Теги → лазеры
Быстрый переход

Повелители молний: учёные впервые направили разряд молнии по лазерному лучу

Более 200 лет защитой от разрядов молний служат громоотводы — высокоподнятые металлические штыри с заземлением, которые принимают разряд на себя и обеспечивают его стекание в землю. Существенным недостатком громоотводов является ограниченный радиус «захвата» молний. Для защиты значительных площадей необходим лес громоотводов, поэтому с изобретением лазеров возникла идея направлять разряд молнии по лазерному лучу. Но с реализацией прежде не складывалось.

 Источник изображения: Unige

Источник изображения: Unige

Впервые эксперимент с воздействием лазером на грозовые облака был проведён в 1999 году. Опыт удался лишь частично, позволив трём лазерам в импульсном режиме с килоджоулевыми энергиями зажечь в небе 2-метровый разряд, но не более того. Серьёзнейший опыт был проведён лишь год назад, когда международная группа учёных начала испытание мощного лазера по защите от разрядов телекоммуникационной башни на вершине горы Сентис на северо-востоке Швейцарии.

Группа физиков из Германии, США, Франции и Швейцарии под руководством Орельена Хуара (Aurélien Houard) из Политехнической школы Парижа с 21 июля по 30 сентября производила выстрелы лазерными импульсами над башней в моменты грозовой активности в округе. Башня имеет собственный металлический громоотвод, а луч лазера как бы служил его продолжением, хотя прямого контакта луча и громоотвода не было — он проходил над громоотводом и уходил в небо.

За время проведения наблюдений, о чём учёные поделились в статье, часть которой доступна по ссылке, молнии били в башню 16 раз, из которых четыре удара были спровоцированы лазером. Признать это успехом тяжело, но как доказательство работоспособности подхода — вполне.

 Сверху — управляемые лазером молнии, снизу — неуправляемые

Сверху — управляемые лазером молнии, снизу — неуправляемые

В процессе наблюдения за разрядами молний без лазера и с его помощью физики собрали достаточно данных, чтобы определить дальнейшее направление в исследованиях. Например, большинство ударов молний в башню оказались с переносом отрицательного заряда в землю (84 %), тогда как все стимулированные лазером разряды оказались положительными (по статистике таких было 11 % среди всех наблюдаемых). Ещё 5 % разрядов были биполярными.

Свой успех учёные объяснили тем, что они использовали лазер с высокой частотой повторения импульсов. Высокая частота повторения позволяла свободным электронам, выбитым в процессе ионизации атмосферы лучом, захватываться молекулами кислорода и накапливаться, что чуть дольше сохраняло канал для передачи разряда и способствовало стеканию энергии молнии по лучу вплоть до перехода в громоотвод и дальше в землю.

 Источник изображения: Aurélien Houard et al. / arXiv, 2022

Источник изображения: Aurélien Houard et al. / arXiv, 2022

Ежегодно разряды молний убивают несколько тысяч человек на Земле и наносят мировой экономике ущерб, оцениваемый в несколько миллиардов долларов США. Лазерная защита от произвольных ударов молний обойдётся в копеечку, как и её питание электричеством, но оно того будет стоить, уверены учёные.

Китайские учёные научились лазером рисовать письмена в воздухе — мощнейший луч очень точно ионизирует молекулы

В ходе недавней демонстрации в Объединенной лаборатории сверхбыстрых лазеров Хунтуо в долине оптики в Ухане китайские учёные с помощью сверхмощного лазера создавали в воздухе символы, которые были видны под любым углом, и которые можно было «потрогать» руками. Надписи создавались в чистом воздухе, тогда как предыдущие опыты требовали насытить пространство перед лазером пылью или водяным паром. Подобного в мире ещё никто не показывал.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Несмотря на необычность эксперимента, ничего магического в нём нет. Сверхмощные, но очень короткие по времени лазерные импульсы ионизируют молекулы атмосферной газовой смеси и превращают их в плазму с последующим эффектом свечений. Другое дело, что фокусировать лазер в пространстве с такой точностью — это задача не из лёгких. Разработчики не дали чётких инструкций, как повторить подобный эксперимент, но подсказали, что для этого необходимы 3D-сканеры, которые наводили бы лазер на нужные точки пространства.

Длительность каждого лазерного импульса составляет несколько фемтосекунд. При этом пиковая мощность каждого импульса достигает миллионов мегаватт энергии. Но поскольку импульсы сверхкороткие, средняя потребляемая мощность лазера составляет всего несколько десятков ватт.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

«С помощью нового устройства мы можем рисовать в воздухе без использования бумаги и чернил», — сказал Цао Сяндун (Cao Xiangdong), ведущий учёный лаборатории в интервью Science and Technology Daily.

Учёный продолжил, что повышение точности управления лазером позволит создавать в воздухе полноцветные и яркие изображения. В то же время исследователи надеются использовать разработку в других сферах: в точном производстве, в изучении мозга человека, в квантовых компьютерах и в других передовых областях науки.

Британцы успешно испытали систему точного наведения лазерного оружия — далее последуют испытания на полной мощности

Министерство обороны Великобритании совместно с группой европейских компаний начало серию испытаний по программе Dragonfire. В рамках программы создаётся мощное лазерное вооружение для кораблей. На первом этапе полевых испытаний была проверена система точного наведения на высокоманёвренные воздушные и морские цели. Испытания прошли успешно и готовятся к новому этапу — стрельбе в полную мощность.

 Установка Dragonfire

Установка Dragonfire. Источник изображения: navalnews.com

Британская программа Dragonfire, которая призвана создать высокоэнергетическое лазерное вооружение (LDEW), курируется европейской компанией MBDA (её британским филиалом). Непосредственно разработками и производством систем занимаются компании Leonardo, QinetiQ и Dstl. Лазерное вооружение призвано стать решением для подавления высокоманёвренных целей от дронов до ракет и даже снарядов, попутно снижая стоимость выстрела и вероятность сопутствующего ущерба.

 Компьютерное изображение работы лазера HELIOS. Источник изображения: Lockheed Martin

Компьютерное изображение работы лазера HELIOS. Источник изображения: Lockheed Martin

В испытаниях был задействован маломощный лазер компании QinetiQ, система наведения луча Leonardo и технология обработки изображений и управления MBDA для обеспечения сверхточного «тонкого» наведения и обеспечения точности слежения, которые на следующих этапах испытаний потребуются для работы системы на полной мощности. На втором этапе мощная лазерная установка LDEW Dragonfire будет испытана в стационарном положении на неподвижной цели. На третьем этапе точность и мощность будут объединены для прямого и точечного поражения высокоподвижных целей на большой дистанции.

 Испытание твердотельного боевого лазера. Источник изображения: US Navy

Испытание твердотельного боевого лазера. Источник изображения: US Navy

Кроме британской программы Dragonfire в Европе лазерным морским вооружением заняты немцы, итальянцы и французы. В США также активно испытываются боевые морские лазерные системы, самыми перспективными из которых считаются твердотельные лазеры из-за их относительно небольших размеров и удобства эксплуатации.

Sony занялась разработкой космических лазеров — они обеспечат сверхбыструю передачу данных

Компания Sony объявила о создании новой дочерней компании для внедрения передовых технологий в быстрорастущем космическом секторе. Зарегистрированная вчера Sony Space Communications Corp будет разрабатывать и поставлять устройства, позволяющие спутникам на орбите обмениваться данными с помощью лазеров.

 Источник изображения: Sony

Источник изображения: Sony

Технология лазерной связи позволит избежать недостатков, характерных для страдающих от дефицита свободных частот систем радиокоммуникаций. Модули Sony будут обеспечивать передачу данных между спутниками и связь спутников с наземными станциями. О времени начала коммерческой эксплуатации технологий и стоимости проекта будет объявлено позже.

Известно, что сейчас на орбите Земли находится примерно 12 тыс. спутников и их количество в ближайшие годы будет стремительно увеличиваться по мере того, как разработки аэрокосмических компаний будут снижать стоимость вывода объектов в космос. Известно, что компании вроде SpaceX уже развёртывают обширные спутниковые группировки для обеспечения доступа в интернет из любой точки мира.

По данным Sony ежегодно увеличивается и объём данных, циркулирующих на орбите. При этом диапазоны доступных радиочастот ограничены. SpaceX уже выпускает собственные модули для лазерной спутниковой связи, впервые соответствующие технологии начали использовать в спутниках Starlink в конце прошлого года, оригинальные разработки имеются и в Китае.

Sony не является полным новичком в отрасли. Впервые компания провела успешные тесты лазерной связи в космосе в 2020 году, передав изображения высокого разрешения по лучу на наземную станцию связи в Японии с борта МКС.

Представлен самый маленький робот с дистанционным управлением — всего 0,5 мм в диаметре

Учёные Северо-Западного университета в Иллинойсе (США) продемонстрировали самого маленького дистанционно управляемого робота, размеры которого составляют всего 0,5 мм по всем осям. При своих крошечных габаритах машина может ходить, прыгать, поворачиваться и изгибаться — без использования гидравлики или электричества.

 Источник изображений: youtube.com

Источник изображений: youtube.com

В основу механизма лёг сплав с эффектом памяти формы, который при создании конструкции деформируется при помощи тонкого покрытия из стекла. При нагревании сплав возвращает свою первоначальную форму, а при остывании стеклянное покрытие производит повторную деформацию. Нагрев осуществляется при помощи лазера, а из-за миниатюрных размеров механизма тепло рассеивается очень быстро: до 10 циклов за 1 секунду.

Направление лазерного луча определяет сторону, в которую движется робот, а его средняя скорость составляет около половины длины тела в секунду. Авторы проекта экспериментировали с несколькими формами механизма, включая треножник, способный ходить по воде, спиралевидные структуры конечностей, благодаря которым роботы могут передвигаться прыжками и некоторые другие варианты, позволяющие производить иные движения.

Глава исследовательской группы профессор Джон Роджерс (John A. Rogers) заявил, что на практике подобные роботы смогут использоваться как в промышленности, при ремонте и сборке сложных конструкций, так и в медицине — для остановки кровотечений и удаления опухолей. Правда, в некоторых случаях придётся решить задачу, где и как расположить лазер.

Учёные создали зеркало из алмаза, которое не сгорело под сверхмощным лазером

По мере повышения мощности лазеров для самых разных областей каждый раз встаёт вопрос о новых компонентах оптических систем, которые должны выдерживать запредельные мощности. В своём исследовании учёные из Гарвардского университета изучили алмаз в качестве основы для зеркала лазерной оптики и пришли к выводу, что это крайне перспективный материал для управления световыми пучками мощнейших лазеров.

 Источник изображения: Depositphotos

Источник изображения: Depositphotos

Обычно зеркало для мощных лазеров с непрерывной волной изготавливается из нескольких слоёв разных материалов. Малейший дефект любого из слоёв ведёт к моментальному прожиганию зеркала. Учёные решили сделать зеркало из одного материала, что могло бы упростить производство оптических компонентов лазерных систем и предложили для этого алмаз. Но не шлифованный до зеркального слоя камень, а определённым образом вытравленную наноструктуру.

Технология травления алмаза в своё время была разработана для развития квантовой оптики и связи. С её помощью в алмазах вырезали наноразмерные структуры заданной формы. В техпроцесс входит операция с использованием ионного пучка для вытравливания микроскопических структур на поверхности тонкого алмазного листа. В эксперименте учёные создали такие структуры на площади всего лишь 3 × 3 мм (см. фото ниже). Отражающая способность получившегося зеркала достигла 98,9 %, что не дотягивает до уровня многослойных «классических» зеркал, но зато такое зеркало предельно простое в производстве.

«Вы можете сделать зеркала, отражающие на 99,999 %, но они имеют 10–20 слоев, что вполне подходит для лазера малой мощности, но, конечно, не сможет выдержать высокую мощность», — сказал Нил Синклер (Neil Sinclair), соавтор статьи.

Учёные испытали новое алмазное зеркало, поместив его перед 10-кВт военным лазером, который, по их словам, достаточно силён, чтобы прожечь сталь. Зеркало осталось совершенно невредимым.

 Источник изображения: Loncar Lab/Harvard SEAS

Источник изображения: Loncar Lab/Harvard SEAS

«Преимущество этого исследования в том, что мы сфокусировали 10-кВт лазер в 750-мкм пятно на алмазе размером 3 на 3 мм, то есть много энергии, сфокусированной в очень маленькое пятно, и мы не сожгли его, — сказал другой автор статьи. — Это важно, потому что, поскольку лазерные системы становятся все более энергоёмкими, необходимо находить творческие способы сделать оптические компоненты более надёжными».

В своих следующих трудах учёные будут изучать возможность коммерциализации технологии для использования в самых разных областях — от производства полупроводников и военных решений до космической связи и промышленного производства. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

В Китае создали лазер для спутниковой связи со скоростью передачи до 10 Гбит/с — Starlink о таком только мечтает

По данным китайских источников, группа учёных Пекинского института оборудования дистанционного зондирования разработала спутниковую лазерную установку связи с рекордными характеристиками. Она позволит организовать обмен данными на дистанции свыше 4 тыс. км со скоростью до 10 Гбит/с. Компания Starlink тоже стремится к таким возможностям, но достигнет их ещё не скоро.

 Источник изображения: Shutterstock

Источник изображения: Shutterstock

По словам разработчиков, новая установка имеет небольшие размеры «с чемодан» и весит 12 кг. Подобные массогабаритные характеристики позволят размещать передающие данные лазеры на сравнительно небольших спутниках, что обещает сделать технологию массовой. С помощью такой системы Китай сможет развернуть спутниковый интернет не только вблизи Земли, но также дотянется с ним до орбиты Луны.

Для сравнения, японский спутник JDRS-1 с системой лазерной связи, который был запущен в 2020 году для ретрансляции данных между спутниками-шпионами, может обеспечить скорость передачи до 1,8 Гбит/с. Военная система лазерной космической связи США, создаваемая в рамках соответствующей программы, обещает к 2028 году спутниковые лазерные каналы передачи данных с пропускной способностью до 1 Гбит/с. Ещё дальше заглядывает Илон Маск. Его компания Starlink в далёкой перспективе намерена поднять скорость лазерных спутниковых каналов связи до 10 Гбит/с, тогда как сегодня скорость работы спутников Starlink только приближается к отметке 1 Гбит/с.

Добиться прорыва в скорости передачи данных лазером между спутниками китайские учёные смогли «неправильным» подходом. Вместо традиционного монохромного (когерентного) лазерного излучения они использовали источник некогерентного света. Также они разработали технологию передачи без опорного луча, что многократно ускоряет нацеливание системы лазерной связи на произвольный участок неба.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Источником лазерного света в китайской системе связи был 3-Вт полупроводниковый лазер. Для ограниченных по мощности спутниковых систем бортового питания это настоящее спасение. Оптическая система опиралась на 80-мм телескоп, установленный на специально разработанную поворотную раму со стабилизацией (в изготовлении рамы помогла 3D-печать). Телескоп был доработан таким образом, что свет усиливался ещё до попадания на датчики, что помогло увеличить чувствительность комплекса.

Новый лазерный комплекс связи учёные испытали в земных условиях. Полетит ли он в космос для испытаний в реальных условиях, пока неизвестно.

Израиль испытал прототип лазерного оружия «Железный луч» — оно дополнит «Железный купол» для перехвата мин и беспилотников

Израильская компания Rafael провела успешные испытания лазерного оружия Iron Beam в различных сценариях противодействия угрозам на крутых траекториях, включая перехват БПЛА, артиллерийских мин, крылатых ракет и противотанковых ракет. Перспективное оружие должно дополнить знаменитую израильскую систему противовоздушной обороны «Железный купол». Но когда оно будет принято на вооружение, сегодня никто не скажет.

 Источник изображения: Rafael

Источник изображения: Rafael

По данным израильских источников, тактическая ПРО «Железный купол» с трудом справляется с целями на удалении менее 4 км. Кроме того, каждый выстрел — ракета ПРО — обходится оборонному бюджету Израиля в сумму свыше $100 тыс. «Лазерная пушка» может стоить очень и очень дорого, но каждый выстрел будет стоить порядка $1. Это делает рентабельным уничтожение даже копеечных дронов, переделанных для военных целей, а также миномётных мин и других небольших и недорогих целей.

На данный момент разработчик не сообщил о мощности лазера прототипа лазерной системы «Железный луч». На вооружение будет взята система мощностью в несколько сотен киловатт. Это произойдёт не завтра и не послезавтра, но к концу текущего десятилетия или к его середине что-то существенное будет сделано. Ожидается, что ПРО Iron Beam на базе оптоволоконного лазера сможет наводиться на множественные цели со «скоростью света» и уничтожать их за пять секунд на дальности до 7 км.

 Источник изображения: Rafael

Источник изображения: Rafael

Российский лазерный комплекс «Пересвет» заступили на опытно-боевое дежурство 1 декабря 2018 года. Возможности комплекса засекречены. Подобные системы, преимущественно как корабельные, разрабатывают и испытывают в США и ЕС. Сорок лет назад военные испытывали лазерные системы на химических лазерах. Сегодня это полупроводниковые системы, размеры и масса которых значительно меньше, а обслуживание не сопряжено с опасностью или технической сложностью.

Американцы провели важный тест военного лазера — им сбили крылатую ракету

В феврале этого года на военном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико в ходе испытаний под эгидой Управления военно-морских исследований (ONR) полностью электрическое высокоэнергетическое лазерное оружие впервые было использовано для поражения цели в виде летящей на дозвуковой скорости крылатой ракеты. Цель успешно поражена. Работа по совершенствованию лазеров военного назначения будет продолжена.

 Сбитая лазером ракета спускается на аварийном парашюте. Источник изображения: Lockheed Martin

Сбитая лазером ракета спускается на аварийном парашюте. Источник изображения: Lockheed Martin

Лазерную установку для испытаний представила компания Lockheed Martin. Также в качестве партнёра в разработке комплекса выступила компания Rolls Royce. «Мы использовали более чем 40-летний опыт в области направленной энергии для создания новых возможностей, которые помогут боевым действиям в 21-ом веке», — сказал Рик Кордаро (Rick Cordaro), вице-президент Lockheed Martin Advanced Product Solutions.

Представленный Lockheed Martin боевой лазер разрабатывается как один из элементов многоуровневой лазерной обороны (Layered Laser Defense, LLD). Разработка и испытания систем нового поколения LLD на полупроводниковых лазерах ведутся свыше десяти лет. Элементы LLD могут и должны как вести и ослеплять цели, выводя из строя датчики на их борту, так и поражать вражеские объекты с фиксацией повреждений.

 Момент поражения. Источник изображения: Lockheed Martin

Момент поражения. Источник изображения: Lockheed Martin

Полностью электрическое оружие позволяет снизить стоимость эксплуатации от установки до выстрела, а также обеспечит работу боевой системы до тех пор, пока на борту судна остаётся топливо и электричество. Такое вооружение менее опасно для экипажа на всех этапах обслуживания, а также повышает живучесть и огневую мощь в высокодинамической обстановке современного боя.

Ранее демонстраторы лазерных систем LLD Lockheed Martin на десантных кораблях ВМС США смогли поразить дроны, квадрокоптеры и роботизированные лодки. Поражение в воздухе крылатой ракеты на полигоне стало новым достижением разработчиков компании. Впрочем, до принятия на вооружение подобных систем пройдёт ещё не одна пятилетка, но направление, считают в армии США, выбрано правильное.

Китайцы создали лазерный сканер для обнаружения крошечного космического мусора и не только

Учёные из Национального университета оборонных технологий в провинции Аньхой сообщили о создании лазерной установки для сканирования с Земли объектов на орбите. Созданная китайцами система способна визуализировать с разрешением 3 мм объект размерами 5 см на орбите высотой до 100 км. Аналогичные американские системы обладают на два порядка меньшим разрешением. Разработка поможет бороться с космическим мусором и не только.

 Источник изображения: Shutterstock

Источник изображения: Shutterstock

Принцип работы лазерной установки такой же, как в случае медицинской оптической когерентной томографии, хотя, по большому счёту, это лидар. В сторону объекта посылается серия мощных (до 100 кВт) и коротких лазерных импульсов немного под разными углами. При этом лазерный источник меняет положение в пространстве. Приёмник улавливает отражённый сигнал и с помощью искусственного интеллекта визуализирует сканируемый объект.

В ходе наземного эксперимента исследователи успешно и с высоким разрешением визуализировали 5-см вращающийся объект на удалении 1 км. Отметим, воздушная турбулентность в такого рода сканировании служит главной помехой чёткости изображения. Поскольку эксперимент проходил в плотной атмосфере на уровне Земли, работа с объектами на орбите будет проще, ведь атмосферные помехи будут тем меньше, чем выше пробивается лазер.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

С помощью лазерного сканирования китайцы могут определять космический мусор размерами от 1 до 10 см и даже помочь в наведении лазеров для сведения их с орбиты. Обломки таких размеров не видны на обычных радарах и в телескопы, а они так же опасны для спутников, как и большие куски мусора. Кроме того, сканирование с высоким разрешением позволит проводить инспекцию спутников с Земли как в технических целях, так и в военных.

Учёные смоделировали линзы из плазмы, которые позволят создать сверхмощные лазеры

Традиционно лазерное излучение фокусируют с помощью стеклянной оптики. Но никакое стекло не выдержит ту энергию, с которой будут работать лазеры следующего поколения. Оно просто испарится, если интенсивность излучения увеличить ещё на порядок–другой от нынешнего. Выход может быть найден в создании линз из плазмы — из упорядоченной определённым образом в пространстве смеси из ионов и свободных электронов. Линзы буквально будут создаваться из воздуха.

 Источник изображения: Matthew Edwards/LLNL

Источник изображения: Matthew Edwards/LLNL

Исследованием физических явлений в процессе создания голографических линз из плазмы занималась группа учёных из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL). Данные о работе опубликованы в издании Physical Review Letters. Поскольку плазма имеет гораздо более высокую плотность энергии, чем стекло, она может выдерживать гораздо более высокие оптические плотности, что открывает путь к более высокой интенсивности и энергии лазера.

Для проверки теории учёные провели моделирование ряда физических процессов с использованием плазменных линз для фокусирования лазеров. Расчёты показали, что лучше всего лазерные лучи фокусируют голографические плазменные линзы, во многом похожие на дифракционные решётки. Модели показали, что даже ощутимые неоднородности в плотности плазменных образований неплохо справляются с фокусировкой высокоинтенсивного излучения.

 Источник изображения: LLNL

Источник изображения: LLNL

«Наш новый подход к использованию плазмы для фокусировки основан на дифракции — как в голограмме или зонной пластине — а не на преломлении, как в традиционной конструкции линзы, — заявил один из авторов исследования. — Дифракция делает плазменную оптику нечувствительной к недостаткам плотности плазмы, что очень важно, поскольку в целом трудно создать плазму с оптически точными свойствами».

Поскольку плазменная оптика является переходной и создается из газа, эти линзы будут особенно хорошо подходить для лазерных систем с высокой частотой повторения, таких как лазер L3-HAPLS, разрабатываемый LLNL в Чешской Республике, а также для потенциальных систем инерциального термоядерного синтеза.

Последние события грозят усилением дефицита микросхем — ожидается нехватка неона

Последние события в Украине могут оказаться дополнительным негативным фактором для мирового производства чипов, которое и без того сильно пострадало из-за пандемии. Опрошенные изданием Financial Times аналитики напомнили, что на Украину приходится около 50 % мировых поставок неона, незаменимого в производстве микросхем.

 Источник изображения: analogicus / pixabay.com

Источник изображения: analogicus / pixabay.com

Многие из мировых производственных отраслей уже в полной мере испытали на себе эффекты дефицита полупроводниковых компонентов, задержек с поставками и подорожанием материалов. В частности, многие представители автопрома неоднократно были вынуждены приостанавливать производство. Аналитики и участники индустрии, в том числе американские Applied Materials и Intel, заявляют, что сложности продлятся минимум до 2023 года. В следующие 4 года ожидается, что спрос на сырьё вырастет на треть — многие подрядчики во главе с TSMC планируют наращивать производство. Однако очередной проблемной точкой могут стать необходимые для выпуска микроэлектроники благородные газы.

После украинских событий 2014 года цены на неон подскочили на 600 %. Сейчас производители говорят, что могут использовать резервы, однако активный поиск поставщиков за пределами Восточной Европы лишь усугубляет дефицит и приводит к росту цен не только на неон, но и на другие промышленные газы, включая криптон и ксенон. Доля Украины в мировых поставках криптона составляет 40 %, и, как сообщил Цунео Дате (Tsuneo Date), глава японского газового поставщика Daito Medical Gas, к концу января цена на криптон выросла с 200–300 иен ($1,73–$2,59) до 1000 иен ($8,64) за литр — ещё до начала известных событий. Сейчас ситуация усугубилась, и японская компания уже вынуждена отменять заказы некоторых клиентов.

Мировые поставщики сделали выводы по итогам событий 2014 года, увеличив запасы и диверсифицировав источники, что несколько сняло напряжение на мировом рынке. В 2016 году транснациональная компания Linde вложила $250 млн в предприятие в Техасе, однако к настоящему моменту кризис усугубился. Президент отраслевого издания Gas Review Ёсики Коидзуми (Yoshiki Koizumi) отметил, что объёмы поставок неона, криптона и ксенона существенно снижаются, а производители чипов и торговые компании наращивают заказы, понимая, что в будущем не смогут получить столько, сколько им потребуется. Аналитики Deutsche Bank заявили, что запасов обычно хватает на 3–4 недели.

 Источник изображения: akitada31 / pixabay.com

Источник изображения: akitada31 / pixabay.com

Технический аналитик корейской SK Securities Ким Ён Ву (Kim Young-woo) говорит, что крупные игроки масштаба Samsung и SK hynix способны найти альтернативы некоторым газам, однако по неону и криптону дефицит может оказаться серьёзным. Содержащие неон газовые смеси применяются в лазерных установках, используемых в производстве полупроводников. Отказаться от украинских поставок будет крайне сложно, поскольку неон следует очищать до уровня 99,99 %, а этот сложный производственный процесс могут обеспечить считанные единицы компаний по всему миру — и одна из них находится в Одессе.

Нидерландская ASML, которая выпускает оборудование для производства чипов, уже заявила, что ищет альтернативы украинским поставкам. Японские Renesas и Rohm заявили, что либо нашли поставщиков на других рынках вроде Китая, либо накопили достаточно запасов неона. У Samsung и SK hynix есть производство в Китае, поэтому их данный кризис не коснётся, и влияние украинских событий в ближайшей перспективе для них будет минимальным.

А вот аналитики TrendForce настроены пессимистически: по их мнению, даже при появлении альтернативных источников необходимо будет обеспечить сертификацию, которая займёт от нескольких месяцев до полугода, что вызовет очередной дефицит, который снова окажет негативное влияние на автопром.

Американцы и чехи создадут один из мощнейших в мире лазеров

Ливерморская национальная лаборатория им. Э. Лоуренса (LLNL) вместе с чешской компанией ELI-Beamlines достигли соглашения о совместном создании мощнейшей лазерной установки. Уже сейчас на базе американского проекта в Чешской Республике создан и работает лазер L3-HAPLS мощностью 0,5 петаватт. Новое сотрудничество позволит увеличить мощность лазера до 1 петаватта и, в перспективе, поднять её на порядок и даже на два порядка. Это крайне важно для науки.

 Установка High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS). Источник изображения:

Установка High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS). Источник изображения: LLNL

Лазер High-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS) создан в чешской компании ELI-Beamlines в 2017 году. Проект лазера разработали в Лаборатории LLNL, где также создали важнейшее оборудование для этой установки. В ходе демонстрации работы L3-HAPLS 3 февраля 2021 года компания ELI-Beamlines добилась значительных успехов: установка работала на мощности около половины петаватта, генерируя сжатые импульсы с энергией 13,3 джоуля и длительностью 27,3 фемтосекунды при частоте повторения 3⅓ герц и средней мощности 44 ватта. На следующем этапе модернизация должна в два раза повысить моментальную мощность с сохранением длительности импульса в районе 30 фемтосекунд и частотой повторения не реже 10 Гц.

«По условиям соглашения, LLNL предоставит ELI-Beamlines экспертную поддержку, анализ и планирование, а также специальное оборудование и запасные части для надёжного наращивания производительности и эксплуатации L3-HAPLS на полных рабочих параметрах. ELI-Beamlines предоставит обученный персонал и специалистов для проведения испытаний, экспериментов и настройки оборудования, необходимого для наращивания производительности», — говорится в пресс-релизе LLNL.

Европейский проект Extreme Light Infrastructure (ELI) предполагает создание самого мощного в мире лазера с мгновенной мощностью каждого импульса 100 петаватт. Создание систем ведётся на трёх площадках: в Румынии, Венгрии и Чешской Республике. В Чехии местная компания ELI-Beamlines сотрудничает с учёными из США.

Мощные лазеры сегодня нужны как важнейший инструмент для развития фундаментальных наук. Они позволяют проводить эксперименты с быстротекущими процессами в областях классической физики, химии, квантовой механики и в других. Энергии в каждом импульсе лазера таковы, что они потенциально способны синтезировать неизвестную до сегодняшнего дня материю. Также лазеры дают надежду на запуск управляемой термоядерной реакции синтеза.

Сегодня в разработке мощнейших лазерных систем лидируют китайские учёные. Год назад Шанхайский институт оптики и точной механики раскачал свою лазерную систему выше 10 петаватт. Вслед за китайцами идут исследователи из Республики Корея, которые приблизились к мощности около 5 петаватт. В России самый мощный лазер в импульсе выдаёт до 1,5 петават. Установка собрана в Институте прикладной физики РАН.

Китайские учёные создали небольшой и лёгкий мегаваттный лазер для установки на спутники

Сообщается, что китайские учёные создали небольшой и лёгкий мегаваттный лазер для установки на спутники. Твердотельная лазерная система вместе с блоком питания весит 1,5 кг. Без блока питания лазер имеет объём 0,5 литров. Каждую секунду лазер может «выстреливать» 100 импульсов длительностью 5 нс. И это не вооружение, хотя в случае более масштабного устройства оно таким может стать.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Китай быстро догоняет развитые страны в сфере технологий производства лазерных установок. Мощнейшие лазеры необходимы для запуска термоядерных реакций и для физических опытов с моделированием жесточайших условий среды вплоть до синтеза не встречающегося в природе вещества. Лазеры нужны для связи, систем слежения за погодой и как локационные установки для обнаружения стелс-объектов. Всё это и многое другое делает лазеры полезным инструментом в составе спутников. А для космических аппаратов вес имеет первостепенное значение.

Разработанная компактная установка прошла испытание в земных условиях. На орбите в составе спутника она будет способна без перегрева непрерывно работать до получаса. Сканирование поверхности Земли, лазерная связь, локация — вот основные задачи компактного и довольно мощного лазера. Длительность импульса 5 нс не позволит лучу оказать разрушающее воздействие на объект, но сетчатку глаза он может повредить или надолго вывести из строя. В составе небольших телескопов такой лазер может с миллиметровой точностью провести удалённое сканирование объекта с орбиты, что будет необходимо для задач слежения.

Японцы предложили уничтожать насекомых-вредителей лазерным оружием на дронах

По данным японских чиновников, до 16 % сырья для изготовления продуктов питания в современных условиях теряется из-за воздействия насекомых-вредителей. При этом к середине века спрос на продовольствие вырастет на 70 % из-за роста численности населения, а глобальное потепление создаст лишь более благоприятные условия для размножения вредителей. Специалисты предлагают использовать для борьбы с ними лазерное оружие, управляемое искусственным интеллектом.

 Источник изображения: NARO, Nikkei Asian Review

Источник изображения: NARO, Nikkei Asian Review

Пока японские разработчики из исследовательской ассоциации NARO не располагают даже прототипом лазерной установки для борьбы с вредными насекомыми, но уже в следующем году рассчитывают провести полевые испытания. Принцип борьбы с насекомыми достаточно прост: стереоскопическая камера будет их обнаруживать, а система искусственного интеллекта позволит предсказывать траекторию полёта вредителей и сбивать их лазерным импульсом, стреляя с небольшим упреждением. Дело в том, что за 0,03 секунды, которые требуются системе для прицеливания, мотылёк успевает пролететь от шести до девяти сантиметров, поэтому стрельба должна производиться с автоматической корректировкой, чтобы лазерные импульсы гарантированно поражали цель.

В качестве подопытных насекомых японские специалисты намереваются использовать взрослых особей азиатской хлопковой совки или кукурузной листовой совки, которые способны наносить существенный урон урожаю популярных сельхозкультур в Азии, Африке, Ближнем Востоке и Индии. Мотылёк обладает линейными размерами порядка 2-3 см, что делает его подходящей мишенью для экспериментальных лазерных установок. По расчётам разработчиков, одна лазерная установка способна за минуту уничтожать до 300 насекомых. В будущем такое средство борьбы с вредителями можно будет монтировать на беспилотные летательные аппараты и отправлять для работы в поля.

Важно, что данный метод позволяет исключить использование вредных химикатов для борьбы с насекомыми. Подобные химические средства со временем теряют эффективность, но требуют существенных затрат времени и средств на разработку. Кроме того, они небезопасны для окружающей среды.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥