография Земли с орбиты Луны, сделанная аппаратом миссии «Чанъэ-5». Источник изображения: Chinese Academy of Sciences

Спутник-ретранслятор «Цюэцяо-2» (по-русски, «Сорочий мост-2», см. китайскую мифологию) необходим для организации связи со спускаемой автоматической станцией «Чанъэ-6». Станция будет запущена в мае для сбора и доставки на Землю первых в истории образцов грунта с обратной стороны Луны. Но на этом миссия «Цюэцяо-2» не закончится. Это 1200-кг аппарат с большой 4,2-метровой антенной. После завершения миссии «Чанъэ-6» ретранслятор обеспечит связь с посадочным модулем и луноходом миссии «Чанъэ-4».

В последующие годы спутник будет создавать каналы связи для миссий «Чанъэ-7» и «Чанъэ-8» по разведке южного полюса Луны вплоть до поддержки усилий по созданию там базы постоянного присутствия, для чего орбита ретранслятора будет изменена на 12-часовую. Также Китай предлагает космическим агентствам других стран использовать «Цюэцяо-2» для организации собственных миссий на обратную сторону Луны и в район южного полюса спутника.

Более того, на борту «Цюэцяо-2» расположены три научных прибора. Они будут использоваться в рамках научной миссии «Чанъэ-7». В частности, спутник несёт камеру с датчиками, работающими в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне, сканер нейтральных атомов и оборудование для использования антенны в интерферометрических астрофизических экспериментах с очень большой базой Земля-Луна (VLBI), что позволит спутнику раскрывать загадки Вселенной.

Вместе с «Цюэцяо-2» на борту ракеты-носителя «Чанчжэн-8», стартовавшей 19 марта, находилось два навигационно-связных спутника «Тианду-1» и «Тианду-2». Оба они также вышли на лунную орбиту. Двигаясь по орбите гуськом, эти аппараты будут участвовать в экспериментах с навигацией в области Луны и со связью.

На днях с космодрома Вэньчан на южном китайском острове Хайнань стартовала ракета «Чанчжэн-8», на борту которой находится спутник «Цюэцяо-2» (Queqiao-2). Это ретранслятор, который будет выведен на высокоэллиптическую орбиту вокруг Луны. Позже в этом году запланирована миссия «Чанъэ-6» по возврату образцов с обратной стороны Луны. Ретранслятор поможет контролировать процесс вне зоны прямой видимости наземных станций.

Ракета «Чанчжэн-2C» перед стартом. Источник изображения: Xinhua

Ранее подобные операции Китай уже проводил в рамках первой в истории Земли мягкой посадки на обратной стороне Луны. В ходе миссии «Чанъэ-4» китайская станция автоматически прилунилась в кратере Теодора фон Кармана. Примечательно, что место посадки было названо «Базой Небесной реки» и, для лучшего понимания масштаба события западными партнёрами, Statio Tianhe на латыни.

Послание о закладке базы китайцами на обратной стороне Луны дошло до адресата. Во время семинара по аэрокосмическим испытаниям, организованного Аэрокосмической корпорацией на этой неделе, командующий космическими силами США в Индо-Тихоокеанском регионе бригадный генерал Энтони Масталир (Anthony Mastalir) заявил, что присутствие китайцев на лунных орбитах представляет собой создание «потенциальных векторов атаки на наших традиционных рабочих орбитах».

Ранее в подобном духе высказывался глава NASA Билл Нельсон (Bill Nelson): «Это факт: мы участвуем в космической гонке. И это правда, что нам лучше следить за тем, чтобы они не добрались до места на Луне под видом научных исследований. И вполне возможно, что они скажут: "Не лезьте, мы здесь, это наша территория"».

Запуск ретранслятора «Цюэцяо-2» служит красноречивым ответом Китая на заявления США о собственности на Луну и лунные орбиты. Миссия «Чанъэ-6» приближается, и готовятся миссии «Чанъэ-7» и «Чанъэ-8» по высадке автоматических станций и луноходов в районе южного полюса Луны для подготовки места для будущей станции долговременного присутствия.

Источник изображения: wikipedia.org

Но не всё проходит гладко. Неделю назад Китай не смог вывести на заданные орбиты два спутника для навигации в пространстве между Землёй и Луной. Последняя разгонная ступень не сработала и спутники DRO-A и DRO-B, возможно, были потеряны. Но это не остановит новую космическую гонку, а только повысит ставки. США не особенно скрывают свои планы на окололунное пространство. В частности, ведётся разработка космического рейдера на ядерном двигателе по программе DARPA DRACO (Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations). А за рейдерами пойдут корветы, крейсеры и всё остальное, но это уже другая история.

В рецензируемом журнале Scientia Sinica Technology Китайской академии наук вышла статья, в которой сообщается об успешном испытании раннего прототипа ядерного ракетного двигателя мощностью 1,5 МВт. Двигательная установка размерами с транспортный контейнер испытана без ядерного топлива с подачей тепла от внешнего источника. Целью испытаний была проверка системы теплоотвода от реактора на основе лития. Готовятся испытания с ядерным топливом.

Источник изображений: Chinese Academy of Sciences

Очевидно, что ракету для полёта на Марс необходимо будет собирать на орбите Земли или на орбите Луны. В космос она будет подниматься по частям, что также касается ядерного реактора. При этом вопрос безопасности будет наиважнейшим, чтобы в случае аварии это не закончилось засорением земной поверхности радиоактивными материалами или чем похуже.

Создаваемый в Китае ядерный ракетный двигатель в данном исполнении (не факт, что проект будет воплощён в текущей версии) будет весить менее восьми тонн, и окажется достаточно компактным, чтобы поместиться под стандартный обтекатель штатных ракет-носителей. В космосе реактор будет развёрнут и дооснащён радиаторами охлаждения и необходимой обвязкой. В развёрнутом виде, если верить статье, он будет высотой с 20-этажный дом.

Система радиаторов из сплава на основе вольфрама будет одновременно служить экраном от радиации, возникающей в реакторе во время распада ядерного топлива. Заявлено, что температура теплоносителя в «ракетном» реакторе будет достигать 1276 °С что намного выше, чем в обычных реакторах. За счёт высокой температуры в газ из жидкой фазы будут превращаться инертные газы гелий и ксенон, которые будут вращать турбину генератора и обеспечивать высокую мощность вкупе с достаточно компактными размерами установки.

Утверждается, что китайская разработка значительно компактнее конкурирующего проекта NASA и в семь раз мощнее его. Более того, китайские учёные прогнозируют, что полёт на Марс на ракете с ядерным двигателем займёт около трёх месяцев, тогда как полёт на корабле типа Starship Илона Маска растянется на семь месяцев. Иными словами, без ракет на ядерных двигателях мечтать о регулярных полётах на Марс и обратно — это утопия, считают в Китае.

Ядерный реактор с литиевым охлаждением и системой радиаторов-экранов высотой с 20-этажный дом

Вопрос о создаваемой китайским ядерным двигателем тяге не прояснён. Это могут быть как электрические двигатели, которые разгоняют частицы реактивной массы (нейтральных газов или воды), либо двигатели на осколках деления, когда в качестве реактивной массы используются сами продукты распада. Исходя из контекста новости, речь, скорее всего, о первом случае — об электроракетных двигателях, но это не точно.

Охлаждать сверхразогретый двигатель планируется литием, как наиболее подходящим и теплоёмким для заявленных условий теплоносителем. Система отвода тепла с его помощью как раз прошла испытание на прототипе. Китайские учёные осторожны в прогнозах о создании рабочего двигателя. На это уйдут годы экспериментов и научной работы. Но к середине 30-х годов они надеются справиться. Как раз недавно глава «Роскосмоса» Юрий Борисов обмолвился, что Россия и Китай могут отправить в 2033–2035 годах на Луну ядерный реактор для лунной базы постоянного присутствия. Но это уже другая история.

Очевидно, что в будущем применение дронов будет в основном роевым. Китайские учёные пошли ещё дальше и задумались над платформой, которая одиночный аппарат моментально превращала бы в рой. Это дало бы преимущество, например, для работ в чрезвычайных условиях. В создании такой платформы помогла природа — наилучшим решением оказалась аэродинамика кленового семечка.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Кленовое семя или крылатка давно привлекает исследователей своим оптимальным сочетанием массы и аэродинамики. Имея всего один «пропеллер» крылатка вращается вокруг тяжёлого семени — центра масс — и может в ветреную погоду совершать многокилометровые перелёты. Чуть больше десяти лет назад, например, компания Lockheed Martin представила дрон-разведчик на основе аэродинамики крылатки. Рой таких дронов сбрасывался с самолёта, и дальше летел по ветру, собирая данные о наземных объектах и передавая на базу. Его вращение не мешало наблюдениям — стабилизировать цифровое изображение проще простого.

Китайские исследователи пошли дальше. Они решили не использовать носители типа самолётов или большие беспилотники. Для боевого применения это будет опасно — большую одиночную цель легче отследить и уничтожить. Вместо этого они разработали небольшие разделяющиеся дроны типа FPV-квадрокоптеров. Один такой дрон будет способен по команде разделиться на два, три и даже шесть самостоятельных дронов, которые начнут выполнять задачу в рое или по отдельности.

Испытание разделяемых дронов-крылаток. Источник изображения: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics

Каждый из дронов использует аэродинамику и форму кленового семени. Более того, обводы разделяющихся дронов пришлось модифицировать с учётом наиболее оптимальной общей аэродинамики, когда они летят в пачке. Также определённой проблемой было обеспечение высокоскоростной связи между дронами после разделения в воздухе. Но самые сложные задачи решены, и технология понемногу совершенствуется. У неё очень хорошие перспективы, считают разработчики. Когда одиночная цель внезапно превращается в шесть самостоятельных целей — это способно впечатлить любую ПВО.

Китайские учёные добились определённых успехов в разработке теорий, материалов, технологий и процессов, которые обещают кардинально изменить аэрокосмическую область и не только. Речь идёт о гиперзвуковом транспорте, который на начальном этапе может использовать электромагнитное ускорение. Технология также может найти воплощение в «гиперлупе» — гиперзвуковых поездах в вакуумных тоннелях.

Источник изображения: Weibo

В настоящее время в Китае есть ряд экспериментальных решений, создающих основу для моделирования и опытов. Как сообщается в недавно опубликованной статье в рецензируемом журнале Acta Aeronautica, процессы разгона и отделения воздушного судна от рельсотронной катапульты были исследованы в аэродинамической трубе и подвергнуты анализу на компьютере. Разработчики проекта подчёркивают, что им неизвестно о проведении подобных работ в США или в других странах. Между тем, анализ процессов в момент отделения самолёта от гиперзвуковой катапульты является одним из самых важных в процессе запуска.

На авианосцах ВМФ США для запуска самолётов используются паровые катапульты. При попытке перейти на электромагнитные катапульты инженеры столкнулись с трудностями. В частности, электромагнитные катапульты получили авианосцы типа «Джеральд Р. Форд». Сообщается, что у них достаточно большая частота отказов. Ещё раньше NASA отказалось от проекта разработки электромагнитной катапульты для замены первой ступени ракет. Тогда считалось, что для этого необходимо разогнать вторую ступень до скорости 700 км/ч. После работы над аналогичным проектом в Китае учёные пришли к выводу, что для отказа от первой ступени космолёт придётся разгонять до более высокой скорости.

В 2016 году в Китае начали разрабатывать проект «Тэнъюнь» — это многоразовая аэрокосмическая платформа с гиперзвуковым разгонщиком и космолётом. Как вариант рассматривается возможность разгона 50-тонного космолёта на гигантской электромагнитной стартовой трассе, которая придаст судну скорость до 1,6 Маха (1960 км/ч). После отделения от катапульты космоплан запускает свои двигатели и разгоняется до скорости, семикратно превышающей скорость звука. Тем самым будет достигаться колоссальная экономия на топливе.

Момент отделения 50-т машины размерами больше лайнера Boeing 737 будет критическим для системы и именно ему посвящены многочисленные эксперименты в аэродинамической трубе. Как выяснили учёные, при преодолении космопланом звукового барьера на катапульте между самолётом и землёй запускается каскад ударных волн. Нижняя часть аппарата начинает испытывать многочисленные ударные нагрузки из-за отражений ударных волн от близкой поверхности земли. Эти же ударные волны нарушают воздушный поток, создавая очаги воздушного потока дозвуковой скорости между аппаратом, электромагнитными салазками и треком.

Когда салазки достигают заданной скорости, они резко останавливаются, и происходит отделение космоплана. Хаотичный поток воздуха сначала поддерживает аппарат, но через четыре секунды, как показало испытание в аэродинамической трубе, поток срывается в нисходящую тягу. Для гипотетических пассажиров судна и экипажа в этот момент возникла бы кратковременная невесомость. Но по мере увеличения расстояния между самолетом и взлётной полосой интенсивность воздушного потока уменьшается, пока полностью не исчезнет. К этому моменту двигатели самолёта должны достичь необходимой тяги и создать ему условия для набора высоты.

Моделирование показало, что конструкция космоплана требует усиления в местах наиболее сильно подверженных аэродинамическим ударам. Но в целом, этот подход признан безопасным и осуществимым, как написали учёные в своей статье. Очевидно, что предложенный подход будут проверять на практике. Для этого уже построены две экспериментальные трассы. Трассы, что показательно, построены не только и не столько для аэрокосмического проекта, а для разработки поездов на магнитной подушке. Одна из них — 2-км вакуумная труба в промышленном центре Датун, провинция Шаньси, построенная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и промышленности (CASIC), позволит разгонять маглевы в трубе с низким вакуумом до 100 км/ч. В перспективе длина трубы достигнет 60 км, по которой можно будет разгонять поезд до 5000 км/ч. На трассе будут проверяться возможности электромагнитного разгона, управления и всего прочего, что также найдёт применение в катапультах для космических запусков.

Аналогичную площадку также создали в Цзинане, столице восточной провинции Шаньдун, там проводятся похожие эксперименты со сверхскоростными электромагнитными санями под наблюдением Академии наук Китая (CAS). Наконец, в Китае также создаются обычные боевые рельсотроны, если слово «обычные» применимо к подобным проектам.

Всё вместе означает, что Китай понемногу развивает материально-техническую базу, которая в перспективе может произвести революцию в сфере запусков в космос. Если рельсовый ускоритель и гиперзвуковой космоплан станут реальностью, то цена доставки каждого килограмма полезной нагрузки на орбиту будет существенно дешевле $100 (до $60 и даже меньше).

Команда учёных из Университета Южной Дании (SDU) создала уникального робота-змею в стиле оригами, способного к ректолинейной локомоции и выполненного из инновационного композитного материала на основе ультравысокомолекулярного полиэтилена. Этот робот открывает новые возможности для проведения поисково-спасательных операций и исследования недоступных территорий на Земле и других планетах.

Источник изображения: sdu.dk

Когда большинство людей представляют себе змею, ползущую по земле, они, скорее всего, представляют её извивающейся в форме «S». На самом деле, эта форма передвижения, известная как серпантин, — лишь одна из четырёх, которые обычно используют змеи. Робот, разработанный командой датских учёных под руководством аспирантки Бурчу Сейидоглу (Burcu Seyidoğlu) и профессора Ахмада Рафсанджани (Ahmad Rafsanjani), передвигается методом ректолинейной локомоции, который змеи используют, преодолевая узкие пространства, не позволяющие использовать более традиционные способы перемещения.

Ректолинейная локомоция не предполагает извивания тела, а включает последовательное сокращение и расслабление мышц, начиная от головы и заканчивая хвостом. Благодаря гибкости кожи на брюшной стороне тела, такой способ позволяет эффективно зацепляться за поверхность и тянуть тело вперёд.

Конструкция робота воплощает этот принцип с помощью своих модульных сегментов, изготовленных из лёгкого композитного материала на основе ультравысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE) — самого прочного синтетического волокна в мире. Этот материал вырезается лазером и складывается как оригами, а затем подвергается термическому прессованию для формирования гофрированных сегментов.

Движение робота вперёд происходит за счёт полупроницаемых для воздуха мешочков, сделанных из того же материала и расположенных в нижней части каждого сегмента. Силиконовый шланг, проходящий вдоль внутренней части робота, подаёт импульсы, накачивая и стравливая воздух из этих мешочков, заставляя их последовательно расширяться, а затем сжиматься.

Отметим, что данная разработка обладает рядом преимуществ перед традиционными роботами-змеями: благодаря своей лёгкости и гибкости, а также относительной дешевизне изготовления, робот способен эффективно проникать в труднодоступные места, сохраняя при этом прямое положение корпуса. В настоящее время учёные работают над автономной версией робота-змеи с воздушным насосом внутри, что, как ожидается, увеличит его скорость и манёвренность.

Поставить искусственный интеллект на службу специалистов в медицинской сфере пыталась ещё компания IBM, а уж появление более доступных систем искусственного интеллекта сделало эту задачу менее затратной. Китайские разработчики решили применить искусственный интеллект в работе нейрохирургов, помогая им выработать правильную тактику лечения пациентов или более точно поставить диагноз.

Источник изображения: Unsplash, National Cancer Institute

С этого года в семи медицинских центрах китайской столицы начнёт испытываться медицинский чат-бот CARES Copilot 1.0, разработанный гонконгскими специалистами с использованием большой языковой модели Llama 2.0 американской компании Meta✴ Platforms. По словам разработчиков, в качестве аппаратной базы для чат-бота использовались около 100 ускорителей вычислений, причём это количество примерно в равной пропорции было поделено между Nvidia A100 и китайскими Huawei Ascend 910B, которые считаются близкими конкурентами. Китайские компании и учреждения не могут получать ускорители уровня Nvidia A100 в условиях американских санкций, поэтому в качестве альтернативы используют разработки Huawei.

Для обучения специализированной медицинской большой языковой модели использовалось около миллиона медицинских записей и научных трудов в сфере нейрохирургии. По замыслу создателей, нейросеть поможет не только точнее ставить диагноз, но и обрабатывать данные диагностических обследований, включая первичную информацию МРТ, УЗИ и КТ. Изображения, аудиозаписи и текст тоже будут по зубам этой системе, которая на определённом этапе развития сможет даже давать рекомендации врачам по поводу выбора правильной тактики лечения пациента. Китайские специалисты пожаловались на отсутствие доступа к передовым ускорителям Nvidia, но делают ставку на использование более точных данных для обучения языковой модели, которые должны позволить добиться хороших результатов даже при относительно слабой аппаратной базе.

В условиях ужесточаемых санкций США и их союзников китайским компаниям не так просто добиваться успехов в сфере высоких технологий, поэтому власти КНР решили не только увеличить субсидирование национальной науки, но смягчить условия привлечения иностранных инвестиций в приоритетные отрасли экономики Китая. Главная задача всех этих мер — обеспечить технологический суверенитет страны.

Источник изображения: SMIC

Власти КНР призвали к общей мобилизации ресурсов для достижения поставленной цели. В свою очередь, правительство готово увеличить субсидирование национальной науки, в текущем году бюджет на поддержку исследовательских проектов в сфере высоких технологий будет увеличен на 10 % до $51,5 млрд. Компаниям, которые демонстрируют хорошие результаты в стратегически важных отраслях китайской экономики, будет предоставляться финансовая поддержка. На поддержку фундаментальных научных исследований в прошлом году в целом власти Китая потратили $458 млрд, что соответствует 2,6 % ВВП страны.

Выступая перед китайскими парламентариями, премьер-министр КНР Ли Цян (Li Qiang) заявил, что нужно мобилизовать не только научные ресурсы, но и привлечь к этому процессу негосударственные источники, чтобы добиться прорыва в ключевых технологических сферах. Одновременно предлагается упростить доступ иностранных инвесторов на китайский рынок, чтобы обеспечить приток капитала в сферу естественных наук и производства высокотехнологичной продукции. Квантовые вычисления, искусственный интеллект, медицина и биотехнологии, аэрокосмическая сфера — вот те области китайской экономики, в которые власти страны желают упростить доступ иностранного капитала. Попутно планируется разработать меры поддержки молодых учёных в приоритетных отраслях и привлечения в них новых кадров.