Исследователи из Национального университета Сингапура совместно с учёными из Университета Тохоку в Японии и Университета Мессины в Италии разработали беспроводную технологию, позволяющую получать питание для маломощных устройств из радиосигналов и сигналов Wi-Fi. Промышленное использование этого открытия потенциально может снизить зависимость удалённых маломощных устройств от аккумуляторов или внешнего питания.

Источник изображений: unsplash.com

Разработанные учёными модули сбора радиочастотной энергии (energy harvesting module, EHV) преобразуют радиочастотные сигналы, которые исследователи называют «отходами энергии», в постоянный ток. Эта технология помогает извлекать энергию из радиосигналов, что может быть использовано для питания маломощных устройств, таких как датчики температуры.

Исследователи рассказали, что им удалось оптимизировать спин-выпрямители для работы на низких уровнях мощности радиосигналов, доступных в окружающей среде. Затем они интегрировали массив таких спин-выпрямителей в модуль сбора энергии, обеспечив питание светодиода и коммерческого датчика при мощности сигнала ниже -20 дБм.

Для справки: децибел (дБ) – отношение мощности измеренного сигнала к базовой мощности. дБм — тот же дБ, но за базу принимается сигнал мощностью 1 милливатт (мВт).

В настоящее время коммерческое использование новой технологии ограничивается конструкцией традиционных выпрямителей из-за термодинамических ограничений при низкой мощности. Решением может стать спин-выпрямитель (SR), созданный при помощи нанотехнологий, который обеспечит оптимальное преобразование беспроводного сигнала в постоянный ток. Это позволит собирать электроэнергию из окружающих радиоволн в диапазоне мощностей от -62 до -20 дБм. Исследователи также изучают возможность интеграции антенны на чип для повышения эффективности.

Многочисленные исследования технологии сбора радиочастотной энергии (RF-EH) говорят о том, что сбор энергии возможен из радиосигналов LTE, DTV, GSM, WLAN, HIPERLAN и C-Band, которые обычно используются в городских и пригородных районах. Реализация новой технологии поможет эффективно извлекать энергию из радиосигналов, использовать её для питания разнообразных датчиков и создавать новые типы устройств для коммерческого, научного и медицинского применения.

Исследователи подчеркнули, что разработанная ими технология помогает снизить зависимость от аккумуляторов, уменьшить воздействие на окружающую среду, продлить срок службы устройств и создать новые типы беспроводных сенсорных сетей и устройств интернета вещей.

Глядя на бесконечный космос, не верится, что там никого нет. Но вот уже шестьдесят лет земные радиотелескопы обшаривают Вселенную в поисках внеземных сигналов, и эти поиски так и не дали результата. Специалисты по статистике дали свой ответ на загадку, почему при всех затраченных усилиях мы не обнаруживаем сигналы инопланетян.

Источник изображения: Pixabay

Исследование провели учёные из лаборатории статистической биофизики Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) в Швейцарии. За основу они взяли модель статистического исследования пористых губчатых материалов. Базовым условием для решения задачи стало два предположения: во-первых, в любой момент времени в Млечном Пути должен быть хотя бы один электромагнитный сигнал технологического происхождения и, во-вторых, Земля находится в «зоне молчания» как минимум 60 лет. Иначе говоря, никакие инопланетные радиосигналы за это время на Землю не попадали, а не просто по каким-то причинам оставались необнаруженными.

Расчёт статистической модели строится на том, что Земля и инопланетные радиоизлучатели помещаются в «поры» условной губки. Затем строится оптимистичная и пессимистичная вероятность распределения. В самом лучшем случае, если считать встречу с инопланетным разумом удачей, радиосигнал от «чужих» мы сможем принять не ранее, чем через 60 лет. В худшем случае регистрации техногенного сигнала инопланетного происхождения придётся ждать не менее 2000 лет.

Согласно статистической модели, Земля сейчас находится в зоне радиомолчания. Источник изображения: Astronomical Journal

Безусловно, решение статистической задачи зависит от начальных условий. Если они будут другими, то результат также будет отличаться от полученного учёными. В сухом остатке остаётся рекомендация оставаться терпеливыми и искать признаки разумности в сигналах, получаемых на штатном оборудовании. В этом плане программа SETI может считаться оптимальным решением. Не нужно тратить ресурсы на приборы исключительно для поиска инопланетных сигналов. В потоке обычных научных данных достаточно много информации, чтобы обнаружить там даже чужой техногенный сигнал, если он туда попадёт.

Астрономы засекли повторяющийся радиосигнал из космоса и проследили его до каменистой экзопланеты размером с Землю. Но это не передача от инопланетного разума. Суть открытия в другом — это может быть признаком магнитного поля у далёкой планеты. А магнитное поле — это щит для атмосферы и база для зарождения биологической жизни. До этого никто ещё не находил землеподобных экзопланет с признаками магнитного поля. Планета YZ Ceti b стала первой.

Источник изображения: National Science Foundation/Alice Kitterman

Сразу отметим, что исследование изобилует допусками и не может считаться завершённым. Обнаруженный повторяющийся радиосигнал от планеты YZ Ceti b из системы звезды YZ Ceti в созвездии Кита немного не совпадает с периодом орбиты экзопланеты. Этому тоже может быть объяснение. Например, магнитное поле экзопланеты имеет наклон, и это вносит неточность в период повторения радиовсплесков.

В то же время данных достаточно, чтобы построить примерную модель происходящего в системе YZ Ceti. Планета YZ Ceti b делает один оборот вокруг своей звезды примерно за двое суток. Эта звезда не такая яркая и горячая как наше Солнце, но двое суток — это очень и очень близко, чтобы там была жидкая вода и условия для зарождения биологической жизни. Зато появляется возможность для регистрации сильного взаимодействия магнитных полей звезды и планеты.

На больших орбитах это сделать невозможно. По крайней мере, если использовать современные астрономические приборы и методики. Однако если планета расположена совсем рядом со звездой, то плазменный ветер светила будет вызывать значительные возмущения магнитного поля планеты, что, как предполагают учёные, они смогли наблюдать в системе YZ Ceti.

Данные наблюдений учёные представили в статье в журнале Nature Astronomy. Если они подтвердятся, это станет открытием первой каменистой землеподобной экзопланеты с собственным магнитным полем. На этой конкретной планете жизни в нашем понимании нет, и не будет, но открытие приведёт к разработке методики обнаружения магнитных полей у экзопланет в целом, а это ещё одна возможность для направленного поиска жизни во Вселенной.

Учёные Делфтского технологического университета, Амстердамского свободного университета и Лаборатории Ван Свиндена в Нидерландах создали технологию высокоточного геопозиционирования SuperGPS, работающую по принципу, аналогичному GPS, но использующую наземные сети.

Источник изображения: tudelft.nl

Вместо спутников в SuperGPS используются наземные радиопередатчики, разбросанные по городской местности, а синхронизация производится через единые атомные часы, подключение к которым осуществляется через волоконно-оптические кабели. В остальном аналогия с традиционной GPS полная: приёмники определяют своё местоположение по триангуляции, связываясь с несколькими радиоузлами и отсчитывая время, необходимое для передачи сигналов от каждого из них.

Авторы проекта уточнили, что проблема отражения радиосигналов от зданий решается при помощи широкой «виртуальной» полосы пропускания, состоящей из нескольких более узких участков. В результате производятся сигналы, аналогичные сигналам сотовой связи — мобильные телефоны игнорируют помехи от зданий и других потенциально угрожающих качеству связи объектов. При испытаниях система SuperGPS помогла учёным отслеживать местоположение объектов с точностью до нескольких десятков сантиметров в оживлённой среде.

Заменой спутниковому геопозиционированию новая система не станет, но она сможет дополнить GPS и другие решения, обеспечив более высокую точность или став резервным средством в случае сбоя, связанного с космическими аппаратами.