Китайские СМИ сообщили, что прототип поезда на магнитной подушке разогнался в трубе с вакуумом до рекордной скорости, преодолев опытный участок длиной 2 км со стабильной левитацией. В перспективе проект предусматривает движение поездов на магнитной подвеске со скоростью до 1000 км/ч — быстрее, чем гражданские самолёты.

Источник изображения: CCTV

Разработкой проекта занимается отделение Китайской корпорации аэрокосмической науки и промышленности (CASIC). В будущем проекте возникнет сплав военных и гражданских технологий от высокотемпературных сверхпроводящих магнитов до электроники. Более того, даже к бетонным конструкциям — тоннелям и эстакадам — будут предъявляться заоблачные по современным меркам требования. Например, отклонение в размерах труб должно быть не более 2 мм при длине секции 21 м и внутреннем диаметре 6 м. А допустимая неровность направляющего рельса не должна превышать 0,3 мм.

Поэтому так важна опытная часть проекта, созданная на 2-км участке в Датуне, провинции Шаньси. Многие вещи невозможно рассчитать, не испытав прототипы как трубы, так и поезда. В CASIC, кстати, не стали озвучивать поставленный рекорд в скорости движения левитирующего поезда в трубе. По некоторым намёкам она может превышать 600 км/ч, но это не точно. О чём сообщалось наверняка, в один из первых испытательных прогонов (но, похоже, ещё без состояния низкого вакуума в тоннеле) прототип двигался со скоростью 50 км/ч.

Пожалуй, сегодня в мире нет достижений, близких к этому проекту. «Гиперлуп» Ричарда Брэнсона (Richard Branson) в лице компании Hyperloop One обанкротился и сошёл с дистанции. Похожая по целям компания The Boring Company Илона Маска движется в некоем ином направлении. Есть ещё ряд европейских проектов, но о них мало что слышно и уж точно они не могут похвастаться созданием масштабных прототипов вакуумных транспортных тоннелей.

В декабре 2023 года сообщалось, что в Китае запущен новый научный объект — самая глубокая в мире лаборатория для поиска тёмной материи и других открытий. На днях в журнале Nature вышла статья, из которой стало известно больше подробностей о готовящихся там экспериментах. На глубине 2400 м установлены датчики с кратно повышенной чувствительностью для детектирования кандидатов в элементарные частицы тёмного вещества.

Источник изображения: Xinhua

Первая очередь детекторов в подземной лаборатории в горном массиве Цзиньпин в Китае — в тоннелях построенной там гидроэлектростанции — была запущена в 2010 году. Тогда же стартовали две экспериментальные установки: CDEX (China Dark Matter Experiment) и PandaX (Particle and Astrophysical Xenon Detector).

Детектор CDEX представляет собой твердотельный полупроводниковый датчик в виде 10 кг чистого германия в кристаллическом состоянии. Считается, что 10 кг чувствительной среды способно уловить одно событие в год. Датчик CDEX призван улавливать гипотетические WIMP-частицы (Weakly Interacting Massive Particles) в нижнем диапазоне масс.

Частицы тёмной материи или тёмного вещества, что правильнее с точки зрения определения природы этого явления, могут взаимодействовать с другими частицами только с помощью гравитации. Возможны редкие столкновения с передачей энергии атомам датчиков, что проявится в виде свечения. По интенсивности свечения и траектории можно вычислить параметры исходной частицы.

Поскольку Земля в своём орбитальном и галактическом движении должна пересекать потоки тёмной материи, то рано или поздно эти частицы проявят себя в детекторах. По мере создания новых датчиков и условий обнаружения мы постепенно создаём новые граничные условия физических состояний, которые могут соответствовать неуловимым и невидимым в электромагнитном диапазоне частицам тёмной материи.

Источник изображения: Liu Weiping et al. / EPJ Web of Conferences

Новый полупроводниковый датчик из германия в только что запущенной лаборатории CJPL-II (China Jinping Underground Laboratory-II) имеет массу около 100 кг, что на порядок повысило частоту возможной регистрации кандидатов в частицы тёмной материи. При этом созданы условия для дальнейшего повышения массы полупроводникового датчика примерно до одной тонны. Когда он будет создан, Китай окажется в этом впереди планеты всей.

Второй эксперимент опирается на датчик из ксенона, находящегося в двух фазовых состояниях — жидком и газообразном. Эксперимент PandaX стартовал со 120 кг. В новых залах лаборатории CJPL-II масса вещества в датчике PandaX-4T повышена до 4 т и в будущем вырастет до 40 или даже до 50 т. Сегодня самый чувствительный датчик такого плана у итальянцев в проекте LNGS XENONnT — он включает 8,6 т. В американском проекте LUX-ZEPLIN масса ксенона достигает 7 т. Для подобных экспериментов крайне важна повторяемость, чтобы отсеять случайные срабатывания детекторов.

Источник изображения: Science China Press

В подземной лаборатории CJPL-II в Китае намного лучшие условия для экранирования датчиков от воздействия космических частиц. Также мрамор в китайских шахтах меньше фонит, чем в Европе и США, что также упрощает конструкцию и эксплуатацию датчиков. Неуловимой тёмной материи будет всё труднее и труднее скрываться от учёных и со временем они откроют, в чём её секрет.

Группа учёных из Университета Цинхуа сообщила, что разработанный ими мозговой имплантат вернул давно парализованному пациенту подвижность руки. Отмечается, что китайская разработка менее опасна для тканей мозга, чем имплантат компании Neuralink Илона Маска (Elon Musk). Имплантат Маска проникает в нервную ткань и разрушает часть нервных клеток в месте установки, тогда как китайский датчик накладывается поверх нервной ткани.

Источник изображения: Tsinghua University

На днях Илон Маск признался, что компания Neuralink провела первую операцию по установке мозгового имплантата в голову человека. Датчик Neuralink заглубляет в нервную ткань коры головного мозга тончайшие иглы. Заглубление происходит всего на 2 мм, но оно, без сомнения, разрушает часть нервных клеток в месте установки.

Китайские учёные пошли по другому пути. Около 10 лет команда из Цинхуа разрабатывала имплантат, который сохранял бы достаточную к мозговым сигналам чувствительность и не повреждал бы корковые нейроны, которые лишними не могут быть по определению, поскольку отвечают, в том числе, за память и навыки. Поэтому датчик Neural Electronic Opportunity или NEO, как они назвали свою разработку, помещается в эпидуральное пространство между мозгом и черепом. Оно также заполнено живыми тканями и сосудами, но нервной ткани в них нет.

Датчик NEO не имеет собственного питания. Оно у него беспроводное. Высокочастотная передающая антенна для передачи питания и блок управления, а также передатчик сигналов мозга на смартфон или компьютер смонтированы на внешней стороне черепа. Платформа работает через систему машинного обучения, которая совершенствует свои способности по мере реабилитационных мероприятий.

Первый имплантат был установлен пациенту 24 октября 2023 года. К настоящему времени учёные наблюдают «впечатляющий прогресс». Человек, который последние 14 лет после перенесённой травмы не мог двигать своими руками и ногами, с помощью мозгового имплантата научился управлять элементом экзоскелета на руке настолько, что смог самостоятельно принимать пищу. В декабре была проведена операция на другом пациенте, но он пока проходит стадию восстановления.

«Следующим этапом исследования является разработка нового протокола активной реабилитации с поддержкой интерфейса мозг-компьютер для ускорения роста нервной ткани на месте повреждённых сегментов спинного мозга», — сообщили в университете. Только лечением травм и заболеваниями нервной системы учёные не ограничатся. В перспективе они мечтают соединить мозг и компьютер таким интерфейсом, чтобы одно стало продолжением другого.

Для многих перспективных технологий и открытий необходимы переохлаждённые среды. Традиционно для этого используется жидкий гелий и его изотопы. Международная группа учёных во главе с китайскими исследователями нашла потенциальную замену гелию, который Китай вынужден импортировать на 94 %. Этой заменой может стать ещё неисследованная ранее разновидность сверхтекучего твёрдого тела на основе кобальта.

ИИ-генерация «сверхтекучее твёрдое тело». Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Сверхтекучие твёрдые тела (supersolid) ещё никто не пытался использовать в качестве рабочего тела криогенной установки. Учёные обнаружили, что изучаемый ими «квантовый магнитный» материал на основе кобальта оказался способным понижать температуры до уровня ниже 1 К. Но следует сделать оговорку, это стало возможным только после охлаждения экспериментальной системы до 4 К. Тем самым совсем от охлаждения гелием отказаться нельзя, но повысить эффективность рефрижераторов можно. Это тем более важно, что самыми сложными являются последние этапы при достижении областей вблизи абсолютного нуля.

Изучением свойств сверхтекучих твёрдых тел для целей охлаждения занимались учёные из специализированной лаборатории Китайской академии наук, Школы физики Бэйханского университета и Центра нейтронных наук Института Лауэ-Ланжевена во Франции.

«Это исследование показывает, что теоретически мы можем достигать чрезвычайно низких температур, не полагаясь на гелий», — говорят авторы работы, которая недавно была опубликована в ведущем научном журнале Nature.

Китай оказался зависим не только от гелия и его изотопов. Под санкции также попали поставки в Китай таких криогенных установок, как рефрижераторы растворения. Понемногу в Китае учатся сами производить такие системы. Например, осенью прошлого о разработке собственной версии рефрижератора растворения заявила компания Origin Quantum, о которой мы недавно писали в связи с выделением в облачный доступ 72-кубитового квантового компьютера Wukong. Но для работы этой установки нужны изотопы гелий-3 и гелий-4, что снова возвращает к зависимости Китая от гелия. Поэтому можно не сомневаться, что если тема охлаждения с помощью сверхтекучих твёрдых тел будет иметь отчётливую перспективу, то она будет разработана по максимуму.

Кремниевая фотоника обещает снизить потребление и увеличить производительность компьютеров. Чтобы отказаться от потока электронов и перейти на фотоны, необходимо тем или иным способом гармонизировать взаимодействие фотонов с материалами чипов и разработать множество новых способов управления ими. Но для начала необходимо увеличить плотность энергии «света», для чего его замедляют с минимальными потерями, что удалось учёным из Китая.

Источник изображения: Xinhua

В одном из последних номеров журнала Nano Letters группа исследователей из Шэньчжэньского института передовых технологий при Академии наук Китая сообщила, что она создала метаматериал, который смог замедлить свет в 10 000 раз с потерями на уровне 20 % по сравнению с предыдущими попытками. Это означает, что свет по чипу (каналу) распространяется с меньшим поглощением и низким рассеиванием. Подобное в разы увеличивает энергоэффективность и снижает тепловыделение, тогда как рост плотности энергии в связи с эффектом замедления света даёт в руки осязаемые рычаги по контролю над световым сигналом — с этим уже можно работать в прикладных задачах, говорят исследователи.

Добиться такого результата учёные смогли с помощью особым образом структурированной поверхности. На ней в виде периодической решётчатой структуры были последовательно размещены 100-нм кремниевые диски. Они играли роль резонаторов, которые меняли амплитуды и фазы входного сигнала. При этом важным свойством метаматериала стала способность «выталкивать» фотоны изнутри материала к его поверхности, за счёт чего поглощение почти отсутствовало. Кроме того, рассеянные в процессе одиночные фотоны снова направлялись в нужном русле с помощью соседних структур, что также снижало потери и позволяло полнее использовать входящий свет (сигнал).

«Используя технологию метаповерхности, фотонные чипы могут быть тонкими, как наклейки или строительные блоки, которые позволят функционально укладывать их друг на друга, — говорят разработчики. — Используя эффект замедленного света, производительность может быть значительно улучшена».

В пятницу китайская частная компания LandSpace завершила серию испытаний многоразовой ракеты Zhuque-3 на метане. Это уже вторая многоразовая ракета частной разработки в Китае, использующая экологически чистое топливо. Ранее компания iSpace провела серию подъёмов ракеты Hyperbola-2. Таким образом, пока компания SpaceX пытается осуществить удачный запуск гигантской ракеты Starship, китайские компании начинают дышать ей в спину.

Источник изображения: LandSpace

Прототип ракеты Zhuque-3 со стартовой массой 50,3 т высотой 18,3 м и диаметром 3,35 м поднялся на высоту 320 м и пробыл в воздухе 60 с. Ракета мягко поднялась и опустилась практически в центр мишени на соседней площадке. О точности приземления не сообщается, но в случае испытания прототипа ракеты Hyperbola-2, например, отклонение от центра мишени составило всего 29,5 см.

По заверениям LandSpace, ракеты Zhuque-3 начнут коммерческую эксплуатацию в 2025 году. Каждая ракета может быть использована не менее 20 раз, что снизит стоимость запуска на 80–90 %. В будущем компания проведёт ещё ряд испытаний прототипа с подъёмами на большую высоту для оттачивания технологий управления системами ракеты.

Удивительно, как они обходятся без «фейерверков», регулярно случавшихся на стартовой площадке космической компании Илона Маска при испытаниях прототипов? Впрочем, китайцы не склонны рассказывать о неудачах. Поэтому факты аварий банально могут скрываться, что ничуть не умаляет их успехов.

С 6 января текущего года созданный в Китае квантовый компьютер Origin Wukong на 72 сверхпроводящих кубитах открыт для удалённого доступа из любой страны мира. Им уже воспользовались исследователи из 61 страны, а больше всего пользователей оказалось из США. При этом американские квантовые платформы закрыты для входа из Китая. Это ничего не меняет, сообщают китайские учёные, для науки не должно быть границ.

ИИ-генерация «китайский квантовый компьютер», стиль «аниме». Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

В основе свободного доступа к подобным ресурсам лежит простая вещь — квантовые вычисления лежат на такой ранней стадии изучения, что даже специалисты в этой сфере не очень понимают, что с этим делать. Если для науки, то вопросов нет. Но с точки зрения практического применения квантовые компьютеры — это тёмный лес.

Не секрет, что в области разработки и изучения ценности квантовых систем Китай отстаёт от США. Та же компания IBM начала углубляться в эту область в конце 90-х годов прошлого века. У американских разработчиков 20 лет форы, а это дорогого стоит. Сегодня в активе IBM 433-кубитовые сверхпроводимые процессоры Osprey и перспективные 1121-кубитовые Condor. На этом фоне 72-кубитовый компьютер Wukong китайской компании Origin Quantum выглядит бледно. Но стоит принимать во внимание, что Origin Quantum создана в 2017 году и к настоящему дню проделала гигантский для себя путь.

24-кубитовая система Wuyuan. Источник изображения: Origin Quantum

Свой первый квантовый компьютер на сверхпроводящих кубитах Origin Quantum изготовила и отправила неназванному клиенту в 2020 году. Вторая система — Wuyuan, состоящая из 24 кубитов, была поставлена заказчику в 2021 году. Третья и лучшая на сегодняшний день система компании — Wukong, из 72 кубитов, была поставлена в 2022 или в начале 2023 года. Именно она была введена в эксплуатацию и выделена в облачный доступ.

По сообщению источника, по состоянию на 10:00 утра 15 января 2024 года количество удалённых обращений к Origin Wukong превысило 350 000. Среди тех, кто вошел в систему, были пользователи из Болгарии, Сингапура, Японии, России и Канады, но США лидировали в подсчёте, хотя конкретных цифр не было представлено. С момента ввода в эксплуатацию 6 января машина выполнила 33 871 задачу по квантовым вычислениям для пользователей по всему миру. Одновременно она может выполнять до 200 квантовых операций, добавляют разработчики.

Китайцы поступили мудро, разрешив работать с системой абсолютно без ограничений. Самое ценное в этом мире — это идеи.

За редким исключением индустрия производства чипов пошла по пути чиплетов, собирая более производительные процессоры с большим числом функций из отдельных кристаллов на одной подложке. Но есть и противоположный путь — создавать процессоры из цельной кремневой пластины. Ярчайшим примеров этого стали процессоры компании Cerebras. Оказалось, что в Китае тоже умеют выпускать «царь-процессоры».

Источник изображения: Cerebras

В конце декабря 2023 года в китайском научном журнале Fundamental Research вышла статья The Big Chip: Challenge, Model and Architecture за авторством учёных из Института вычислительных технологий Академии наук Китая. Статья на английском языке свободно доступна по ссылке. В работе коллектив авторов не только рассуждает о проблемах производства чипов масштаба пластины, но также сообщает о производстве опытного чипа Zhejiang с нормами 22 нм по технологии КМОП.

Экспериментальный процессор состоит из 16 функционально самостоятельных процессоров, каждый из которых несёт по 16 вычислительных ядер (всего 256 ядер). Все процессоры соединены интерфейсом с разделяемым доступом. Это позволило упростить разводку и управление чипом. Каждый процессор имеет собственный банк памяти, но доступ к банку возможен со стороны любого процессора на пластине.

Команда также показала, что предложенная ими технология допускает выпуск чипов с сотней процессоров и 1600 ядрами. Из-за санкций Китай лишён доступа к самым передовым литографическим сканерам для выпуска полупроводников, поэтому «большие чипы» вполне могут стать альтернативой маленьким чипам с более плотным размещением транзисторов. Остаётся вопрос к энергопотреблению процессоров масштаба пластин, но другой альтернативы у Китая может просто не оказаться, если ему необходимо повышать производительность суперкомпьютеров.

Процессор американской компании Cerebras демонстрирует чудеса производительности при умеренном потреблении, но он (его вторая версия) производится с использованием 7-нм техпроцесса. Китайский 22-нм чип не сможет с ним тягаться в этом отношении, но свой круг задач он сможет решать. Более того, разработчики получат ценный опыт и отточат технологии, а также архитектуры, что пригодится в будущем, когда в их руках появятся новейшие литографические сканеры.

Первый этап ограничений на поставку ускорителей NVIDIA для систем искусственного интеллекта был введён в сентябре 2022 года, когда под запрет попали A100 и H100, и тогда компания предложила китайским клиентам A800 и H800, адаптированные под требования американских властей. В октябре прошлого года под запрет попали и они, но конкурсная документация доказывает, что китайские организации продолжают получать все эти ускорители даже сейчас.

Источник изображения: NVIDIA

Во всяком случае, об этом сообщает агентство Reuters со ссылкой на собственные изыскания с использованием документации из открытых источников. Китайские компании и академические учреждения проводят конкурсы на поставку специфических компонентов, и анализ этой документации позволяет источнику утверждать, что поставки ускорителей A100 и H100 в Китай продолжались с осени позапрошлого года, а сейчас китайские разработчики продолжают закупать A800 и H800. Правда, следует признать, что речь идёт о предельно малых партиях. В качестве примера Reuters приводит сделки, описывающие поставку одного или от силы пяти соответствующих ускорителей.

Конкретному получателю, как поясняют опрошенные изданием эксперты, будет сложно создать с помощью такого количества ускорителей полноценно функционирующую систему искусственного интеллекта. Например, популярный ChatGPT в своей работе опирается на ресурсы не менее 30 000 ускорителей NVIDIA. Единичные поставки запрещённых компонентов в Китай, скорее всего, позволяют получателям незначительно поднять производительность своих систем или восполнить потери выбывающего оборудования.

В любом случае, за прошедшее с осени 2022 года Университет Цинхуа, который американские власти считают одной из самых мощных китайских исследовательских организаций, вопреки существующим санкциям смог получить около 80 ускорителей NVIDIA A100. В текстах конкурсных заявок прочих китайских организаций упоминалось, что поставляемые ускорители NVIDIA не должны быть подержанными или переделанными из других вычислительных решений. Подобное условие отображает специфику китайского рынка — в условиях санкций поставщики не брезгуют любыми возможностями. Reuters удалось найти документы по более чем сотне сделок, связанных с закупкой государственными организациями КНР ускорителей NVIDIA A100, а количество сделок по закупке A800 измеряется десятками, причём все они относятся к периодам, когда соответствующие санкции США уже действовали.

Сегодня в 15:05 по местному времени (в 10:05 мск) с космодрома Сичан на юго-западе Китая ракета «Чанчжэн 2C» вывела на орбиту рентгеновскую обсерваторию «Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Обсерватория будет фиксировать мощные энергетические рентгеновские события во Вселенной с беспрецедентной частотой — полный обзор неба будет совершаться каждые 5 часов. Нас ждёт волна интереснейших открытий из жизни чёрных дыр, квазаров, нейтронных звёзд и другого.

«Зонд Эйнштейна» (Einstein Probe). Источник изображения: CAS

Миссия «Зонд Эйнштейна» — это плод сотрудничества Китая и Европейского космического агентства. На борту обсерватории два блока рентгеновских телескопов: один китайский (широкоугольный, состоящий из 12 модулей) и один европейский (направленный, состоящий из двух модулей). Широкоугольный телескоп WXT (Wide-field X-ray telescope) обладает полем зрения 1345 квадратных градусов. Двенадцать модулей телескопа, каждый из которых имеет матрицу по 30 млн «пикселей», будут за раз делать снимок неба площадью в 10 000 дисков полной Луны. Для сравнения, один кадр рентгеновского телескопа NASA «Чандра» захватывает участок неба, равный половине площади диска Луны.

Телескоп WXT обсерватории «Зонд Эйнштейна» будет генерировать колоссальный поток данных. Принимать и обрабатывать его будут наземные станции ЕКА. За это Китай рассчитается с европейскими учёными рабочим временем телескопа для проведения собственных экспериментов. Им будет предоставлено 10 % времени работы WXT.

Узконаправленный телескоп FXT (Follow-up X-ray Telescope) разработан европейцами и будет использован ими в полном объёме (возможно он также на правах обмена будет предоставляться китайским учёным). Это узконаправленный прибор с очень высокой чувствительностью в рентгеновском диапазоне. Если WXT найдёт что-то особенно интересное, FXT сможет рассмотреть это с намного лучшим разрешением.

Отдельно надо сказать об оптической системе широкоугольного телескопа WXT. Нашим читателям знакома проблема полупроводниковых литографических сканеров EUV-диапазона. Они работают на рентгене и не могут фокусироваться линзами, только зеркалами. Поэтому телескоп WXT не мог просто так собирать и фокусировать рентгеновский свет. Выход был найден в виде оптики «глаз омара».

Глаз омара и ряда креветок представляет набор трубочек квадратного сечения, каждая из которых заканчивается на сетчатке глаза. Увеличение происходит за счёт переотражения лучей от стенок трубочек. Китайские инженеры собрали подобные «глаза» для телескопа, но с учётом отражения рентгеновских волн. Это уникальная технология — пакет из 30 млн трубочек сечением 40 мкм каждая с покрытием изнутри иридием. И таких пакетов 12 штук. Интересно, что прототип этого телескопа уже летал в космос и показал, что это работает.

Источник изображения: Patrick Ayree

Подобный инструмент на орбите не даст пропустить ни одного яркого события в космосе. Он фиксирует рентгеновское излучение от падения вещества на чёрные дыры, от взрывов сверхновых, от взаимодействия нейтронных звёзд и многих других энергичных явлений. Косвенно он может локализовать гравитационные взаимодействия, что в паре с наземными детекторами гравитационных волн поможет находить их источники. В какой-то мере запуск «Зонда Эйнштейна» можно сравнить по ценности с запуском обсерватории «Джеймс Уэбб». Новый инструмент должен работать 5 лет и сможет далеко вперёд подтолкнуть науку.

На основе разработанных в Китае биотехнологий стартовало масштабное опытное производство пищевого белка из обычного угля. Получаемый белок будет использоваться в качестве добавок к кормам для животных. Сегодня для этого Китай закупает до 100 млн тонн сои, что делает его продуктовый рынок уязвимым. В случае успеха белок из угля найдёт применение также в пищевой промышленности и фармакологии.

Как бы выглядел протеиновый батончик из угля по мнению ИИ. Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Китай богат углём не самого лучшего качества. Значительная часть угля для электростанций, например, закупается в Австралии. В то же время это огромная отрасль как поддерживающая экономику, так и оказывающая вред экологии. Было бы заманчиво использовать уголь для чего-то более полезного и не такого вредного, как его простое сжигание. К примеру, в Китае уже производят из угля этиловый спирт, в котором нуждается химическая промышленность и транспорт на биотопливе. Производство из угля пищевого белка, витаминов и аминокислот вывело бы угледобывающую отрасль на новый уровень с ещё большей пользой для человечества.

Помочь с переработкой угля в белок могут микроорганизмы. Происходит это не напрямую, а в процессе усвоения метанола, который, в свою очередь, получают в процессе газификации угля. Метанол хорошо смешивается с водой и может участвовать в химических реакциях с минимальным использованием специализированного оборудования для ферментации. В газообразной среде такие реакции менее эффективны.

Разработали техпроцесс эффективного получения белка из метанола учёные из Тяньцзиньского института промышленной биотехнологии Китайской академии наук (CAS) под руководством профессора Ву Синя (Wu Xin). Они изучили около 20 тыс. штаммов дрожжей со всего Китая и отделили наиболее перспективный из них — Pichia pastoris (P. pastoris). В последующей работе исследователи модифицировали гены этого штамма, пока не добились высочайшего уровня преобразования метанола в белки. Заявлено, что генно-модифицированный штамм P. Pastoris производит 120 г сухой массы клеток на 1 л, что эквивалентно превращению 67,2 % метанола в белок. Это соответствует 92 % от теоретического значения, что впечатляет.

Работы над превращением метанола в белок ведутся с 80-х годов прошлого века. Но до сих пор не было настолько эффективной реакции, чтобы этот процесс стал экономически выгодным. В перспективе можно будет освободить пахотные земли для выращивания других продуктов, а белок из угля можно будет производить в любую погоду днём и ночью. Учёные уже начали подготовку к масштабному производству кормового белка из угля в объёмах нескольких тысяч тонн. Подробности не разглашаются, но исследователи уверены, что белок из угля найдёт также широкое применение в качестве частичной замены рыбной муки, бобовых, аминокислотных и минеральных добавок и дело может не ограничиться только животноводством.

В США белок из метанола получил разрешение на использование в качестве кормовых добавок для фермерского выращивания лососевых. Производит его компания KnipBio под названием KnipBio Meal. По своим качествам он соответствует рыбной муке. Китай не первый встал на аналогичный путь, но масштабы производства белка из угля в Поднебесной обещают быть грандиозными. Похоже, вскоре к надписям мелким шрифтом на упаковках продуктов питания надо будет относиться ещё серьёзнее.

Несмотря на обилие вариантов квадро- и октокоптерных конфигураций аэротакси, первыми массовыми электрическими летающими средствами могут стать привычные лёгкие самолёты с электродвигателями вместо бензиновых моторов. Такие самолёты создают в США, России и в других странах. Китай также находится среди лидеров, где недавно испытали полётом первый полностью электрический лёгкий самолёт.

Источник изображения: China Media Group

Как сообщают местные СМИ, электрическая версия китайского самолёта AG60 (AG60E) в среду успешно совершила свой первый полёт в аэропорту Цзяньдэ Цяньдаоху в провинции Чжэцзян на востоке Китая. Воздушное судно разработала компания China Aviation Industry General Aircraft Company Limited (CAIGA) — дочернее предприятие государственного холдинга AVIC. Компания CAIGA специализируется на разработке и производстве лёгких гражданских самолётов.

Оригинальная модель AG60 — это цельнометаллический одномоторный моноплан, дебют которого состоялся на 13-м авиашоу в Китае в сентябре 2021 года. Свой первый рейс самолёт совершил в октябре 2020 года. В 2021 году он получил сертификат лёгкого спортивного самолёта и лицензию на производство.

Общая длина самолёта составляет 6,9 м, размах крыльев — 8,6 м, потолок — 3600 метров. Самолёт может преодолевать дальность в 1100 км на максимальной горизонтальной скорости полёта 218 км/ч.

Для создания электрической версии самолёта инженеры решили множество задач, включая выбор двигателя, электронной системы управления, аккумуляторной батареи, протестировали и проверили интеграцию электрической силовой установки, включая проведение исследований на предмет соответствия системы безопасности и лётной годности самолета.

В результате работы был получен опыт переоборудования лёгких спортивных самолетов AG60 в электрические, что пригодится для разработки других электрических авиационных устройств и для модернизации силовых установок существующих самолётов.

На сайте препринтов arХiv.org вышла статья, в которой китайские учёные рассказали о собственных опытах с нашумевшим «сверхпроводящим» материалом LK-99. Полученные в двух независимых китайских лабораториях образцы LK-99 продемонстрировали зыбкие признаки сверхпроводимости при более низкой температуре окружающей среды, но при обычном атмосферном давлении, так что возможно, нас ждёт продолжение нашумевшей истории, если, конечно, опыт удастся повторить.

Источник изображения: Adam Fenster/University of Rochester

Оригинальная работа южнокорейских исследователей наделала много шуму, поскольку вышла из научной среды в медийное пространство и стала жить собственной жизнью. Открытый учёными материал LK-99 якобы обладал сверхпроводимостью при температуре около 20 °C и нормальном атмосферном давлении. Это обещало в корне изменить энергетику, промышленность и даже медицину.

К сожалению, воспроизвести результат корейских учёных в других лабораториях не вышло. Точнее, всё было настолько туманно и неустойчиво, если говорить о проявлениях сверхпроводимости в LK-99, что работа была отозвана из научного журнала, а авторов обвинили в неумении проводить опыты и чуть ли не в малограмотности.

Тем не менее, LK-99 демонстрировал нечто, что не укладывалось в предыдущий опыт, и отдельные коллективы продолжили с ним работать. Так, китайские учёные показали, что материал может воспроизводиться, как и его заявленные свойства. Правда, судя по статье, учёные больше уделили внимание присутствию серы в образцах, тогда как в оригинальном LK-99 сера считалась загрязнителем.

Значительным отличием новых экспериментов стало то, что отдельные признаки сверхпроводимости проявились при температуре -23 °C (250 K), а не при плюсовой. Но это не страшно. Охладить оборудование и линии электропередач до -23 °C гораздо проще и дешевле, чем до более чем сотен градусов Цельсия, как это происходит сейчас для достижения сверхпроводимости. Самое главное, что материал подаёт признаки сверхпроводимости при обычном атмосферном давлении. Ранее были найдены материалы, которые демонстрировали сверхпроводимость при -20 °C, но только в случае колоссального давления.

В своей статье китайские учёные с осторожностью говорят о признаках сверхпроводимости. Они, вероятно, наблюдали эффект вытеснения электромагнитного поля из образцов при температуре -23 °C (эффект Мейснера) и при этом доказывают, что образцы не относятся к ферромагнетикам. Правда, учёные не уверены, что то, что они наблюдали является именно эффектом Мейснера, а не диамагнетизм. В прошлых исследованиях именно диамагнетизм приняли за сверхпроводимость, поэтому учёные сейчас не спешат делать громких заявлений, пока не будут получены новые результаты.

«Мы считаем, что ещё есть большой шанс наблюдать сверхпроводимость при комнатной температуре. Сигналы в нашем образце все ещё очень слабые, поэтому мы должны направить усилия на дальнейший синтез масштабируемых образцов с более активными компонентами», — подытожили учёные.

В последние дни уходящего года в Китае были созданы две сверхструктуры для ускорения движения к практическому использованию энергии термоядерного синтеза. Речь идёт не столько о науке, как о коммерческих решениях ближайшего будущего. Если графики работ будут соблюдены, к 2035 году в Китае начнёт работать прототип промышленного термоядерного реактора, а к 2050 году термоядерные электростанции будут строиться по всей стране.

Источник изображения: China National Nuclear Corporation

В Китае 29 декабря 2023 года состоялась церемония учреждения государственной компании China Fusion Energy Inc. Она объединит исследования и разработки в области термоядерной энергетики в Китае, которые ранее были распределены между исследовательскими институтами и частными фирмами. Одновременно с этой структурой был создан консорциум из 25 организаций во главе с Китайской национальной ядерной корпорацией (CNNC). Консорциум будет решать ряд фундаментальных проблем, мешающих практическому освоению энергии термоядерного синтеза.

Создание столь мощных организаций и передача в их руки всех ранее разрозненных ресурсов даёт понять, что центральные власти Китая считают переход к термоядерной энергетике ключевым в промышленности и экономике. Для решения финансовых вопросов также был создан соответствующий фонд. Участниками консорциума стали не только профильные научные организации, но также такие государственные компании, как China Aerospace Science and Industry Corporation и State Grid Corporation of China. Для понимания масштаба усилий — это примерно как если бы под эгидой «Росатома» термоядерной проблематикой также начали бы заниматься РАО ЕЭС и «Ростех».

Согласно опубликованной CNNC информации о встрече, 13 членам новоиспечённого консорциума было поручено решить первый набор из 10 задач, которые касаются таких вопросов, как высокотемпературные сверхпроводящие магниты, материалы для термоядерных реакторов и высокопроизводительные накопители энергии. В первом приближении, если говорить о планах новых структур, Китай намерен построить промышленный прототип термоядерного реактора к 2035 году и внедрить технологию для крупномасштабного коммерческого использования к 2050 году.

Основной научный и экспериментальный задел предоставят две научные организации Китая: Юго-Западный институт физики (SWIP), расположенный в городе Чэнду на юго-западе Китая, и Институт физики плазмы (IPP) при Академии наук Китая в провинции Аньхой.

Китай позже всех включился в гонку за термоядерной энергией, но он быстро навёрстывает упущенное. Так, с 2011 по 2022 год именно Китай подал больше патентов в области термоядерного синтеза, чем любая другая страна.

Летом 2023 года термоядерный реактор HL-2A впервые сгенерировал плазму с током силой более 1 млн ампер в режиме улучшенного удержания, а экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак (EAST), разработанный Институтом физики плазмы в Хэфэе (провинция Аньхой) стал первым в мире полностью сверхпроводящим токамаком. В конце 2021 года он стал первым в своем роде, способном работать с длительностью импульса 1056 секунд. Есть и другие достижения, которые позволяют китайским учёным надеяться первыми в мире освоить практический термоядерный синтез — зажечь на Земле «искусственное Солнце».

Этанол давно стал эффективной добавкой к биотопливу, а также является важнейшим ингредиентом для химической промышленности. Традиционно для этих нужд его получают из продуктов сельского хозяйства, что невольно подрывает рынок продовольствия. Китайские учёные смогли разработать технологию получения чистейшего этанола из низкосортного угля, тем самым оставив зерно, кукурузу и другие богатые углеводами продукты для пищевого рынка.

Источник изображения: Xinhua

Технологию DMTE разработал Даляньский институт химической физики (DICP) совместно с государственной компанией «Нефтяная группа Шэньси Яньчан» (Shaanxi Yanchang Petroleum Group). При производстве кокса собирается газ, из которого производится метанол. Затем после серии реакций метанола в присутствии катализаторов производится этанол.

Разработки линии и техпроцесса стартовали в 2010 году. В 2017 году группа исследователей помогла спроектировать первую в мире линию по производству этанола из угля мощностью 100 000 тонн в год, которую построили в северо-западной провинции Шэньси. С тех пор исследователи оптимизировали процесс реакции и снизили производственные затраты, заменив оригинальные дорогостоящие катализаторы на недрагоценные металлы.

В июне прошлого года в Китае в тестовом режиме запустили комплекс по производству этанола из угля мощностью 500 000 тонн этанола в год, использовав оборудование только отечественного производства. Завод начал работать в той же провинции Шэньси. Новый завод, работа которого официально стартовала 29 декабря, стал крупнейшим производством в мире с годовой мощностью выработки 600 000 т этанола.

Китай для нужд химической промышленности и производства топливных добавок ежегодно нуждается в 10 млн т этанола. В прошлом году в стране из ферментированного зерна было произведено 2,7 млн т этого вещества. Уже запущенные и строящиеся заводы по производству этанола из угля нацелены производить до 3,95 млн т этанола в год. По данным источника, таких в Китае 11 предприятий, ещё два начнут работу за рубежом по китайской технологии. Во всём мире ежегодно производится 100 млн т этанола, преимущественно в США и Бразилии и, в основном, из зерна. У Китая есть шанс прекратить использовать для получения этанола сырья для продуктов питания. Это тем более важно, что Китай также зависим от импорта зерновых культур.