Институт физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук (CAS) сообщил, что крупнейший в мире детектор нейтрино — установка JUNO в провинции Гуандун — начали заполнять сверхчистой водой. Заполнение пройдёт в два этапа и станет финальной стадией подготовки детектора к работе. Научный поиск на JUNO начнётся в августе 2025 года — на 3–5 лет раньше запуска подобных установок в США и Японии.

Источник изображения: Xinhua

Детектор нейтрино JUNO представляет собой колодец высотой с 12-этажный дом. Внутри колодца размещена 35-м сфера из акрила, удерживаемая 41,1-м каркасом из стали. Всё это расположено на глубине 700 метров, чтобы скалы отсеяли как можно больше случайных частиц из космоса и земного происхождения. Для нейтрино всё это не преграда. Чтобы одна частица нейтрино с вероятностью 50 % столкнулась с атомом, необходима стена свинца толщиной в один световой год. Но поскольку нейтрино — это вторая по количеству частица во Вселенной, их так много, что частота столкновений в детекторе будет достаточной для проведения наблюдений.

В частности, детектор JUNO ежедневно будет определять около 40 нейтрино от работающих неподалёку атомных реакторов АЭС, несколько атмосферных нейтрино, одно геонейтрино и тысячи солнечных нейтрино. В течение шести лет работы учёные рассчитывают обнаружить около 100 тыс. нейтрино, что поможет продвинуться в их изучении. Нейтрино уникальны — они три в одном. В процессе движения от Солнца, например, нейтрино переходят из одного типа в другой, затем в третий и возвращаются к первому. При этом каждый раз у них меняется масса. Новейшие детекторы нейтрино, прежде всего, будут уточнять распределение масс всех трёх типов нейтрино: мюонного, электронного и тау-нейтрино.

В детекторе JUNO и в других аналогичных установках нейтрино взаимодействуют с жидкостью в камерах, вызывая рождение фотонов. Фотоны регистрируются тысячами сверхчувствительных фотодетекторов, установленных на стенках сферической камеры. По трекам фотонов учёные будут определять характеристики частиц, проявивших себя во взаимодействии, — их энергию, а значит, и массу.

В колодец детектора будет закачано 35 тыс. тонн сверхчистой воды и ещё 20 тыс. тонн сверхчистой воды — в сферу детектора. Скорость закачки жидкости достигает 100 т/ч. (У России на этот случай есть Байкал, сверхчистая вода которого позволяет просто опустить детекторы нейтрино в его воды на глубину.) В течение первых двух месяцев сверхчистая вода будет заполнять как внутреннюю, так и внешнюю поверхность гигантской сферы. После этого, в течение следующих шести месяцев, сверхчистая вода внутри сферы будет заменена жидким сцинтиллятором. Обычно это жидкий аргон.

Процедура подготовки детектора JUNO должна завершиться к августу 2025 года. Работа установки продлится 30 лет. Её стоимость составляет $376 млн. Помимо китайских учёных, в проекте принимают участие исследователи из 17 других стран и регионов, почти 300 из которых представляют Европу, включая Италию, Германию и Францию. Аналогичные детекторы DUNE в США и Hyper-Kamiokande в Японии должны быть приняты в эксплуатацию ближе к 2028 году, но,похоже , начнут работу ощутимо позднее.

Китайская компания Space Transportation опубликовала видео первого лётного испытания прямоточного воздушно-реактивного двигателя с детонацией. Он предназначен для самолётов, которые будут летать со скоростью около 4 Махов, что в два раза быстрее сверхзвуковых Ту-144 и «Конкордов». Двигатель был испытан в составе ракеты. Первые лётные испытания на самолёте запланированы на 2027 год.

Двигатель JinDou400. Источник изображения: Space Transportation

Двигатель JinDou400 (Jindouyun) длиной 3 м и диаметром 30 см обеспечил тягу 400 кг и разогнался до скорости 5000 км/ч на высоте более 20 км. Испытания прототипа двигателя состоялись в конце октября. Окончательная конструкция двигателя была испытана в полёте 9 декабря.

В процессе работы двигателя возникает серия взрывов в камере сгорания, которые создают фронт ударной волны. Это обеспечивает увеличенную тягу при сохранении расхода топлива. Воздух для сжатия топлива и последующей детонации поступает прямо в двигатель в процессе движения, что устраняет необходимость в компрессорах и турбинных компонентах. Это упрощает конструкцию, улучшает соотношение тяги к весу и снижает затраты.

Рендер будущего самолёта

Первый полноценный пассажирский маршрут на гиперзвуковом самолёте с представленными двигателями компания Space Transportation обещает открыть в 2030 году. Маршрут будет прямым: самолёт, например, сможет преодолеть расстояние между Пекином и Нью-Йорком за 2 часа. Сейчас на это уходит 15,5 часов в случае рейса без пересадок.

Испытания подтвердили надёжность и управляемость прямоточного детонационного реактивного двигателя. Двигатель выполнен модульным и частично изготовлен с помощью 3D-печати. Простая конструкция, немногочисленные компоненты и отсутствие механических узлов делают изделие высоконадёжным и относительно недорогим. Помимо полётов между различными точками мира, будущий гиперзвуковой самолёт сможет доставлять туристов в космос на суборбитальные высоты по цене, на порядок ниже текущей.

Неделю назад Google сообщила о создании самого мощного в мире квантового процессора Willow с 105 сверхпроводящими кубитами. Этот процессор поддерживает передовую технологию коррекции ошибок, решая одну из самых сложных проблем квантовых вычислений. Прошло всего семь дней, и китайские учёные поведали о создании квантового процессора Zuchongzhi 3.0 («Дзучунжи-3»), который, по их словам, ничем не уступает Google Willow. Китай не отстаёт от США в квантовых технологиях.

105-кубитовый китайский процессор Zuchongzhi 3.0 («Дзучунжи-3») на сверхпроводящих кубитах. Источник изображения: CCTV

Квантовые вычисления обещают экспоненциальное ускорение расчётов благодаря особенностям квантовой механики, таким как суперпозиция и запутанность квантовых битов — кубитов. Чаще всего речь идёт о симуляциях. Например, квантовые системы (процессоры и компьютеры) могут воспроизводить поведение атомов в кристаллических решётках, позволяя проводить эксперименты «вычисляя ответ» без использования физических образцов. Кроме того, квантовые платформы отлично справляются с задачами оптимизации, где обработка огромного объёма данных заменяется переходом квантовой системы в состояние с минимальной энергией (так называемый квантовый отжиг).

В обоих случаях, будь то вычисления или симуляции, больше всего ресурсов требуется для коррекции ошибок. Один из популярных методов борьбы с ними — поверхностный код, который представляет собой матрицу из физических кубитов. Размер этой матрицы напрямую влияет на точность и скорость выполнения расчётов.

Google утверждает (пока без детальных объяснений), что добилась значительного прорыва в использовании поверхностного кода для коррекции ошибок. В свою очередь, китайские учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) в своей статье, пока ещё не прошедшей рецензирование, заявили, что также совершили прорыв в этом направлении и намерены развивать свои технологии.

Через несколько месяцев процессор Zuchongzhi 3.0 («Дзучунжи-3») может продемонстрировать уровень коррекции ошибок, превосходящий достижения компании Google, если исходить из заявлений китайских исследователей.

Институт механики (IMECH) при Китайской академии наук (CAS) впервые обнародовал кадры испытаний прототипа гиперзвукового беспилотника. Это воздушное судно самолётного типа. В теории оно ориентировано на полёты выше обычных самолётов, но ниже спутников. Такие гиперзвуковые самолёты могут обеспечить экспресс доставку груза и использоваться для научных целей.

Источник изображения: SCMP

Впервые макет беспилотника серии MD был показан два года назад на авиационном салоне в Чжухае. В финальном исполнении аппарат обеспечит дальность полёта до 8000 км с транспортировкой до 600 кг полезной нагрузки. Над его проектированием группа инженеров IMECH начала работать в 2018 году. Первые успешные испытания прототипа состоялись в ноябре 2021 года.

Испытания проводились с воздушным стартом. Беспилотник поднимался в стратосферу на воздушном шаре, после чего сбрасывался. После набора скорости в процессе пикирования беспилотник запускал двигатели и переходил на горизонтальный полёт. Утверждается, что он развивал скорость 7 Махов. Затем самолёт садился на взлётно-посадочную полосу, где подготавливался к очередному испытательному полёту.

До сих пор крупнейшими полноповоротными радиотелескопами в мире были немецкий Эффельсбергский радиотелескоп и американский Грин-Бэнк с тарелками по 100 м. Китай намерен обойти эти инструменты, начав строить монстра со 120-м полностью управляемой антенной. Телескоп будет следить за планетами и астероидами Солнечной системы. Полноповоротная конструкция позволит делать это в любой точке неба над горизонтом в любое время дня.

Полноповоротные антенны массива радиотелескопа VLA в США. Источник изображения: wikipedia.org

В лице радиотелескопа в Хуадяне на северо-востоке Китая (провинция Цзилинь) планетарная оборона получит впечатляющее подкрепление. С тех пор как обрушился 300-м радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико, который также выполнял функцию планетарного радара, следящих за околоземными астероидами радиотелескопов осталось не так много.

Сегодня самая большая сплошная тарелка у китайского радиотелескопа FAST, диаметр которой достигает 500 м. Но она создана в виде так называемой земляной чаши — в естественном углублении в земле и ограниченна в наведении на объекты и в слежении за ними. Такая антенна сама не поворачивается, это происходит с помощью подстройки фаз радиосигнала. Поворотный телескоп в этом плане — это верх гибкости, но его стоимость оказывается запредельной, поскольку нужны механизмы и противовесы, чтобы обеспечивать все степени свободы движения для гигантской антенны.

Место для строительства телескопа выбрано в мае 2024 года. К сегодняшнему дню фундамент сооружения отчасти уже залит. Ввод радиотелескопа в строй ожидается в 2028 году. Работы курирует Китайская академия наук (CAS).

В Ханчжоу под контролем учёных из Чжэцзянского университета завершено создание самой мощной в мире центрифуги. Строительство стартовало в 2020 году и его первая фаза уже завершена. Всего планируется изготовить три центрифуги с 18 блоками для экспериментов в области геологии, материаловедения, строительства и фундаментальных наук. Установка сможет создавать ускорение порядка 500 g, открывая широкие возможности для прикладных и научных исследований.

Источник изображений: ifeng

Сегодня самая мощная центрифуга размещена в центре Инженерного корпуса Армии США. Она способна создавать ускорение до 350 g, тогда как все тела на Земле вблизи её поверхности испытывают силу тяжести в 1 g. Точных данных о возможностях китайской центрифуги проекта CHIEF (Centrifugal Hypergravity and Interdisciplinary Experiment Facility) пока нет, но предполагается, что она может быть на 50 % мощнее американской.

Центрифуга CHIEF сможет воспроизводить условия многократно повышенного гравитационного воздействия на модели инженерных решений — от механизмов до строительных сооружений. Это позволит избежать ошибок и предотвратить аварии при строительстве дамб, тоннелей и других сложных конструкций.

Фундаментальная физика также сможет использовать эту установку, имитирующую многократно увеличенную силу тяжести, в которой пространство и время будут сжиматься: кривизна пространства усилится, а время начнёт течь медленнее. Эти явления можно будет зафиксировать только с помощью сверхчувствительных приборов, например, атомных часов, обладающих достаточной точностью.

Квантовые состояния крайне нестабильны, но обладают невероятными возможностями. То же состояние квантовой запутанности Эйнштейн называл «ужасным» и не мог до конца принять, что запутанные атомы могут «чувствовать» друг друга на разных концах Вселенной. Такие свойства неоценимы для проведения сверхчувствительных измерений и даже для поиска новой физики, но им мешает чрезвычайная краткость времени когерентности, которую преодолели учёные из Китая.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

На сайте arXiv появилась статья исследователей из Университета науки и технологий Китая, в которой заявляется об удержании квантовых состояний атомов в течение 23 минут, что можно считать абсолютным рекордом. Обычно время когерентности не превышает нескольких миллисекунд, что кратно меньше нового достижения. Статья пока не прошла рецензирование и должна восприниматься с осторожностью. Однако если другие коллективы смогут повторить опыт китайских учёных, то это станет крупным прорывом в разработке квантовых технологий.

Эксперимент заключается в охлаждении 10 тыс. атомов иттербия до нескольких тысячных градуса выше абсолютного нуля, которые затем были пойманы в ловушку электромагнитными полями лазерного излучения. В этих условиях квантовыми состояниями атомов можно было очень точно управлять, и исследователи воспользовались этим, чтобы перевести каждый атом в суперпозицию двух состояний с наиболее сильно отличающимися спинами.

Точная настройка лазеров — оптических ловушек — позволила удерживать атомы в состоянии суперпозиции 1400 секунд или 23 мин. Этого времени будет достаточно для постановки экспериментов в квантовой физике, для измерений с погрешностью менее квантового предела (это так называемое квантовое превосходство в метрологии), для квантовой компьютерной памяти, наконец.

На пресс-конференции в преддверии запуска экипажа «Шэньчжоу-19» заместитель директора Китайского пилотируемого космического агентства CMSA Линь Сицян (Lin Xiqiang) заявил, что принято решение создать многоразовый грузовой космический корабль челнока, похожий на «Спейс шаттл» или советский «Буран». Открытая заявка на проекты была оставлена год назад, и среди кандидатов отобраны два: многоразовый челнок и одноразовый грузовой корабль.

Художественное представление китайского челнока, пристыкованного к станции. Источник изображения: Aviation Industry Corporation of China

Агентство CMSA стремится сократить расходы на доставку полезной нагрузки на станцию «Тяньгун». Многоразовый челнок представляется перспективным вариантом для грузовых миссий, когда нет необходимости заботиться о безопасности герметичного контейнера. В любом случае, это не людей доставлять. Тем не менее, вторым вариантом, на котором остановились специалисты агентства, стал одноразовый космический грузовик «Цинчжоу» (Qingzhou).

Корабль «Цинчжоу» предложила Академия инноваций микроспутников Китайской академии наук, а многоразовый челнок «Хаолун» (Haolong) — Институт проектирования самолетов Чэнду Китайской корпорации авиационной промышленности. Каждый из них должен будет доставлять на станцию не менее 1,8 т полезной нагрузки. «Цинчжоу» может возвращаться на Землю на парашюте, а «Хаолун» будет самостоятельно садиться на взлетно-посадочную полосу аэродрома.

В США аналогичный проект носит название Dream Chaser. Грузовой многоразовый космоплан разрабатывает компания Sierra Nevada Corporation. Он будет доставлять грузы на низкую околоземную орбиту и затем приземляться на аэродроме как самолёт. В космоплане поместится 2 т груза и ещё 3,5 т в одноразовом контейнере (который затем сжигается в атмосфере). Первый полёт космоплана ожидался до конца 2024 года, но был перенесён на следующий год, так как производитель не успевает с реализацией проекта. В целом, идея использования многоразового грузового челнока представляется разумной и, вероятно, будет реализована либо в США, либо в Китае, а, возможно, и в России, но позже.

15 октября 2024 года ведущие космические и научные агентства Китая обнародовали пошаговый план превращения страны в мирового лидера в космической сфере. План предусматривает три этапа реализации, с осуществлением задуманного к 2050 году. К этому времени Китай намерен оказаться далеко впереди США и всего мира по многим вопросам в развитии космических наук и технологий.

Источник изображения: AFP

Авторами плана «Национальная программа развития космической науки» выступают представители Национальной аэрокосмической администрации Китая (CNSA), Китайского агентства пилотируемых космических полетов (CMSA) и Академии наук Китая (CAS). В плане определены 17 приоритетных направлений развития, включая поиск пригодных для жизни планет и изучение квантовой механики. Продвижение страны вперёд в области изучения космоса будет разбито на три этапа: с сегодняшнего дня до 2027 года, с 2028 по 2035 год и с 2036 по 2050 год.

К текущим проектам до 2027 года планируется добавить от пяти до восьми новых миссий в соответствии с долгосрочными целями Китая в космосе. На этом отрезке Китай будет стремиться закрепиться на Луне автоматическими зондами и подготовить место для будущей станции. Создание базы долговременного присутствия на Луне будет форсироваться на втором этапе. За годы второго этапа планируется реализовать 15 миссий, направленных на «усиление мощи» Китая в космосе.

На третьем этапе Китай намерен запустить 30 научных космических миссий, чтобы превзойти другие державы и стать ведущей страной в области космической науки и исследований.

Будущие миссии будут включать в себя поиск пригодных для жизни планет и внеземной жизни, изучение происхождения и эволюции Вселенной, раскрытие природы гравитации, а также изучение квантовой механики и общей теории относительности.

«Космические технологии нашей страны совершили серьезные прорывы, и в некоторых областях они находятся на переднем крае мирового развития. Космические решения, представленные спутниками связи, навигации и дистанционного зондирования, находятся на подъёме, играя важную роль в обслуживании национальной экономики и социальном развитии, — сказал Дин Чибиао (Ding Chibiao), вице-президент CAS, на брифинге для прессы. — Однако, по сравнению с этим, количество наших научных космических спутников всё еще относительно невелико, а реализованных крупных достижений недостаточно, и по-прежнему существует определённый разрыв по сравнению с мировыми аэрокосмическими державами».

Несомненным успехом Китая стала доставка лунного грунта с обратной стороны спутника. Но китайская наука смотрит дальше — на Марс, Юпитер. Учёные призывают искать пригодные для человека миры вдали от Земли — в нашей системе и на экзопланетах. Планируются множество космических приборов для уточнения природы гравитации, тёмной материи, тёмной энергии, проверки положений теории относительности и движение к истокам Вселенной — к Большому взрыву. Скучно не будет, а новый инструмент — это всегда водопад открытий.

Изучение нейтрино наряду с поиском тёмной материи становится новым видом состязаний между передовыми странами. Китай легко включился в гонку с США. Пока там раскачиваются с новым экспериментальным комплексом DUNE, в Китае завершили создание крупнейшего в мире детектора нейтрино JUNO, упрятанного на глубине 700 м под холмами на юге страны. Объект начали строить в 2015 году и намерены ввести в строй в 2025.

Источник изображения: Xinhua

Китайские СМИ сообщили о завершении создания сферического детектора из акрила. Его диаметр достигает 35,4 м, а высота камеры с ним достигает 12 этажей. В детектор будет залито 20 тыс. тонн жидкости, которая будет вспыхивать при взаимодействии с проходящим через детектор нейтрино. Светочувствительные датчики на сфере измерят траекторию и энергию прореагировавшего с веществом нейтрино. И это будут достаточно редкие события. Хотя Землю и нас с вами непрерывно омывает поток разнообразных нейтрино — каждую секунду через сечение площадью 1 см² проходит 60 млрд этих частиц — для взаимодействия нейтрино с веществом с вероятностью 50 % нужна стена свинца толщиной в один световой год.

Детектор JUNO в Китае каждый день будет определять примерно 40 нейтрино от недалеко работающих атомных реакторов АЭС (его местоположение было выбрано с учётом детектирования реакторных антинейтрино), несколько атмосферных нейтрино (возникающих при взаимодействии космических частиц с атомами газов в атмосфере), одно геонейтрино (от распада радиоактивных ядер в недрах Земли) и тысячи солнечных нейтрино. В течение 6 лет работы учёные рассчитывают обнаружить около 100 тыс. нейтрино и далеко продвинуться в их изучении.

Нейтрино были предсказаны как безмассовые частицы. После фотонов их больше всего во Вселенной. Позже обнаружилось, что нейтрино осциллируют — по мере движения в пространстве переходят из одного типа в другой (всего их три). Это происходит благодаря наличию масс у каждого из нейтрино, и все они разные. У каждого типа (массы) своя частота распространения волны (см. двойственную природу элементарных частиц). Совпадение фаз даёт мюонное нейтрино, а противофазы — электронное. В остальных случаях оно обычное. При распространении нейтрино переходят из одного типа в другой по мере изменения сумм фаз. Китайский эксперимент JUNO и американский DUNE должны внести больше ясности в вопрос иерархии масс всех трёх типов нейтрино.

Сегодня марсианская техника использует литиевые батареи. Это отличные источники энергии, но на них пагубно влияют экстремальные температуры, которые часто встречаются на открытой поверхности Красной планеты. Китайские учёные изучили альтернативные накопители энергии и создали уникальную батарею, которая не только выдерживает скачки температуры, но также сможет черпать химические элементы для реакций окисления и восстановления прямо из атмосферы Марса.

Источник изображения: Science Bulletin, 2024

Новый аккумулятор призван дополнить энергетическую систему марсоходов и другой техники для работы на поверхности планеты. Как и современные аккумуляторы у марсоходов, он сможет заряжаться от солнечных батарей и атомных источников питания. Часть химических веществ — углекислый газ, кислород и монооксид углерода — батарея будет извлекать из атмосферы Марса. Это позволит сделать её изначально легче, что имеет большое значение с точки зрения логистики грузов с Земли на Марс.

В статье, опубликованной в рецензируемом журнале Science Bulletin, исследователи из Университета науки и технологий Китая утверждают, что новый аккумулятор сможет работать более 1350 часов — почти два марсианских месяца — при температуре около 0 °C.

«Мы разработали батарею для космических исследований, питающуюся непосредственно от атмосферы Марса, и оценили её электрохимические характеристики в широком диапазоне температур, чтобы она соответствовала серьезным колебаниям температуры на Марсе, — сказано в статье. — Батарея вырабатывает электрическую энергию на месте, используя местные ресурсы, посредством электрохимических или химических реакций. Это означает, что нет необходимости перевозить топливо на Марс, что значительно снижает вес батареи».

Китай заявил о значительном прорыве в области кремниевой фотоники для производства полупроводников. Государственная лаборатория JFS в Ухане, являющаяся национальным центром исследований в области фотоники, впервые успешно соединила лазерный источник света с кремниевым чипом. Это достижение, по мнению китайских СМИ, может помочь стране преодолеть существующие технические барьеры в проектировании микросхем и достичь самодостаточности в условиях санкций США.

Источник изображения: Copilot

JFS, основанная в 2021 году и получившая государственную поддержку в размере 8,2 млрд юаней ($1,2 млрд), является одним из ключевых институтов Китая, занимающихся разработкой передовых технологий. Как отмечают в JFS, новая технология использует для передачи данных оптические сигналы вместо электрических, что позволяет преодолеть ограничения традиционных чипов, связанных с физическими пределами передачи электрических сигналов и создавать более быстрые и мощные чипов для обработки больших данных, графики и искусственного интеллекта.

Интерес к кремниевой фотонике проявляют не только в Китае. Крупнейшие игроки мировой полупроводниковой индустрии, такие как TSMC, Nvidia, Intel и Huawei, также инвестируют значительные средства в развитие этой технологии. По оценкам SEMI, международной ассоциации полупроводниковой промышленности, мировой рынок кремниевых фотонных чипов к 2030 году достигнет $7,86 млрд по сравнению с $1,26 млрд в 2022 году. Вице-президент TSMC Дуглас Юй Чен-хуа (Douglas Yu Chen-hua) заявил в прошлом году, что «хорошая система интеграции кремниевой фотоники может решить критические проблемы энергоэффективности и вычислительной мощности в эпоху ИИ, что приведет к смене парадигмы в отрасли».

Отметим, что для Китая кремниевая фотоника представляет особую ценность. В отличие от традиционных чипов, для производства фотонных чипов не требуются высокотехнологичные установки экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUV), на экспорт которых в Китай наложены ограничения США. «Кремниевые фотонные чипы могут производиться внутри страны с использованием относительно зрелых материалов и оборудования», — заявил в 2022 году Суй Цзюнь (Sui Jun), президент пекинского стартапа Sintone, занимающегося разработкой полупроводников.

Эксперты считают, что кремниевая фотоника может стать «новым фронтом в технологическом соперничестве США и Китая». «Хотя экспортный контроль со стороны США, вероятно, сдерживает возможности Китая в производстве традиционных чипов, это также может непреднамеренно стимулировать Китай к выделению большего количества ресурсов на новые технологии, которые будут играть важную роль в полупроводниках следующего поколения», — написал Мэтью Рейнольдс (Matthew Reynolds), бывший сотрудник Центра стратегических и международных исследований (CSIS).

Китайская Обсерватория Пурпурной горы Китайской академии наук (CAS) провела первый в мире эксперимент по беспроводной передаче данных на большое расстояние в терагерцовом диапазоне. На удаление 1,2 км было передано видео высокой чёткости с помощью сигнала с мощностью на шесть порядков слабее обычной мобильной базовой станции, что стало первой в мире беспроводной передачей данных в диапазоне свыше 0,5 ТГц.

Источник изображения: Purple Mountain Observatory of the Chinese Academy of Sciences

Астрономов неспроста подключили к эксперименту, хотя в его разработке и постановке участвовало много коллективов китайских учёных, включая исследователей Китайской академии инженерной физики, Шанхайского педагогического университета, корпорации China Electronics Technology Group, Технического института физики и химии CAS и Чанчуньского института оптики, точной механики и физики CAS. Обсерватория Пурпурной горы Китайской академии наук (Purple Mountain Observatory of the Chinese Academy of Sciences) десятилетиями занимается изучением Вселенной в субмиллиметровом диапазоне. Послания инопланетным цивилизациям она не передаёт (с передатчиком помогли смежники), но слабые сигналы её сотрудники принимать научились и реализовали свой опыт в сверхчувствительном сверхпроводящем датчике для приёма сигналов в терагерцовом диапазоне.

«Представьте себе микроволновую связь как дорогу с двумя полосами движения. Терагерцовая связь — это всё равно что расширить дорогу до шести или восьми полос из-за более широкого и насыщенного спектра», — сказал в интервью государственному телеканалу CCTV Ли Цзин (Li Jing), профессор-исследователь CAS, который работал над экспериментом.

Терагерцовый диапазон лежит между микроволновым излучением и инфракрасным. Например, в NASA инфракрасные лазеры начали использовать для связи с дальним космосом. В земных условиях лазерная связь менее практична, тогда как терагерцовый диапазон ещё пробивает атмосферные осадки и позволяет увеличить пропускную способность. Собственно, будущая сотовая связь 6G уже снизу вторгается в этот диапазон.

Передача данных в терагерцовом диапазоне на более высоких частотах может использоваться для магистральных каналов или для связи с космическими аппаратами. Для своего пятидневного эксперимента китайские астрономы использовали штатный телескоп — субмиллиметровую антенную решётку. В коммерческом исполнении это будет что-то более простое.

Китайское пилотируемое космическое агентство (CMSA) впервые представило широкой публике скафандр для деятельности тайконавтов на Луне. Одновременно CMSA запустило кампанию по выбору имени для изделия. Скафандр был показан на 3-м технологическом форуме космических скафандров в Чунцине. Это мощная и элегантная «броня» для защиты человека от опасностей открытого космоса.

Источник изображения: CMSA

По некоторым данным, первый китайский скафандр «Фэйтянь» для внекорабельной деятельности разрабатывался на базе российского скафандра «Орлан-М». За более чем 15 лет он обеспечил 33 выхода в открытый космос 17 тайконавтам. Новый скафандр, если верить китайским источникам, создавался по китайским технологиям после многих лет экспериментов. Скафандр для работ на поверхности Луны должен позволять больше свободы движений для человека и при этом гибкие сочленения должны оставаться высоконадёжными.

Китай рассчитывает произвести первую высадку тайконавтов на Луну ориентировочно в 2028 году. У Поднебесной есть шанс сделать это раньше NASA. Программа NASA Artemis по возвращению США на Луну испытывает трудности как с финансовой стороны, так и с технической. Сроки постоянно сдвигаются, и уже вряд ли кто-то рассчитывает, что отправка экипажа астронавтов на Луну состоится раньше 2027–2028 годов.

Дизайн китайского лунного скафандра использует некоторые особенности культуры этой страны. Красные спиральные ленты на его рукавах выполнены в виде струящихся лент «Фэйтянь», что в традиционной китайской культуре означает «летающее божество», символизируя изящество и элегантность, а красные вставки на ногах напоминают выбросы газов из дюз ракеты, передавая динамику и энергию освоения космоса. Также, по описанию СМИ, «костюм черпает вдохновение в традиционных китайских доспехах, воплощая стойкость, силу и достоинство, отражая мужество и дух первопроходцев китайского народа».

В NASA тоже уделяют повышенное внимание внешнему виду нового лунного скафандра. Его впервые разрабатывает частная компания — Axiom Space, а над внешним видом работает приглашённая команда дизайнеров итальянского дома моды Prada.

Учёные из Китая представили электромагнит, не использующий сверхпроводимость, который установил мировой рекорд — он создал устойчивое электромагнитное поле силой 42 Тл (тесла), побив предыдущий рекорд аналогичной американской установки на 0,6 Тл. Такое мощное магнитное поле необходимо как для разработки ещё более сильных магнитов, так и для решения множества актуальных материаловедческих задач.

Источник изображения: HFIPS

В последние годы создание мощнейших магнитных полей стало проще благодаря использованию сверхпроводимости. С учётом криогенного охлаждения это связано с меньшими затратами энергии на сам процесс и позволяет добиваться ещё более высоких значений напряжённости магнитного поля. Та же команда китайских учёных, например, с помощью гибридной сверхпроводящей магнитной установки два года назад достигла напряжённости магнитного поля в 45,2 Тл.

Однако использование обычных электромагнитов, иногда называемых резистивными (поскольку в их катушках ток испытывает сопротивление при циркуляции по контуру), в ряде случаев оказывается более выгодным. По крайней мере, для них не требуется криогенного оборудования, хотя без активного охлаждения обойтись всё равно нельзя — обмотка сильно нагревается. В таких случаях для оптимального охлаждения мощных электромагнитов был придуман магнит Биттера.

Пример одного из витков магнита Биттера из медной пластины. Источник изображения: Wikipedia

Магнит Биттера состоит из чередующихся слоёв проводящих и изолирующих материалов, в которых просверлены отверстия, создающие рисунок пространственной спирали. Магнитное поле в магните как бы фокусируется под ним, достигая запредельных значений, а по отверстиям с огромной скоростью циркулирует вода или другой хладагент, отводя тепло от обмоток. Китайские учёные смогли опередить своих коллег из США, создав более совершенную электромагнитную установку, и обещают в будущем превзойти этот результат.