Сообщается, что 5 ноября во время очередной доставки грузов на Международную космическую станцию туда будет доставлен комплекс лазерной связи ILLUMA-T. С его помощью будет организован двухсторонний оптический канал через систему ретрансляторов с наземными станциями в США. По-сути — это эксперимент. По факту американский экипаж получит связь с Землёй на скорости до 1,2 Гбит/с.

Источник изображения: NASA

Сегодня обмен данных станции с Землёй осуществляется по радиоканалам через систему спутников-ретрансляторов. В диапазоне S скорость приёма данных наземной станцией достигает 6 Мбит/с. В диапазонах Ku и Ka скорость приёма поднимается до 800 Мбит/с. Переход на лазерные каналы передачи значительно увеличат скорость обмена данными, что важно для проведения всё более сложных научных экспериментов на МКС.

NASA стремится поднять скорость обмена данными не только с орбитальными аппаратами. Более скоростные каналы связи потребуются при освоении Луны и во время полётов к Марсу. Поэтому лазерные блоки связи полетят к Луне в миссии Artemis II на корабле «Орион» (Optical Communications System, O2O) и уже полетели в пояс астероидов на автоматической станции «Психея» (Deep Space Optical Communications, DSOC).

Ретрансляцией лазерных сигналов будет заниматься специально запущенный для этих целей на геосинхронную орбиту спутник-ретранслятор LCRD (Laser Communications Relay Demonstration). Он будет принимать сигналы с МКС и передавать их на наземную станцию на Гавайях. Дальше данные будут передаваться в Центр управления полетами в Нью-Мексико, а оттуда группе наземных операций в Центре космических полетов НАСА им. Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд. Специалистам последнего поставлена задача всесторонне оценить качество лазерной связи и перспективы её использования.

Группа учёных из Китая объявила о создании устройства связи, которое может сыграть решающую роль в развитии сетей 6G. Оборудование, основанное на «технологии космической оптической коммутации», было выведено для испытаний на орбиту в августе 2023 года. Установленное на спутнике устройство способно передавать световые сигналы без преобразования их в электрические импульсы. Команда Сианьского института оптики и точной механики Китайской академии наук сообщила, что испытания в космосе прошли успешно,

Источник изображения: Pixabay

Традиционные коммутационные устройства связи в процессе передачи данных обычно преобразуют световые сигналы в электрические. Но этот традиционный фотон-электрон-фотонный метод имеет эффект «электронного узкого места», в то время как оптический подход может максимизировать скорость и ёмкость систем обмена данными. Новый метод также может снизить затраты на строительство специальных объектов связи.

Команда китайских учёных посвятила более десяти лет разработке устройства, повышающего возможности, гибкость и скорость передачи информации. «Сети связи следующего поколения, включая 6G, выйдут за рамки наземной связи, это должна быть глобальная сеть, включающая спутниковые узлы», — уверены разработчики. Согласно статье, опубликованной ими в прошлом году, новая технология на сегодняшний день поддерживает скорость передачи данных на уровне 40 гигабит в секунду.

Традиционно связь «спутник-земля» базируется на использовании радиосигнала, но скорость передачи данных сравнительно невысока из-за ограниченного диапазона используемых частот. Поэтому в последнее время всё больше внимания уделяется оптическим технологиям обмена информацией, в частности, лазерам. Полоса пропускания лазера потенциально может достигать нескольких сотен гигагерц, что позволяет упаковывать больше данных в каждую передачу.

Учёные уверены, что обычным коммутационным устройствам будет сложно превысить порог скорости передачи данных в 100 Гбайт/с из-за ограничений пропускной способности. Поэтому жизненно важно разработать более совершенную систему оптического обмена информацией. «Это особенно актуально для межпланетной связи, поскольку оптическая коммутация будет более эффективной, быстрой, компактной и дешёвой», — уверены исследователи.

Несмотря на последний прорыв китайской команды, исследователи говорят, что впереди ещё долгий путь до практического применения новой технологии. Спутниковый Интернет в Китае, включая технологию космической оптической коммутации, все ещё отстаёт от США, поскольку в некоторых важнейших компонентах и технологиях доминируют американские предприятия. На данный момент несколько компаний в отрасли, таких как Starlink Илона Маска (Elon Musk), экспериментируют с оптическим способом межспутниковой передачи данных.

Компания Rheinmetall сообщила, что успешно завершила годовые испытания боевого лазера, интегрированного в систему вооружения фрегата F-124 Sachsen «Саксония». За это время лазерная установка произвела более сотни выстрелов, поразив, в основном, небольшие высокоманёвренные цели в виде дронов и их роёв. Мощность установки составляет 20 кВт, но может быть легко доведена до 100 кВт.

Источник изображения: MBDA Deutschland / Rheinmetall

Морские испытания морского боевого лазера на борту «Саксонии» стартовали летом прошлого года. Конструктивно система размещается в стандартном 20-футовом контейнере (6-метровом). Опытная установка состоит из 12 2-кВт волоконных лазеров, мощность которых объединяется в один луч с помощью диэлектрической решётки. При этом происходит некоторая потеря мощности, но зато процесс масштабирования достаточно прост.

Контракт на изготовление прототипа лазера и его интеграцию в боевые системы «Саксонии» ВМС Германии заключили три года назад с компаниями MBDA Deutschland и Rheinmetall. Первая должна была создать модули для обнаружения и сопровождения целей, пульт оператора и обеспечить подключение всего этого к системе управления корабля. Компания Rheinmetall должна была создать сам лазер и системы его наведения, как и сам контейнер и узлы для его силового и интерфейсного подключения к соответствующим узлам фрегата.

За год морских испытаний ВМС Германии провели шесть кампаний, в ходе которых новая лазерная система использовалась против различных целей, некоторые из которых были очень маневренными. В ходе испытаний система совместно с датчиками корабля обнаруживала, отслеживала и обстреливала цели на основе взаимодействия с другими системами «Саксонии» в рамках запрограммированных правил ведения боевых действий.

В общей сложности лазер выполнил более сотни стрельб, завершившихся двумя демонстрационными днями перед высокопоставленными лицами Германии и НАТО.

По данным Rheinmetall, новый лазер предназначен для борьбы с беспилотниками, роями дронов, скоростными катерами и ракетами на очень малой дальности. Последующие модернизации позволят противостоять сверхзвуковым ракетам, реактивным снарядам, а также минометным и артиллерийским снарядам.

Добавим, в США для военно-морского флота уже поставляются серийно изготовленные боевые лазеры мощностью 60 кВт и сухопутные мобильные системы мощностью 300 кВт. Также приняты на вооружение в российской армии сухопутные боевые лазеры «Пересвет».

Немецкая компания Marvel Fusion и американский Университет штата Колорадо (CSU) объявили о частно-государственном партнёрстве для строительства на территории кампуса CSU Foothills исследовательского комплекса стоимостью $150 млн по созданию мощных лазеров для термоядерного синтеза. Работы на установке NIF в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса доказали осуществимость и перспективность таких реакций и стали примером для подражания.

Источник изображения: Pixabay

Компания Marvel Fusion создана в Мюнхене в 2019 году. Она вобрала в себя ряд лучших европейских специалистов по вопросам термоядерного синтеза. В Европейском союзе в рамках проекта Extreme Light Infrastructure (ELI) давно создаётся и эксплуатируется сеть лабораторий с мощными лазерами, поэтому недостатка в опытных научных сотрудниках нет. Компания Marvel Fusion обещает предоставить американским партнёрам весь свой опыт в сфере лазерного зажигания термоядерных реакций, и дальше будет развивать эту тему вместе с ними.

Университет штата Колорадо тоже может похвастаться высоким научным потенциалом и опытом исследований в сфере лазерных технологий. Новый комплекс планируется создать рядом с лабораторией Advanced Beam Laboratory, построенной в 2013 году на территории кампуса. В новом комплексе зданий будет создано не меньше трёх лазеров мощностью до нескольких петаватт каждый с частотой зажигания десять раз в секунду. Технология Marvel Fusion предполагает, что для создания непрерывной и самоподдерживающейся термоядерной реакции в зону для мишени топливо будет подаваться с заданной периодичностью в виде таблеток. Это позволит гибко управлять рабочей мощностью термоядерного реактора на основе лазерного зажигания.

Университет и компания Marvel Fusion также принимают участие в ряде проектов по американской программе LaserNetUS, которую, со своей стороны, бюджетными средствами поддерживает Министерство энергетики США. Это позволяет партнёрам рассчитывать также на государственную помощь в их работе. Термоядерная энергия обещает бесконечную и чистую энергию и чем больше путей и первопроходцев движутся к этой цели, тем скорее будет результат.

Учёные из японского института Riken сообщили о разработке ручного сканера терагерцового диапазона для неразрушающего контроля чего угодно: от анализа лекарственных препаратов до досмотра груза и поиска дефектов в металлических конструкциях. Исследователи преодолели главные барьеры на пути к прибору размером с ладонь — сумели уменьшить габариты и энергопотребление установки.

Источник изображений: Riken

Разработчики давно мечтают создать терагерцовые сканеры компактных размеров. До недавнего времени такие установки занимали несколько комнат и требовали серьёзного питания. В то же время терагерцовый диапазон позволяет «заглянуть» внутрь предметов вплоть до анализа их химического состава на основе данных о поглощении длин волн. Службы обеспечения безопасности тоже встали в очередь за терагерцовыми сканерами. Они обещают ускорить, упростить и обезопасить процедуры досмотра багажа и грузов.

Учёные из института Riken изучали вопрос преобразования инфракрасного излучения в терагерцовое. За основу таких установок можно брать полупроводниковые лазеры, что соседствует с миниатюризацией. Другое дело, что исследователям долго не удавалось эффективно и без существенных потерь преобразовать инфракрасный луч в терагерцовое излучение.

С самого начала учёные взяли в работу такой материал, как ниобат лития (LiNbO₃). Это нелинейный кристалл, который оптически прозрачный для диапазона волн 0,4-5,0 мкм и может преобразовывать входные частоты в частоты с другой длиной волны, отчего этот материал широко используют в оптоэлектронике. Прорыв произошёл, когда учёные смогли подобрать правильную длительность импульсов для входного лазера ближнего инфракрасного диапазона, чтобы мощность луча не рассеивалась в кристалле, а максимально переходила в терагерцовое излучение.

Удачное открытие позволило увеличить выходную мощность на шесть порядков, но размеры установки оставались неприемлемы для ручного оборудования — где-то метр на метр посадочной площади. И тогда объёмный кристалл ниобата лития заменили на тонкий кристалл ниобата лития с искусственной поляризационно-модулированной микроструктурой, который называется периодически поляризованным кристаллом ниобата лития (PPLN). Такие кристаллы обычно используются в области видимого света, но в сочетании с лазером инфракрасного диапазона с правильно подобранными выходными импульсами удалось добиться следующего прорыва — создать сканер терагерцового диапазона размером с ладонь.

Учёные предсказывают, что совсем скоро вооружённые такими сканерами роботы начнут инспектировать строения, проводить быстрые досмотры на транспортных хабах, анализировать состав лекарств и продуктов питания и делать массу других полезных вещей без необходимости использовать рентгеновское оборудование, как раньше. Переговоры с производителями оборудования уже ведутся, в частности, с компаниями Ricoh, Topcon, Mitsubishi Electric и Hamamatsu Photonics.

Компания Alphabet уже пыталась обеспечить людей, проживающих в сельской местности и в отдалённых местах нашей планеты, с помощью высотных аэростатов в стратосфере. Теперь она попробует связать глубинку с Сетью с помощью лазеров.

Терминал Taara. Источник изображения: Reuters

Проект Taara создан в недрах принадлежащей компании Google инновационной лаборатории X. Он был инициирован ещё в 2016 году, сначала предусматривалось использование стратосферных шаров в качестве своеобразной альтернативы спутникам, но себестоимость построения и эксплуатации таких сетей оказалась чересчур высокой. Руководство Taara совместно с индийской телекоммуникационной компанией Bharti Airtel сообщили журналистам, что планируют крупномасштабное развёртывание лазерных телекоммуникационных технологий в Индии, но финансовые детали пока не раскрываются.

Taara помогает связать интернет-сервисы в 13 странах, включая Австралию, Кению и Фиджи, также заключено соглашение с Econet Group и её подразделением Liquid Telecom в Африке, интернет-провайдером Bluetown в Индии и Digicel на тихоокеанских островах. По словам представителя Taara, целью является относительно дешёвая связь стоимостью по доллару за гигабит для конечных потребителей.

По данным руководства Taara, своеобразное «прозрение» наступило ещё во время тестирования шаров в рамках проекта Loon, передававших информацию с помощью лазеров от одного к другому. Теперь разработки основаны на наземных решениях с использованием похожих лазеров, их уже используют партнёры вроде Bharti Airtel. Как сообщают разработчики, Taara уже обеспечивает передачу большего объёма данных ежедневно, чем Loon — за всю свою историю.

Терминал Taara. Источник изображения: Reuters

По словам сотрудников Taara, только в Индии имеются сотни тысяч деревень, не обеспеченных интернетом и ожидающих установки нового оборудования. По мнению некоторых экспертов, Taara также поможет быстрее передавать информацию и в городской среде развитых стран, поскольку дешевле передавать информацию между зданиями по лучу, чем прокладывать оптоволоконные кабели.

В июле 2020 года Google направила $10 млрд на цифровизацию Индии. Она вложила $700 млн в покупку 1,28 % акций Bharti Airtel в прошлом году. В то время как X и Google являются родственными структурами под «зонтиком» Alphabet, партнёрство Taara с Bharti Airtel осуществляется независимо от инвестиций Google.

Группа учёных Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) сделала большой шаг в направлении беспроводной передачи данных. Они продемонстрировали работу системы на основе лазера, которая смогла обеспечить пропускной способностью более 1 Тбит/с при передаче данных на расстояние 53 км. Исследователи считают, что эта технология в итоге позволит отказаться от паутины кабелей, протянутых по всему миру.

Источник изображений: ETH Zurich

Данная работа является частью европейского проекта Horizon 2020, который финансирует передовые исследования на сумму 80 миллиардов евро. Команда ETH под руководством профессора Юрга Лейтхольда (Jürg Leuthold) предполагает, что оптическая система передачи данных будет работать со спутниками с гораздо более высокой скоростью, что устранит необходимость в физической интернет-магистрали, пересекающей океаны.

В этом исследовании учёные из ETH Zurich не использовали спутник, так как лазерная передача данных и так прекрасно работает в космосе благодаря полному отсутствию воздуха, а вот на Земле он мог бы помешать ей. Например, спутники Starlink компании SpaceX используют лазеры для передачи данных между собой. Учёным было необходимо убедиться, что терабитный лазер сможет работать в пределах атмосферы Земли. Для этого команда выбрала далёкую, высоко поднятую цель: Юнгфрауйох (Jungfraujoch), горный перевал в Швейцарских Альпах, расположенный примерно в 53 км от источника лазера.

Для поддержания более высокой скорости передачи данных, оптическая система, разработанная ETH Zurich, использует модулированную световую волну. Это означает, что приёмник может считывать несколько состояний каждого передаваемого символа. Изменяющиеся фазовые углы и амплитуда создают сигнал в 64 QAM. Турбулентность в атмосфере может исказить эти тщательно построенные формы волны, поэтому исследователи в сотрудничестве с французской аэрокосмической фирмой Onera создали чип микроэлектромеханической системы (MEMS) с 97 микроскопическими зеркалами. Этот чип может корректировать неправильный фазовый сдвиг с частотой 1500 раз в секунду, обеспечивая целостность сигнала.

В данном исследовании использовался лишь лазер с одной длиной волны света, то есть с одним каналом передачи, но команда считает, что технология может быть масштабирована до 40 каналов. При скорости около одного терабита на канал экспериментальная технология начинает выглядеть как нечто, способное заменить физические кабели. Нынешние спутниковые интернет-системы все ещё полагаются на сигналы микроволнового диапазона, и потому они не могут передавать такое же количество данных, сколько может высокочастотный лазер. Вполне возможно, что будущие спутниковые интернет-созвездия будут использовать подобные лазеры для передачи данных на поверхность Земли. Однако исследователи из ETH Zurich оставят это другим учёным и инженерам.

По планам команды следующим этапом является разработка улучшенных формул модуляции для увеличения пропускной способности.

Группа японских учёных из Университета Киото разработала технологию масштабирования фотонно-кристаллических лазеров с поверхностным излучением (PCSEL). Опытный полупроводник обеспечил мощность лазера на уровне 50 Вт или до 10 раз больше, чем ранее. Этого уже достаточно для использования таких лазеров в металлообработке, что упростит и удешевит создание металлорежущих лазерных станков и линий.

Источник изображений: Susuma Noda

Сегодня в металлообработке используются волоконные или газовые лазеры, что делает станки громоздкими, слабоуправляемыми и дорогими. Если использовать для этих целей полупроводниковые лазерные диоды, то можно значительного удешевить оборудование и сделать его компактнее. Не менее важна и простота управления полупроводниковым лазером — резка с его помощью показывает чудеса гибкости.

Обычный лазер на фотонном кристалле

До сих пор лазеры на основе фотонных кристаллов PCSEL изготавливались сравнительно маломощными с размерами излучающей поверхности до 1 мм. В общем случае структура такого лазера включает в себя полупроводниковый лист с регулярно расположенными нанометровыми отверстиями. Подобная структура за счёт преломления и отражения света подавляет ненужные колебания (моды) и усиливает нужные, образуя согласованный поток фотонов с относительно большой площади излучателя в виде лазерного луча. Для получения более мощного лазера с излучением с большей площади поверхности кристалла есть два барьера: растущее в объёме полупроводника тепло, которое сбивает все настройки (меняет коэффициент преломления и дальше по списку), а также потеря фокуса.

Улучшенная структура наноотверстий для увеличения эффективной площади лазера PCSEL

После многих лет исследования японцы сумели таким образом подобрать регулярные отверстия в полупроводнике, чтобы свет с большой площади оставался когерентным и не терял фокус. Также была решена проблема терморегуляции. В целом для этого в лист полупроводника были добавлены регулярные овальные отверстия и тщательно выверены их форма и размеры. В итоге получилось создать лазер PCSEL размерами 3 мм, что в десять раз больше площади предыдущих разработок. Как уверяют учёные, подобный подход позволит создать лазеры PCSEL размерами до 10 мм и со временем выпустить полупроводниковый лазер мегаваттного уровня.

Наконец, современные лазеры PCSEL изготавливаются методом электронно-лучевой литографии, когда рисунок на полупроводниковой подложке создаёт бегущий по ней электронный луч. По этому же принципу работали телевизоры и мониторы на электронно-лучевых трубках. Такой процесс очень точный, но медленный. Для изготовления PCSEL большой площади японцы предлагают использовать метод нанопечати, что для выпуска регулярных структур весьма разумно. Изготавливается матрица и затем с её помощью делаются оттиски на кремниевой пластине (на фоторезисте) — элементарная штамповка только на наноуровне. Японские компании как раз специализируются на таком типе печати полупроводников. Будет быстро и недорого, хотя там есть свои нюансы.

Добиться масштабирования с 1 мм до 3 мм — это показатель того, что успех достижим, считают учёные, хотя дальнейшее масштабирование может оказаться не таким простым.

В NASA сообщили, что экспериментальная система спутниковой лазерной связи достигла нового рекорда — 200 Гбит/с по нисходящему каналу. Это в 400 раз быстрее, чем позволяет лучший тариф Starlink (500 Мбит/с). За шесть минут прохождения над наземной станцией связи спутник по системе TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) успевает передать несколько терабайт данных. Подобная связь выведет космическую коммуникацию на новый уровень и это время не за горами.

Источник изображения: NASA

Экспериментальный кубсат NASA Pathfinder Technology Demonstrator 3 (PTD-3) выведен в космос в мае прошлого года миссией Transporter-5 компании SpaceX. На борту небольшого спутника установлен блок лазерной связи размерами с «коробку для обуви» и массой 11 кг. Блок в основном собран из комплектующих, доступных в свободной продаже. Специально для проекта пришлось изготовить только небольшое количество узлов. В этом изюминка проекта — он не должен быть слишком сложным и дорогим.

В июне прошлого года блок лазерной связи на орбите установил первый абсолютный рекорд, передав на Землю данные со скоростью 100 Гбит/с. Такую высокую скорость удалось достичь за счёт более короткой волны лазерного луча по сравнению с радиосигналом. Но в этом же крылись трудности: луч необходимо направлять точно на приёмник (им стал небольшой телескоп в OCTL JPL) и погода должна быть хорошей без сильной облачности.

Кстати, на процесс упрощения конструкции лазерного передатчика очень сильно повлияло то, что разработчики отказались от индивидуальной системы наведения лазерного луча на земной приёмник. Система наводится подруливанием двигателями кубсата. Так оказалось практичнее и достаточно надёжно.

Кроме аппаратной части разработчикам пришлось несколько модернизировать протоколы передачи данных. В частности, в случае появления ошибки в передаче данных повторно передаётся только блок с ошибкой. Это позволяет не загружать канал ненужными повторениями и также ведёт к увеличению общей скорости трансляции.

Вместе со специалистами NASA в проекте участвуют Лаборатория им. Линкольна Массачусетского технологического института (MIT-LL) в Лексингтоне, штат Массачусетс, где собрали полезную нагрузку; компания Terran Orbital, изготовившая спутниковое шасси и сам спутник; и расположенная в Испытательной лаборатории оптической связи (OCTL) Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) в Южной Калифорнии наземная станция.

В будущем блоки лазерной связи должны будут обеспечить коммуникационными каналами постоянные миссии на Луне, Марсе и далее. Также высокоскоростные оптические каналы появятся в новых космических научных приборах, включая телескопы. Там ожидается получение гигантских объёмов информации и всё это надо передавать на Землю.

Если в прошлом агентство NASA использовало радиосигналы для передачи информации при посредничестве т.н. Deep Space Network из дальнего космоса всевозможными исследовательскими зондами, то теперь на смену радиосвязи приходит более перспективная технология. Ожидается, что использование лазеров позволит значительно увеличить объём данных, передаваемых космическими аппаратами, в первую очередь — в ходе ближайших лунных миссий.

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

Известно, что NASA будет использовать терминал лазерной связи Orion Artemis 2 Optical Communications System (O2O) в ходе пилотируемой лунной миссии Artemis II. По данным агентства, система O2O на борту капсулы Orion будет отправлять видео высокого разрешения от окололунного пространства. Это позволит отправлять на Землю изображения и видео в непревзойдённом качестве в режиме реального времени.

В последние годы для демонстрации возможностей новой технологии агентство вывело в космос несколько спутников. Laser Communication Relay Demonstration (LCRD) запустили в 2021 году, TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) — в прошлом году, он обеспечил передачу данных со скоростью до 200 Гбит/с.

Иллюстрация. Источник изображения: NASA

Теперь NASA готовит систему LCRD Low-Earth-Orbit User Modem and Amplifier Terminal (ILLUMA-T), которая должна отправиться к МКС позже в текущем году. ILLUMA-T будет смонтирована на японском экспериментальном модуле. После введения в эксплуатацию ILLUMA-T будет ретранслировать данные на Землю при посредничестве LCRD — это станет основой для использования системы O2O, которая будет на борту Orion в ходе миссии Artemis II.

Тем не менее в NASA отмечают, что эксперименты по организации лазерной связи пока находятся лишь на начальной стадии. Успех миссии Artemis I в прошлом году предопределил запуск Artemis II с астронавтами на борту корабля. Это будет первым пилотируемым полётом к Луне с начала 1970-х годов.

Поскольку на борту Orion будет находиться экипаж, ожидается, что миссия сможет проходить буквально в режиме «реалити-шоу» — лазерная связь позволит астронавтам проводить множество прямых трансляций на фоне потрясающих видов близкой Луны в иллюминаторах.

В эти дни на выставке IMDEX Asia 2023 в Сингапуре израильская оборонная компания Rafael Advanced Defense Systems представила корабельную версию боевой лазерной установки Iron Beam. Но больший интерес вызвали кадры испытаний наземной боевой лазерной установки, которые прошли год назад — лазер успешно поразил летящие объекты. Раньше компания этой информацией не делилась.

Источник изображения: Rafael

На видео ниже можно наблюдать, как наземная установка Iron Beam поражает беспилотник и боевую часть ракеты (01:00 и 1:40 по хронометражу видео). Система Iron Beam интегрируется в ПВО и призвана отражать широкий спектр воздушных угроз на крутых траекториях полёта от малых и больших беспилотников до баллистических ракет малой дальности.

Лазерное вооружение имеет массу преимуществ, однако до появления мощных полупроводниковых лазеров и современных оптических коммутаторов воспользоваться им было тяжело. Химические лазеры были крайне громоздки, сложны и даже опасны в эксплуатации и обслуживании. Полупроводники и способность суммировать когерентное излучение от нескольких источников света позволили создавать сравнительно компактные и относительно мощные — до 500 кВт — боевые лазеры для установки на автомобильные шасси и корабли.

Компания Rafael в дополнение к мобильной установке Iron Beam представила на выставке её военно-морской вариант. Система имеет «бесконечные патроны», не наносит побочный ущерб в виде разлёта осколков боевой части, проста в обслуживании и эксплуатации и может легко интегрироваться в существующие системы ПВО. В Израиле рассматривают вариант интеграции Iron Beam в национальную систему обороны «Железный купол».

Аналогичные разработки ведут все крупнейшие страны мира, начиная со США, Германии, Франции и Великобритании. В России подобную лазерную установку под именем «Пересвет» поставили на опытно-боевое дежурство 1 декабря 2018 года.

В особой экономической зоне «Технополис Москва» запущено еще три высокотехнологичных производства. Новые предприятия будут специализироваться на выпуске электрических грузовых автомобилей EVM PRO на базе российского шасси УАЗа, лазеров и лазерного оборудования, а также устройств с использованием высокотехнологичных решений в области передачи данных. В церемонии открытия приняли участие мэр Москвы Сергей Собянин и Министр промышленности и торговли Денис Мантуров.

Источник изображений: В. Новикова, пресс-служба Мэра и Правительства Москвы

Первый российский электрогрузомобиль EVM PRO разработан на базе шасси «УАЗа Профи». Он обладает массой до 3,5 тонн, то есть ему разрешен въезд внутрь МКАД, и обладает грузоподъемностью до 1 тонны. Максимальная скорость движения — 120 км/ч, которая искусственно ограниченна до рекомендуемых 80 км/ч.

Запас хода на одном заряде батареи составляет 300 километров. Электрогрузомобиль оснащен литий-железо-фосфатной батареей с термостабилизацией и емкостью 90 киловатт-часов со временем зарядки от одного часа (при использовании быстрых зарядных устройств мощностью свыше 80 киловатт). В комплекте с EVM PRO идет портативное зарядное устройство на 40 киловатт, позволяющее в случае необходимости полностью зарядить автомобиль за два часа. Для батареи также заявлен ресурс в более чем 3000 циклов, что выльется примерно в 750 тысяч километров пробега.

Отмечается, что электрический грузовик на 77 % состоит из комплектующих, произведённых в России, включая стальной и цветной прокат, шасси, датчики и пластик. Силовая установка в виде синхронного электромотора и силовой электроники является собственной разработкой предприятия, как и бортовая электроника вместе с ПО. Планируется выпускать до тысячи автомобилей в год.

Сейчас первый российский электрогрузовик EVM PRO проходит испытания в Москве и Санкт-Петербурге с участием компаний Whoosh, «ЕвроАвто», «Максидом» и «Петрович». Также в числе потенциальных заказчиков — «Почта России», «РЖД», «Газпромнефть», «Леруа Мерлен», «Мосэнерго», Ozon и Wildberries.

Другой новый комплекс площадью 4000 квадратных метров будет производить лазеры и лазерное оборудование. Среди выпускаемой продукции — станки лазерной резки, лазеры и лазерные системы, оптомеханические изделия, волоконно-оптические кабели, которые будут использоваться в микроэлектронике, медицине, энергетической промышленности, автомобиле и авиастроении, нефтегазовой промышленности, системах связи и телекоммуникации.

Предприятие позволяет выпускать до 1000 лазеров и более 400 лазерных металлообрабатывающих станков в год, включая:

• станки лазерной резки Optimum F (аналог швейцарского Bystronic DNE 1530 и турецкого Ermaksan Fibermak);
• портальную установку очистки листовых материалов Cleaner Portal (аналогов нет);
• эксимерный лазер CL 7700 (аналог немецкого Zeiss Mel 90);
• офтальмологическую систему Visum (аналог американской системы LenSx);
• твердотельный квантрон LS-Q3–1064 CW (аналог прибора американской компании Northrop Grumman);
• волоконные лазеры два киловатта (аналоги американских IPG и Coherent).

Площадь третьего производственного комплекса составляет 3,4 тысячи квадратных метров. Продукция «Бифорком Тек» включает в себя: коммутаторы для центров обработки данных, маршрутизаторы, автоматизированные рабочие места. Основным направлениями деятельности предприятия являются научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, разработка программного обеспечения, проектирование и производство оборудования, инжиниринг и сервисное обслуживание.

Международная группа учёных совместно с коллегами с Факультета физики твердого тела Токийского университета впервые показала условный транзистор всего из одной молекулы. Он выполнен из фуллерена. С помощью лазерного импульса транзистор направляет электрон из молекулы в ту или иную сторону и делает это до одного миллиона раза быстрее, чем переключатель из кремния. Фуллереновые транзисторы изменят представление о компьютерах, хотя произойдёт это не скоро.

Источник изображений: Yanagisawa

Грубо говоря, фуллерен — это углеродная трубка, только в виде шарика. Способность фуллерена испускать электроны и фотоны в присутствии электрических полей обнаружена более 70 лет назад. Надёжное теоретическое обоснование явлению дали только сейчас. Теоретическую и экспериментальную работу в основном проделали японские учёные. Поставленный опыт полностью совпал с теоретическими выкладками и открыл возможность практического использования явления, а оно очень и очень интересно.

«То, что нам удалось сделать — это управлять тем, как молекула направляет путь входящего электрона, используя очень короткий импульс красного лазерного света, — сказал ведущий автор работы Хирофуми Янагисава (Hirofumi Yanagisawa). — В зависимости от импульса света электрон может либо оставаться на своём стандартном пути, либо перенаправляться предсказуемым образом».

Происходящий в молекуле процесс условно напоминает работу стрелок на железнодорожном пути. Воздействие импульса лазера заставляет электрон отклоняться на другой путь и происходит это от 1000 до 1 млн раз быстрее, чем при переключении кремниевого транзистора. Более того, в зависимости от настройки лазерного импульса переключения могут быть одновременными и множественными. Иначе говоря, одна молекула фуллерена может работать как группа переключателей, хотя физически она будет одной-единственной. Надо ли говорить, что это многократно уменьшит размеры логических схем?

Открытие позволяет увеличить как производительность электроники, так и плотность размещения элементов. Другое дело, что на пути к её практической реализации много преград, включая главную — миниатюризация источников лазерных импульсов.

Звёздная камера Subaru-Asahi, установленная в японской обсерватории на вершине гавайского вулкана Мауна Кеа, в конце января этого года зафиксировала необычное явление — стену зелёных лазеров, излучаемую из космоса. Теперь учёные приблизились к понимаю источника данного излучения.

Источник изображения: YouTube / NAOJ

По словам очевидцев, явление, длившееся в течение всего нескольких секунд и визуально напоминавшее бегущий код из фильма «Матрица», наблюдалось 28 января камерой Национальной астрономическая обсерватории Японии (NAOJ), расположенной на вершине гавайского вулкана Мауна Кеа. Изначально учёные из NAOJ предположили, что источником лазерных лучей мог стать космический спутник американского аэрокосмического агентства NASA ICESat-2, который выполняет миссию по измерению высоты ледяного покрова и толщины морского льда, а также рельефа местности, характеристик растительности и облаков. Аппарат оснащён прибором ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter), представляющим собой лазерный альтиметр, излучающий «яркий зелёный свет в видимом спектре».

Однако в NASA это предположение опровергли. «По словам доктора Энтони Мартино (Anthony Martino), учёного из NASA, принимавшего участие в разработке прибора ATLAS спутника ICESat-2, это не их инструмент, а чей-то ещё. Его коллеги, доктор Альваро Иванофф и др. смоделировали траекторию движения спутников, оснащённых аналогичными научными инструментами и обнаружили, что наиболее вероятным кандидатом на источник лазерного излучения, наблюдавшегося над Гавайями, является прибор ACDL китайского спутника Daqi-1/AEMS», — говорится в последующем объяснении NAOJ к ролику.

Китайский спутник Daqi-1 был выведен на околоземную орбиту в прошлом году и выполняет аналогичную американскому спутнику ICESat-2 функцию. Он занимается мониторингом загрязнения атмосферы. Для этих целей аппарат оснащён лидаром для обнаружения аэрозолей и углекислого газа (ACDL).

«Daqi-1 может отслеживать загрязнение мелкими частицами, такими как PM2,5, загрязняющие газы, включая диоксид азота, диоксид серы и озон, а также концентрацию диоксида углерода», — указывалось в марте 2021 года в пресс-релизе компаний China Aerospace Science и Technology Corporation, которые разработали Daqi-1.

Китай планирует разработку ещё нескольких спутников Daqi для наблюдения за окружающей средой.

Lockheed Martin сообщила о получении «первого света» на лазерном комплексе, который будет устанавливаться на боевые бронированные машины для маневренной системы ПВО малой дальности (DEIMOS). Система предназначена для перехвата мин, снарядов, ракет, беспилотников и вертолётов.

Источник изображения: Lockheed Martin

Демонстрация подтверждает качество луча доступной лазерной архитектуры компании класса 50 кВт, разработанной в соответствии со стратегией модернизации армии США. Это будет тактическая лазерная система вооружения, которая может быть интегрирована в боевую машину Stryker для обеспечения надёжного «направленного энергетического потенциала» в рамках сложной миссии ПВО манёвренной зоны малой дальности (M-SHORAD) армии США.

Испытания демонстратора подтвердили ожидаемое качество луча системы, одновременно проверив сквозную производительность «революционной и недорогой» архитектуры Spectral Beam Combination (SBC). Основное преимущество SBC заключается в том, что мощность может быть увеличена при сохранении превосходного качества луча отдельных волоконных лазеров.

Компания Lockheed Martin уже использует потенциал системы SBC для серийного производства боевых лазеров. Так, в августе 2022 года она начала поставки тактического лазерного оружия для кораблей — установок HELIOS мощностью более 60 кВт, а в сентябре того же года поставила в сухопутные войска мощнейшую 300-кВт установку HELSI.

Главная проблема с лазерным вооружением — это обеспечить необходимое по мощности питание. Для боевой машины это станет самым болезненным вопросом. Полевые испытания системы DEIMOS с полной интеграцией ожидаются в 2024 году. В 2023 году компания будет проводить расширенные испытания отдельных компонентов установки.