В передовых силовых микросхемах и радиочастотных усилителях используются полупроводники с широким значением запрещённой зоны, например, нитрид галлия (GaN). Львиную долю мировых поставок галлия контролирует Китай, и недавно введённые Пекином ограничения на его экспорт означают дополнительные риски для нацбезопасности ряда стран, включая США. Поэтому входящее в Минобороны США агентство DARPA поручило Raytheon разработать синтетические полупроводники из алмазов и нитрида алюминия в качестве альтернативы GaN.

Источник изображения: Maxence Pira / unsplash.com

Цель Raytheon — обеспечить внедрение данных материалов в оборудование, предназначенное для современных и перспективных радиолокационных и коммуникационных систем: радиочастотные переключатели, ограничители и усилители мощности — это поможет расширить их возможности и дальность действия. Такие компоненты будут применяться в аппаратуре для зондирования, радиоэлектронной борьбы, направленной передачи энергии и в системах высокоскоростного оружия, включая гиперзвуковое. В будущем, вполне возможно, подобные полупроводники найдут применение и в гражданской сфере, например, в электромобилях, системах связи и других приложениях.

Ведущим материалом в силовых и высокочастотных полупроводниках является нитрид галлия, ширина запрещённой зоны которого составляет 3,4 эВ. Его возможности способен превзойти синтетический алмаз с 5,5 эВ — он окажется полезным в оборудовании, где критически важны высокочастотные характеристики, высокая подвижность электронов, экстремальный контроль температур, высокие мощность и долговечность. Но синтетический алмаз пока является новым материалом в полупроводниковой сфере, и до сих пор существуют проблемы, связанные с его массовым производством. Ещё более широкая запрещённая зона в 6,2 эВ у нитрида алюминия, а значит, он даже лучше подходит для такого оборудования. Но Raytheon только предстоит разработать соответствующие полупроводниковые компоненты.

На первом этапе компания займётся разработкой полупроводниковых плёнок на основе алмаза и нитрида алюминия. На втором — эти технологии будут оптимизироваться для работы на пластинах большего диаметра, в частности, для сенсорных систем. Обе фазы Raytheon надлежит завершить за три года. У компании уже есть опыт в интеграции GaN- и GaAs-компонентов в радиолокационное оборудование, поэтому и с новой задачей она, вероятно, справится.

В рамках реализации программы DARPA «Океан вещей» (Ocean of Things) учёные из Университета Бингемтона разработали миниатюрную роботизированную платформу на бактериальном питании. Робот-водомерка с массой датчиков и радиосвязью сможет десятилетиями скользить по поверхности воды, получая электрическое питание для систем от процесса бактериальной жизнедеятельности в составе специальной батареи.

Источник изображения: Professor Seokheun “Sean” Choi

Исследователи нашли возможность объединить в одной батарее несколько штаммов бактерий, используя преимущества одних и других. Хотя работы ещё не завершены, учёные говорят, что таким образом можно повысить мощность и энергетическую плотность бактериального источника питания.

Батарея разрешает попадание воды вовнутрь, что приносит с собой влагу и питательные вещества. Находящиеся в батарее споры бактерий при благоприятных условиях начинают размножаться и при этом вырабатывают электричество, что свойственно процессам жизнедеятельности отдельных видов микроорганизмов. Пока они вырабатывают электричество, автономный «жучок» выполняет свою работу — плывёт в нужном направлении, фиксирует характеристики среды и проплывающие (пролетающие) в зоне чувствительности датчиков живые и неживые объекты. Затем он передаёт собранную информацию куда надо, если хватает питания.

Попадание в неблагоприятную среду заставляет бактерии в батарее снизить активность и уйти в состояние спор до лучших времён. Таким образом, батарея на бактериях потенциально может оставаться рабочей десятки лет и даже до 100 лет. В лабораторных условиях учёные смогли получить от прототипа батареи до 1 мВт мощности. Этого достаточно для перемещения миниатюрного робота-водомерки и для работы его основных датчиков. Учёные продолжат исследования, чтобы добиться от биобатареи ещё более внушительных характеристик. Они утверждают, что в этом поможет более тщательный подбор комбинации штаммов перспективных бактерий.

В рамках подготовки к строительству постоянно действующей обитаемой лунной базы агентство DARPA заключило с компанией Northrop Grumman контракт на разработку концепции лунной железной дороги.

Источник изображения: JB / pixabay.com

Идея о запуске поезда на Луне может показаться неожиданной, но за ней стоит твёрдая логика. Постоянное присутствие человека на Луне потребует наличия соответствующей инфраструктуры. Луна намного меньше Земли, но это всё-таки довольно крупный объект — площадь её поверхности сравнима с площадью Африки. Даже ограниченное присутствие человека здесь потребует какой-то транспортной системы, связывающей различные аванпосты и объекты обеспечения жизнедеятельности.

В этой связи наличие железной дороги действительно имеет смысл: она обеспечит не только логистику, но и станет решением одной из главных проблемы Луны — пыли. Лунная пыль абразивна, и она способствует коррозии. Из-за отсутствия воды статическое электричество заставляет её налипать на скафандры и оборудование, которые пачкаются, а срок их службы сокращается. Переезды по железной дороге сократят контакт с лунной пылью. Ещё один аргумент в пользу железной дороги — следы. Это на земной поверхности следы человека и транспортных средств быстро исчезают из-за дождей и эрозии, а на Луне они могут оставаться миллиарды лет. Свести такой ущерб к минимуму имеет смысл хотя бы из эстетических соображений.

В рамках реализации проекта инженерам Northrop Grumman предстоит определить необходимые для строительства лунной железнодорожной сети интерфейсы и ресурсы, сформировать смету прогнозируемых затрат, списки технологических и логистических рисков, разработать прототипы для концептуального проектирования и архитектуры, выработать механизмы постройки железной дороги с помощью роботов, решить проблемы планировки линий, строительства фундамента, прокладки путей и, наконец, проработать вопросы их эксплуатации: осмотра, технического обслуживания и ремонта железной дороги.

Несмотря на широкое распространение и надёжность ракетных двигателей на жидком и твёрдом топливе, в будущее их не пригласят. Потенциальной заменой двигателям на химическом топливе могут стать ротационные детонационные ракетные двигатели (Rotating detonation rocket engine — RDRE). Они обещают оказаться на 15 % экономичнее и будут надёжнее в эксплуатации. Но к этому ещё нужно прийти, а пока что такие двигатели проходят испытания.

Источник изображений: Venus Aerospace

На днях Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) сняло гриф секретности с процедуры испытания ротационного детонационного двигателя для ракет компании Venus Aerospace. Это позволило компании представить видео испытаний двигательной установки, в ходе которого была сделана заявка на достижение значимой вехи в разработке революционного двигателя.

По словам компании, её специалистам удалось добиться длительной работы двигателя, что подойдёт как для оснащения гиперзвуковой ракеты, так и гиперзвукового самолёта. Ранее подобным достижением хвалилось NASA. Создаваемый агентством ротационный детонационный двигатель смог проработать 4 мин. Этого хватит, например, чтобы посадить спускаемый модуль на Луну. Двигатель Venus Aerospace создаётся с прицелом на длительные перелёты в пределах Земли и для выхода аппаратов на орбиту. В таких условиях RDRE должен работать намного дольше и теперь, после испытаний, можно с уверенностью двигаться к этой цели, заявили в компании.

Впрочем, подробностей нет. Вероятно это секретная информация. Компания Venus Aerospace проектирует гиперзвуковой самолёт и разработка надёжного двигателя нужна ей как воздух. Ротационный детонационный ракетный двигатель грубо можно представить как два соосных цилиндра один в другом. Топливо впрыскивается в простенок между ними и поджигается. Создаётся взрыв и вихреобразное распространение ударной волны, что существенно повышает тягу и экономит топливо.

Прорывом Venus Aerospace стала разработка системы охлаждения двигателя, которая позволяет ему особенно длительную работу. Но компания находится лишь в начале пути. И не факт, что она его пройдёт — он слишком сложен и малоизучен.

Компания Bell Textron провела наземные испытания технологии двигателя со складывающимся винтом, которая будет использоваться в будущем самолёте SPRINT X-plane с вертикальным взлётом и посадкой. Bell Textron является одним из претендентов на заключение контракта с Управлением перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) на разработку самолёта данного типа в рамках программы Speed and Runway Independent Technologies (SPRINT).

Источник изображения: Bell Textron

Конкуренцию Bell Textron составят Aurora Flight Sciences (дочерняя компания Boeing), Northrop Grumman Aeronautic Systems и Piasecki Aircraft Corporation, тоже получившие в ноябре гранты на $15 млн для подготовки концептуального проекта SPRINT X-plane и определения требований и интерфейсов на этапе 1A. Первый этап программы продлится 6 месяцев.

Цель проекта SPRINT — создание самолёта, который не зависит от наличия взлётно-посадочной полосы, для выполнения различных миссий: от высадки спецназа до оказания помощи при стихийных бедствиях в труднодоступных районах.

Наземные испытания Bell Textron, проведённые на базе ВВС Холломан в Нью-Мексико, призваны показать возможность перехода винтокрылого аппарата от вертикального взлёта с помощью винтового двигателя к горизонтальному скоростному полёту с использованием реактивного двигателя.

Подобно конвертоплану V-22 Osprey, будущий X-plane после вертикального подъёма на определённую высоту с помощью роторов будет наклонять их в горизонтальное положение для движения вперёд, но в данном случае вступают в действие реактивные двигатели. Чтобы уменьшить сопротивление воздуха и не мешать в полёте, роторы будут сконструированы так, чтобы не только поворачиваться, но и складываться, и фиксироваться на месте.

Второй этап программы 1B стартует в середине 2024 года. На этом этапе будет усовершенствована конструкция X-plane посредством всестороннего анализа, моделирования, испытаний компонентов и подсистем, планирования производства и планирования летных испытаний, кульминацией которых станет предварительный анализ конструкции. Второй этап будет включать детальное проектирование, строительство, наземные испытания и сертификацию X-Plane Demonstrator. Третий этап — программа лётных испытаний X-plane — позволит проверить технологии и интегрированную концепцию в соответствующем масштабе и в реальных условиях полёта.

Ожидается, что новый пилотируемый самолёт сможет летать со скоростью до 833 км/ч на высоте до 9100 м и перевозить груз весом до 2300 кг на расстояние до 370 км.

Американское оборонное агентство DARPA подготовило тендер на разработку программы внутренней когнитивной безопасности (ICS — Intrinsic Cognitive Security). Она будет предназначена для защиты военных гарнитур смешанной реальности от кибератак, нацеленных непосредственно на органы чувств солдат.

Источник изображения: microsoft.com

Когнитивными атаками в ведомстве называют злонамеренные действия, «эксплуатирующие тесную связь между пользователем и оборудованием смешанной реальности». У них много общего с традиционными кибератаками, вызывающими техническую перегрузку ресурсов, интеграцию избыточных данных или сбои в работе сетевых компонентов. Только объектом когнитивной атаки является сам пользователь, и для её осуществления на экран гарнитуры смешанной реальности могут выводиться загромождающие обзор посторонние объекты, а также перехватываться данные системы отслеживания направления взгляда — своеобразный аналог кейлоггера. Таким образом оказавшаяся под атакой гарнитура выводит пользователю недостоверную информацию, либо вовсе провоцирует тошноту и прочие признаки недомогания, то есть может полностью вывести солдата из строя.

Бороться с подобными атаками в DARPA предлагают при помощи формальных методов. Система защиты должна «предоставить средства символического исследования цифрового пространства (при помощи аппаратного или программного обеспечения) и введения свойства правильности или безопасности, которое является истинным для всех возможных входящих данных». Для этого DARPA предлагает выстроить математические модели когнитивных механизмов «человеческого восприятия, действий, памяти и рассуждений» и на их основе установить, как создать некую форму универсальной защиты от когнитивных атак.

Опасения DARPA вполне обоснованы: в прошлом году по результатам испытаний военной версии гарнитуры смешанной реальности на базе Microsoft HoloLens было установлено, что за несколько часов она вызывает у военнослужащих головные боли, усталость глаз и тошноту. В новой версии гарнитуры эти проблемы исправлены, однако защита от атак нужна. Учитывая, что работа над программой DARPA ICS ещё не началась, участвующие в дальнейших испытаниях HoloLens американские военнослужащие пока не смогут рассчитывать на механизмы когнитивной защиты.

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) США и Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) объявили во вторник о сотрудничестве с целью создания и запуска на орбиту аппарата с ядерным двигателем к 2027 году.

NASA

В соответствии с заключённым соглашением, NASA присоединится к программе Demonstration Rocket for Agile Cislunar Operations (DRACO) компании DARPA, запущенной в 2021 году с целью разработки ядерного теплового двигателя для космической ракеты.

«NASA будет работать с нашим давним партнёром DARPA с целью создания и демонстрации передовой технологии ядерных тепловых двигателей уже в 2027 году. С помощью новой технологии астронавты смогут путешествовать в дальний космос и возвращаться обратно быстрее, чем когда-либо, что является важным фактором для подготовки к пилотируемым полётам на Марс», — отметил директор NASA Билл Нельсон (Bill Nelson) во время презентации на научно-техническом форуме и выставке Американского института аэронавтики и астронавтики (AIAA) 2023 года, которые прошли в Национальной гавани (штат Мэриленд, США).

Как отмечено в пресс-релизе NASA, космические аппараты с ядерной тепловой установкой позволят сократить продолжительность полёта, снижая риски для астронавтов во время длительных миссий, таких как пилотируемых полёты на Марс. Более длительные полеты требуют транспортировки большего количества припасов и использования более надёжных систем.

Новые, более эффективные транспортные технологии помогут NASA в выполнении лунной и марсианской миссий. Благодаря более мощным ядерным двигателям можно будет иметь на борту корабля больше полезной нагрузки для научных исследований и использовать более мощные приборы и средства связи.

Сообщается что тепловой ядерный двигатель (Nuclear Thermal Propulsion, NTP) может быть в три или более раз эффективнее обычных химических двигателей.

NASA и DARPA опубликовали межведомственное соглашение, определяющее роли и обязанности каждой из сторон. В соответствии с соглашением, Управление космических технологий NASA (Space Technology Mission Directorate, STMD) возглавит техническую разработку ядерного теплового двигателя для экспериментального космического корабля DARPA. Заказчиком разработки всей ступени и двигателя, включая реактор, выступает DARPA, которое возглавит общую программу, включая интеграцию и закупку ракетных систем, согласования, планирование, обеспечит безопасность и ответственность, а также общую сборку и интеграцию двигателя с космическим кораблём.

В новой концепции X-Plane от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) отсутствуют все элементы вертикального и горизонтального оперения, такие как предкрылки, закрылки, рули высоты и направления. Это сделано для снижения аэродинамического сопротивления и повышения топливной экономичности.

Источник изображения: DARPA

Этот проект противоречит более чем вековой практике авиастроения, начиная от первого самолёта братьев Райт до сверхсовременных истребителей пятого поколения. Но DARPA заявляет, что располагает реальной альтернативой классическому оперению самолёта для контроля летательных аппаратов в воздухе на высоких скоростях. На днях Aurora Flight Sciences, дочерняя компания Boeing, получила от DARPA контракт на проектирование в рамках программы Control of Revolutionary Aircraft with Novel Effectors (CRANE), целью которой является запуск экспериментального самолёта без подвижных поверхностей управления.

«Aurora Flight Sciences разработает полномасштабный X-Plane, летательный аппарат, который будет полагаться исключительно на изменения воздушного потока для манёвров в полёте», — отметили в DARPA. В случае успеха концепции, добавили официальные лица, проект станет «новым этапом в создании самолётов». Вертикальное и горизонтальное оперения самолётов уже более века являются необходимым неудобством: они создают аэродинамическое сопротивление, растущее в кубе от скорости, и увеличивают потребление горючего. Однако альтернативы до сих пор не создано, поэтому для управления самолётом пилоты должны использовать закрылки, предкрылки, рули направления и высоты, которые использовались и совершенствовались на протяжении десятилетий.

DARPA ни в коем случае не является первым, кто рассматривает возможность удаления деталей, ранее считавшихся необходимыми для выполнения полётов. В 2018 году команда Массачусетского технологического института управляла тем, что они назвали «первым в мире самолётом без движущихся частей», но этот термин относился к движителю, а не к системе управления. Массачусетский технологический институт использовал для движения экспериментального летательного аппарата эффект, известный как «ионный ветер», а не традиционные пропеллеры или газовые турбины.

Однако некоторые самолёты прошлого действительно избавились от одного или нескольких традиционных элементов оперения. Примером может служить интеграция систем тангажа и крена в само крыло, как у сверхзвукового лайнера Concorde. Правда, без руля направления он всё же обходиться не мог. Это наиболее яркий пример, а вообще летательные аппараты с сокращённым количеством плоскостей управления проектировались и создавались на протяжении всего XX века.

Источник изображения: Matt Cardy/Getty Images

В настоящее время имеется мало информации о технологиях, позволяющих CRANE оставаться стабильным и управляемым в полёте, но некоторые интригующие детали доступны в презентации 2021 года Александра «Ксандера» Валана, руководителя программы отдела тактических технологий DARPA. Так, например, принцип активного управления потоком от Aurora Flight Sciences использует различные методы, такие как струи воздуха или даже электрические разряды, чтобы формировать поток воздуха вокруг самолёта. Планируется использовать «модульные конфигурации крыла, которые позволят в будущем интегрировать передовые технологии». Судя по доступным фотографиям, X-Plane будет использовать тип «сопланарного соединённого крыла», который включает в себя два передних крыла и два задних крыла вместо традиционного V-образного крыла на большинстве коммерческих и военных самолётов.

Источник изображения: DARPA

Следующий этап разработки CRANE (вторая фаза) будет включать в себя проектирование и разработку средств управления и программного обеспечения для полёта. Он завершится тщательным тестированием конструкции X-Plane.

На третьем этапе DARPA может произвести запуск масштабной копии демонстрационного самолёта X-Plane массой 3175 кг с технологией активного управления потоком. Никаких финансовых подробностей или прогнозируемых сроков обнародовано не было.

Военные активнее других испытывают технологии искусственного интеллекта в стремлении снизить потери среди личного состава. Значительные ресурсы в подобные технологии вкладывает DARPA — один из ключевых исследовательских органов армии США. Но пока результат, мягко говоря, не радует, как признаются причастные к испытаниям специалисты. ИИ очень легко ввести в заблуждение простейшими приёмами.

Скриншот из игры Metal Gear Solid

Источники сообщают, что к выходу в тираж готовится книга бывшего военного аналитика Пентагона Пола Шарре (Paul Scharre). В труде Four Battlegrounds: Power in the Age of Artificial Intelligence автор приводит много случаев сомнительного поведения роботизированных платформ с ИИ в процессе обучения и имитации боевой работы.

В частности, описывается случай, когда один из боевых роботов DARPA в течение недели обучали распознавать движущихся бойцов. Морпехи и инженеры шесть дней находились в движении рядом с роботом, а на седьмой придумали игру: робота поместили в центр круга, а задачей бойцов стало подобраться к нему с расстояния около 300 метров незаметно для систем распознавания и дотронуться до него.

Все восемь бойцов, принявших участие в эксперименте, смогли решить эту задачу. Двое морпехов приблизились, выполняя кувырки в сторону робота, то есть совершив движения, которые ИИ раньше не видел. Другой морпех «переоделся в ель и походкой дерева» приблизился к роботу, чтобы это ни значило. Двое других бойцов приблизились к роботу, спрятавшись под картонную коробку. Последняя тактика уже встречалась в игре Metal Gear Solid от небезызвестного Хидэо Кодзимы (Hideo Kojima).

Как резюмирует автор, термин «искусственный интеллект» используется сильно с натяжкой. Платформа ИИ знает только то, что в неё вложили и не способна на какие-то интеллектуальные выводы сверх полученных данных. «ИИ полезен лишь настолько, насколько полезны данные, которые мы ему предоставляем», — пишет автор.