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).

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.

Одна из задач современной астрофизики состоит в обнаружении источников космических частиц высоких энергий. Учёные не до конца понимают природу космических ускорителей, и обнаружение источников может дать подсказку для создания стройной теории. Судя по поступающим из Китая сведениям, учёным из Поднебесной первыми удалось обнаружить наиболее вероятный источник ускорения космических частиц — преимущественно протонов.

Обсерватория LHAASO. Источник изображения: Courtesy of the Institute of High Energy Physics

Наземная высотная обсерватория Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO), которая следит за космическими лучами и гамма-излучением, впервые обнаружила в нашей галактике область пространства с исходящими из неё космическими лучами с энергией порядка 10 ПэВ (петаэлектронвольт, 10¹⁵ эВ). Эта область представляет собой своеобразный пузырь гамма-излучения в области звездообразования Лебедь OB2 на расстоянии от Земли 4700 световых лет.

Считается, что космические лучи с энергией частиц ниже 1 ПэВ исходят от внутригалактических астрофизических объектов. Частицы с энергией ближе к 10 ПэВ имеют неизвестное для науки происхождение. Наблюдение китайских учёных впервые позволило привязать космические лучи подобных энергий к астрофизическому объекту или явлению в нашей галактике.

В данных LHAASO астрофизики обнаружили указание на гигантский пузырь в области звездообразования Лебедь OB2, , внутри которой находилось множество фотонов с энергией более 1 ПэВ с максимумом на отметке 2,5 ПэВ. Это заставляло предположить, что внутри структуры находится некий природный ускоритель частиц, придающий им энергию. Мощности этого «ускорителя» хватает на то, чтобы разогнать частицы до 20 ПэВ и выбросить их за границы «пузыря».

Вероятным источником ускорения космических частиц учёные называют молодые и горячие звёзды типа O и B в центре области звездообразования Лебедь. Интенсивность гамма-излучения этих звёзд настолько большая, что это выбивает протоны из окружающего область межзвёздного газа и, тем самым, придаёт им колоссальное ускорение. Обсерватория продолжит наблюдать за этой и другими областями звездообразования, чтобы приблизить наше понимание наблюдаемых процессов.

Международная группа учёных во главе с китайскими астрономами впервые наблюдала самую маленькую звезду в истории. Она всего в семь раз больше Земли и вращается вокруг белого карлика в двойной системе на расстоянии 2760 световых лет от Солнечной системы. Существование таких звёзд впервые было предсказано 20 лет назад учёными из Китая, и теперь оно подкреплено независимыми наблюдениями учёных из США и Испании.

Художественное представление двойной системы с карликовой звездой. Источник изображения: Beijing Planetarium

Звёздная пара из белого карлика J0526B и субкарлика J0526A слишком тускла, чтобы увидеть малого компаньона. Но по изменению блеска J0526B учёные вычислили размеры, массу и период обращения самой маленькой звезды вокруг своего спутника. Обе звезды делают полный оборот вокруг общего центра масс за 20 суток. Масса J0526B составляет примерно 0,3 солнечной массы, а масса J0526A чуть меньше массы Сатурна. Субкарлики такой массы — фактически звёзды — учёным пока не попадались на глаза.

Примерно 20 лет назад китайские теоретики выдвинули гипотезу существования в двойных системах очень малых звёзд за счёт значительного обмена масс между партнёрами. Наблюдение показало, что в обнаруженной паре большая звезда имеет скорее яйцевидную форму, чем сферическую. Маленький партнёр достаточно плотный и вращается достаточно близко к главной звезде двойной системы, чтобы существенно искажать её форму.

Эта интересная звёздная система была обнаружена новым комплексом телескопов Университета Цинхуа-Ма Хуатенг (TMTS), построенным в 2019 году. Телескоп за счёт широкого поля зрения способен искать переходные процессы, и за время работы провёл астрометрию 27 млн звёзд. Система J0526B была отмечена как перспективная для детального изучения, и этот выбор себя полностью оправдал — учёные открыли нечто ранее не встречавшееся, а каждое такое событие — это расширение границ непознанного. Коллеги из США и Испании подтвердили находку с помощью собственных наблюдений на своих телескопах.

Ещё более точное подтверждение этой находки и других подобных последует после запуска новых гравитационно-волновых обсерваторий. Но это произойдёт уже в следующем десятилетии. Наземные обсерватории слишком малы, чтобы регистрировать гравитационные волны для объектов подобных масс.

Китайские учёные в журнале Nature опубликовали статью, в которой рассказали о разработке кальциевого аккумулятора потенциально лучшего, чем традиционные литиевые элементы. Интереснейшей особенностью новых кальциевых батарей обещает стать их способность производиться в виде тонких нитей, из которых можно будет изготовить ткань. Это также откроет путь к новым носимым устройствам и умной одежде.

Белая нить — это вплетённый в обычную ткань аккумулятор. Источник изображения: Fudan University

Когда-нибудь нам придётся распрощаться с литиевыми аккумуляторами по одной простой причине — его запасы на Земле ограничены. Зато кальция на Земле в тысячи раз больше, чем лития. Но это не единственная причина, по которой нам необходимо искать замену литийсодержащим аккумуляторам. Вопросы безопасной эксплуатации литиевых аккумуляторов также стоят на повестке дня, и их никто не снимал. Кальциевые элементы питания в этом плане сама невинность, на что также важно делать ставку.

Учёные давно подбираются к кальциевым соединениям, как к потенциальной альтернативе литию. Наиболее перспективными считаются кальциево-кислородные аккумуляторы, которые в процессе отдачи тока его потребителю (при разряде) берут кислород прямо из воздуха. Это очевидным образом поднимает химическую отдачу такого элемента до максимально возможного теоретического значения, ведь внутренний ресурс батареи освобождается от необходимости хранить этот компонент.

Глобальным недостатком кальциево-кислородных аккумуляторов считалась проблема образования мёртвого балласта в виде оксида кальция. Пока идёт разряд — кальцийсодержащий электрод взаимодействует с атмосферным кислородом и это ведёт к высвобождению электронов с попутным образованием оксида кальция — всё хорошо. Но обратной реакции по превращению оксида кальция в чистый кальций с высвобождением кислорода при комнатной температуре не было. Это означает, что зарядить такой аккумулятор простым образом нельзя. Реакция была возможна только при значительном нагреве, что в бытовых условиях просто невозможно.

Заслуга учёных из Университета Фудань (Fudan University) заключается в том, что они разработали подходящий жидкий электролит и «двухэлектронную» реакцию, которая при комнатной температуре восстанавливает электрод в процессе заряда кальциево-кислородного аккумулятора. Экспериментальный кальциево-кислородный аккумулятор пока не может похвастаться сравнимой с литиевыми аккумуляторами ёмкостью хранения энергии, но оказался способным выдержать 700 циклов заряда и разряда, что говорит о многом. Дальнейшее совершенствование разработки обещает сделать её сравнимой с литиевыми батареями при прочих выгодах — от дешевизны до массовости.

Отдельно перспективные аккумуляторы были изготовлены в виде волокна и на обычном коммерческом ткацком станке его вплели в ткань для одежды. Это наглядно показало, что кальциево-кислородные аккумуляторы могут стать элементами питания следующих поколений электроники как носимой на теле, так и встроенной в одежду.

Группа китайских учёных сообщила о разработке и испытании мощного микроволнового оружия для поражения беспилотников, самолётов и даже спутников. Но самое удивительное, что электричество для него вырабатывают четыре установленных на грузовик двигателя Стирлинга. Благодаря этому боевая платформа потребляет всего 20 % от мощности, необходимой для питания альтернативного энергетического оружия и может непрерывно работать четыре часа.

Примерный внешний вид двигателя Стирлинга. Источник изображения: CSSC

Это первое открытое объявление о создании боевого микроволнового комплекса на двигателях Стирлинга. В Китае двигатели Стирлинга разрабатываются для электрической генерации в условиях космоса и замкнутых пространств, например, для подводных лодок. Эти двигатели работают с замкнутым объёмом рабочего тела и способны использовать для этого любое внешнее тепло.

В случае микроволновой пушки или излучателя установленные на автомобильную платформу четыре компактных двигателя Стирлинга не только вырабатывают электроэнергию, но также работают как холодильник, отводя тепло от сверхпроводящей катушки — сердца орудия. Катушка генерирует электромагнитное поле напряжённостью до 4 Тл (тесла). Это в 68 000 раз превышает напряжённость магнитного поля Земли и всего в два раза слабее, чем в недрах Большого адронного коллайдера. Стабильность и мощность электромагнитного поля, создаваемого сверхпроводящей катушкой, это залог штатной работы подобного вооружения.

Ограничением для работы двигателей Стирлинга была достаточно высокая допустимая нижняя граница охлаждения. Так, они перестают работать, когда до абсолютного нуля остаётся 40–50 °C. Чтобы совместить двигатели со сверхпроводящей магнитной катушкой, пришлось подбирать для её обмотки материалы с высокотемпературной сверхпроводимостью. В частности, подошла лента из материала ReBCO (редкоземельный оксид бария-меди).

Нюанс в том, что Китай закупал эту ленту американского производства. В 2018 году правительство США ввело запрет на поставку этой продукции в Китай и тому пришлось самостоятельно создавать производство этого материала. В Китае этим занялась компания Shanghai Superconductor. Менее чем за два года только она смогла ежегодно производить 400 км ленты, востребованной для целого спектра задач от вооружения до реакторов и маглевов. До конца 2024 года мощность производства будет повышена до 2000 км в год. Если верить китайским источникам, американские компании начали закупать эту ленту в Китае, отказавшись от поставщиков из США и других стран.

О своём достижении в разработке микроволнового оружия на двигателях Стирлинга учёные сообщили в статье в журнале High Power Laser and Particle Beams. За разработку отвечал сводный коллектив Северо-Западного института ядерных технологий в Сиане и Института электротехники Китайской академии наук в Пекине. Установка далека от совершенства, признаются разработчики. Однако она работает и может быть улучшена.

По данным опубликованного в конце прошлого года отчёта Еврокомиссии, 2500 крупнейших компаний мира по итогам 2022 года потратили на исследования и разработки 1,25 трлн евро, причём представителям Китая удалось обойти Европу и занять второе место, уступая лишь США. Если в 2012 году доля КНР в совокупных мировых расходах на НИОКР не превышала 4,3 %, то по итогам 2022 года она выросла до 17,8 %.

Источник изображения: Unsplash, National Cancer Institute

Учитывая, что Европа занимала в этом рейтинге 17,5 % по итогам 2022 года, Китаю удалось обойти её незначительно, но Поднебесная в любом случае теперь уступает только США с их долей в 42,1 %. Примечательно, что данный показатель для крупнейших компаний США колеблется в окрестностях 40 % уже более десяти лет.

Среди китайских компаний Huawei Technologies является крупнейшим инвестором в исследования и разработки, поскольку по итогам 2022 года она потратила на соответствующие нужды 20,9 млрд евро, увеличив профильный бюджет на 11 % по сравнению с 2021 годом. В мировом масштабе Huawei занимает пятое место по величине расходов на исследования и разработки. В последние годы китайская компания вынуждена направлять на эти цели от 10 до 20 % своей выручки, пытаясь перестроить бизнес в условиях санкционного давления США и их союзников.

В масштабах Китая Tencent Holdings и Alibaba Group Holding занимают второе и третье места среди компаний, расходующих свои средства на исследования и разработки. Автопроизводители SAIC и BYD, а также ряд отвечающих за строительную и инфраструктурную сферы экономики КНР, также входят в число крупнейших инвесторов в науку в Китае.

В глобальных масштабах лидерство сохраняет Alphabet, выросшая из поискового бизнеса Google, на втором месте расположилась основанная Марком Цукербергом (Mark Zuckerberg) компания Meta✴ Platforms. Третье место занимает Microsoft, хотя сотрудничество с OpenAI сейчас открывает перед ней совершенно иные перспективы, а вот Apple ограничивается четвёртым местом, хотя ещё недавно превосходила Microsoft по величине капитализации.

Интерес китайских разработчиков чипов к архитектуре RISC-V с открытым исходным кодом во многом обусловлен усилением западных санкций и способностью геополитических оппонентов влиять на распространение прочих платформ для создания вычислительной техники. За минувшие пять лет китайские организации и компании вложили в проекты, связанные с RISC-V, не менее $50 млн.

Источник изображения: Unsplash, Tommy L

Об этом сообщает Reuters со ссылкой на собственные изыскания, покрывающие период с 2018 по 2023 годы включительно и подразумевающие анализ научных публикаций и патентных заявок, а также публичные заявления разного рода китайских компаний. Сумма может показаться не такой весомой, но усилия китайских разработчиков по развитию данной архитектуры уже привели к формированию общественного мнения, заключающегося в положительной оценке перспектив RISC-V с точки зрения развития национальной полупроводниковой промышленности КНР. Для китайских компаний эта архитектура рано или поздно станет жизнеспособной альтернативой Arm или x86-совместимым решениям, как считают китайские власти. Они называют данную платформу «геополитически нейтральной».

Одна из патентных заявок, как поясняет Reuters, демонстрирует намерения Академии военных наук НОАК использовать архитектуру RISC-V для поиска дефектов в процессорах, предназначенных для применения в облачных вычислениях и умных автомобилях. Китайские компании разрабатывают процессоры с архитектурой RISC-V для применения в облачных вычислениях, автопилоте транспортных средств и центрах хранения данных. По данным китайских СМИ, половина из всех 10 млрд чипов с этой архитектурой, выпущенных в течение 2022 года, были произведены в Китае. На поддержку китайских стартапов, работающих с RISC-V, по состоянию на июнь прошлого года было потрачено $1,18 млрд. Считается, что в Китае создана самая зрелая экосистема для платформы RISC-V в мире.

Если в 2018 году китайские разработчики подали только 10 патентных заявок, связанных с RISC-V, то в прошлом году их количество уже превысило 1000 штук. По количеству зарегистрированных патентов в сфере RISC-V китайские разработчики обходят американских примерно на четверть. Alibaba и Huawei занимают четвёртое и пятое места в списке крупнейших заявителей в этой сфере.

Архитектура RISC-V зародилась в прошлом десятилетии в Калифорнии, но в 2019 году после введения санкций против Huawei Technologies американскими властями профильная некоммерческая организация перенесла свою штаб-квартиру из штата Делавэр в Швейцарию. Китайский автопроизводитель Dongfeng Motor в прошлом году разработал чип с архитектурой RISC-V, предназначенный для управления электронными системами автомобиля. Местные исследовательские организации, занятые разработкой решений для оборонного комплекса, также активно патентуют свои технологии, связанные с RISC-V. Например, чипы с такой архитектурой предлагается использовать для обработки сигналов, получаемых с радаров. В сфере кибербезопасности процессорам на этой архитектуре тоже найдётся применение. Впрочем, в мировых масштабах чипы с архитектурой RISC-V пока формируют не более 1,9 % поставок. Представители Qualcomm признали, что эта архитектура открывает определённые перспективы перед теми, кто хочет разработать «высоко кастомизированные чипы».