Следующее поколение китайских атомных подводных лодок может быть оснащено лазерными двигателями. В теории это позволит подводным кораблям двигаться со скоростью свыше скорости звука в воде и делать это бесшумно. Для этого в корпус будут встроены тысячи оптических излучателей, а 2-МВт лазера будет достаточно для создания тяги в 70 тыс. Н — как у двигателя реактивного самолёта.

Источник изображений: Acta Optica Sinica

О продвижении в разработке лазерных двигателей для подлодок сообщила группа учёных с факультета машиностроения и электроники Харбинского инженерного университета в провинции Хэйлунцзян. Статья опубликована в журнале Acta Optica Sinica и на китайском языке свободно доступна по ссылке.

Саму идею лазерного двигателя для передвижения в воде предложили около 20 лет назад японские учёные. Принцип работы такого двигателя достаточно простой — лазерный луч создаёт плазму на конце излучателя, а та, в свою очередь, создаёт детонационную ударную волну в среде. Вскоре технология была улучшена. Создаваемая плазмой ударная волна должна была воздействовать на микросферы из металла или других материалов. Отстрел микросфер приводил в движение корабль с таким двигателем. Но вскоре энтузиазм иссяк. Эффективность предложенных решений оказалась настолько низкой, что не сулила никакой практически ценной реализации.

По словам китайских учёных, они не сдались. Они разработали теорию и модель лазерного двигателя для подводных лодок, который на три–четыре порядка превзошёл иностранные разработки. Теория и лабораторные эксперименты доказали, что лазер мощностью 2 МВт сможет обеспечить двигателю тягу до 70 тыс. Н (ньютон). Это примерно равно тяге двигателя реактивного самолёта, с чем уже можно работать. При этом двигатель лишается сложных механических частей и становится почти чисто электрическим.

Добиться высочайшей эффективности лазерного двигателя учёные смогли с помощью разработки специальных сопел или «стволов» на концах оптических излучателей. Внутренняя структура сопел позволяет эффективно распространять детонационную ударную волну и отстреливать микросферы наиболее контролируемым образом. Эта технология также обеспечивает вскипание воды по контуру подводной лодки, после чего в действие вступает суперкавитация, которая резко снижает коэффициент сопротивления корпуса воде.

Предложенные двигатели могут использоваться не только для подводных лодок. Они могут стать двигателями для торпед или иного вооружения, а также применяться на гражданских судах. Сейчас всё это кажется какой-то фантастикой. Но если всё работает в лаборатории, то почему бы этому не проявить себя на практике? Вряд ли такое появится через 10 или даже 20 лет, но в чуть более отдалённой перспективе такие двигатели уже не кажутся чем-то невозможным.

На Лазурном берегу в Каннах автопроизводитель BMW совместно с производителем катеров TYDE представили THE ICON (англ. — икона) — электрическое судно на подводных крыльях с необычным призматическим рубленым дизайном, нетипичным для водного транспорта. Хотя двигатели внутреннего сгорания доминируют на морском транспорте, но BMW пошла другим путём, задействовав мощную систему электропривода и высоковольтных аккумуляторов от электромобилей BMW i.

Источник изображений: BMW/TYDE

Первое в своём роде морское судно, работающее от аккумуляторов, предлагает морские прогулки без вредных выбросов, совмещённые с роскошным дизайном. При длине чуть более 13 метров THE ICON развивает максимальную скорость 30 узлов (55 км/ч) за счёт использования подводных крыльев. При наборе скорости крылья приподнимают корпус катера над водой, кардинально снижая сопротивление движению и значительно сокращая расход энергии по сравнению с катерами обычных обводов.

Катер приводится в движение парой электродвигателей мощностью по 100 кВт, работающих от шести аккумуляторов от BMW i3 общей ёмкостью в 240 кВт·ч. Запас хода составляет более 50 морских миль (92,3 км). Презентация THE ICON состоялась в Порт-де-Канн, где судоводители могли отправиться в пробное путешествие под эксклюзивный саундтрек, написанный знаменитым композитором современности Хансом Циммером (Hans Zimmer).

Над обликом THE ICON трудились дизайнеры инновационного центра Designworks, дочерней компании BMW Group со студиями в Лос-Анджелесе, Мюнхене и Шанхае. Команда дизайнеров вместе с производителем катеров TYDE создали оригинальный корпус, вдохновлённый оригами — японским искусством складывания фигурок из бумаги. Ширина корпуса на корме составляет 4,5 метра, по мере продвижения к носу корпус сужается, напоминая клин при виде сверху.

Ощущение лёгкости пронизывает все пространство, поскольку естественный свет льётся со всех сторон, усиливая впечатления от морской прогулки и берега на горизонте. Кресла выполнены вращающимися на 360 градусов, чтобы подарить максимальное удовольствие от наблюдения за живописными видами.

Кроме того, BMW предполагает, что вращающиеся кресла в салоне стимулируют социальное взаимодействие и возможность выбора собеседника. Даже пост управления размещён в центре салона, среди вращающихся кресел пассажиров. Капитан управляет судном с помощью голосовых команд, запрашивая детальную информацию о состоянии систем катера и прогноз погоды. Для навигации используется 32-дюймовый сенсорный дисплей с разрешением 6K. Конечно, есть и традиционные элементы управления вроде штурвала.

THE ICON представляет собой полностью готовый к серийному производству прототип от BMW, внедряющей в морской транспорт экологически чистые технологии и устройства с нулевыми выбросами CO₂. Катер на подводных крыльях THE ICON устанавливает новый стандарт для бесшумного и экологически чистого водного транспортного средства с оттенком роскоши, отмечает компания.

Китайские государственные телекоммуникационные компании разрабатывают проект по прокладке подводной оптоволоконной сети интернет-кабелей с бюджетом $500 млн — она свяжет Азию, Ближний Восток и Европу, составив конкуренцию аналогичному американскому проекту. К тому же таким образом Китай сможет контролировать трафик, идущий по данному кабелю и сразу цензурировать входящие данные. Об этом сообщило Reuters со ссылкой на собственные источники.

Источник изображения: F8_f16 / pixabay.com

В проекте участвуют три крупнейших китайских провайдера: China Telecom, China Mobile и China Unicom — это будет одна из самых передовых и протяжённых подводных кабельных сетей в мире. Проект получил название EMA: кабель свяжет Гонконг с китайской островной провинцией Хайнань, далее протянется в Сингапур, Пакистан, Саудовскую Аравию, Египет и Францию. Строительство линии обойдётся в $500 млн, а прокладкой займётся HMN Technologies — ранее компания принадлежала китайскому телекоммуникационному гиганту Huawei. Средства на реализацию проекта поступят от китайских властей.

Ранее стало известно, что правительство США, обеспокоенное возможностью перехвата трафика Китаем, за последние четыре года не позволило Пекину реализовать ряд международных проектов по прокладке кабелей — Вашингтон также заблокировал лицензии на организацию частных подводных линий, которые соединили бы США с Гонконгом, в том числе проекты Google, Meta✴ и Amazon. По подводным линиям проходят более 95 % международного трафика — они принадлежат группам телекоммуникационных и технологических компаний, объединяющих свои ресурсы для беспрепятственного прохождения трафика. Но сейчас данный вопрос становится очередным оружием в обостряющемся соперничестве между США и КНР. К тому же имея собственный интернет-кабель Китай сможет контролировать, какой входящий трафик пропускать на свою территорию, а какой — нет.

Проект EMA станет прямым конкурентом системе SeaMeWe-6, которая также соединит Сингапур и Францию через Пакистан, Саудовскую Аравию, Египет и ряд других стран по маршруту. В консорциум SeaMeWe-6 первоначально входила китайская тройка операторов, а подрядчиком была HMN Technologies, однако из-за действий Вашингтона работы были поручены американской SubCom.

Подводные кабели, являющиеся своего рода артериями всего интернета, теперь играют центральную роль в технологической войне между США и Китаем, пишет агентство Reuters. В качестве примера новостное агентство привело случай, когда Вашингтон под угрозой санкций сорвал крупный контракт китайской фирмы по прокладке подводного кабеля из Сингапура во Францию.

Источник изображения: Pixabay

В феврале этого года американская компания SubCom LLC начала прокладку подводного оптоволоконного кабеля в рамках контракта на $600 млн для передачи данных из Азии в Европу, через Африку и Ближний Восток. Проект SeaMeWe-6 позволит соединить с его помощью более десятка стран по маршруту Сингапур–Франция, пересекая по пути три моря и Индийский океан. Прокладку кабеля планируют закончить в 2025 году.

На получение этого контракта три года назад претендовала китайская HMN Technologies, контрольный пакет акций которой принадлежал Huawei Technologies. Она предложила заказчику — консорциуму из более чем десяти фирм, включая китайских государственных операторов связи China Telecom, China Mobile и China Unicom, выполнить прокладку кабеля за $500 млн, что было примерно на треть дешевле, чем первоначальное предложение компании SubCom из Нью-Джерси (США).

Но правительство США, обеспокоенное тем, что Пекин сможет использовать кабель для шпионажа с помощью установленного оборудования, начало оказывать давление на членов консорциума с целью передачи контракта SubCom. В частности, участвующих в консорциуме иностранных операторов связи предупредили, что Вашингтон планирует ввести жёсткие санкции против HMN Tech, что может поставить под угрозу их инвестиции в кабельный проект. А агентство США по торговле и развитию (USTDA) предложило гранты на обучение на общую сумму $3,8 млн пяти телекоммуникационным компаниям в странах, расположенных по маршруту прокладки кабеля, в обмен на то, что они выберут SubCom в качестве провайдера.

SubCom снизила свою ставку почти до $600 млн, HMN Tech пошла на ещё большие уступки, предложив проложить кабель за $475 млн. Однако в итоге давление США, объявивших, что санкции против HMN Tech сделают кабель практически бесполезным, поскольку наиболее вероятным клиентам — американским технологическим фирмам — будет запрещено им пользоваться, сделало свое дело, и контракт передали SubCom.

В феврале 2022 года SubCom объявила, что кабельный консорциум заключил с ней контракт на прокладку кабеля SeaMeWe-6. China Telecom и China Mobile, которые должны были владеть в совокупности 20 % кабеля, отказались от участия в проекте, в то время как оператор China Unicom решил остаться в составе консорциума.

По данным Reuters, это одна из как минимум шести сделок по прокладке подводных кабелей в Азиатско-Тихоокеанском регионе за последние четыре года, когда США либо вмешались, чтобы помешать китайской фирме выиграть контракт, либо вынудили изменить маршрут или же отказаться от прокладки кабелей, которые напрямую связывали бы США с Китаем.

Группа инженеров из Массачусетского технологического института создала беспроводную подводную камеру, питание для которой вырабатывается за счёт шума в окружающей её воде. Источником энергии для камеры может быть как шум проходящих судов, так и активная жизнедеятельность морских обитателей. Подобные камеры помогут в изучении мирового океана, 95 % которого остаётся для земной науки загадочнее обратной стороны Луны.

Источник изображения: MIT

Энергию для питания камера получает от пьезоэлектрических элементов, размещённых по всей поверхности корпуса. Пьезоэлектрические элементы вырабатывают энергию в тех случаях, когда на них оказывается давление. За это в данном случае отвечают звуковые волны от любых сильных источников в воде. Когда аккумуляторы камеры накапливают достаточный запас, камера начинает вести подводную съёмку. Это тоже особый процесс, поскольку устройство должно быть предельно энергоэффективным во всех режимах. И его энергоэффективность превосходит аналоги примерно в 100 тыс. раз!

Для ведения подводной съёмки инженеры приспособили мало потребляющий датчик изображения без цветных фильтров. Вопрос получения изображения в цвете решили почти как на заре фотографии — делали снимки объекта отдельно по каждому из трёх цветовых каналов RGB. Для каждого из цветов была создана своя вспышка из зелёных, красных и синих светодиодов. Результирующее цветное изображение получали после слияния всех трёх цветовых каналов в один.

Вопрос с беспроводной передачей данных тоже решён оригинальным, но давно известным способом — с помощью обратного рассеяния звука в воде. Чтобы считать данные с камеры под водой исследователи облучали её звуковой волной. Камера отбивала звуковую волну обратно или поглощала её, кодируя таким образом последовательность из 0 и 1. На эту работу требовалось намного меньше энергии, чем на прямую передачу.

Предложенное решение может работать как на свету, так и в полной темноте. Чёткость изображения оставляет желать лучшего, но для решения ряда задач по наблюдению за морской средой возможностей камеры вполне достаточно. В дальнейшем разработчики попытаются улучшить качество получаемых камерой изображений и надеются получить видеотрансляцию. Прототип доказал свою работоспособность и можно двигаться дальше, заметно улучшая решение.

Инженеры Вашингтонского университета (США) разработали приложение, которое позволяет общаться под водой. Мобильная связь на глубине по естественным причинам недоступна, поэтому приложение работает при помощи звуковых волн — оно обязательно пригодится как любителям, так и профессионалам.

Источник изображения: youtube.com

Вода блокирует радиоволны, поэтому на глубине всего нескольких метров мобильные телефоны теряют подключение. Поэтому, например, подводным аппаратам нужен трос — он обеспечивает ещё и передачу данных. А вот звуковые волны в водной среде распространяются прекрасно, поэтому учёные из Лаборатории мобильного интеллекта при Вашингтонском университете под руководством аспиранта Туочао Чэня (Tuochao Chen) и профессора Шьяма Голлакоты (Shyam Gollakota) в качестве носителя сигнала для приложения AquaApp выбрали не радиоволны, а звук.

Сложного дополнительного оборудования не требуется: приложение прекрасно работает с микрофонами и динамиками, которые используются на мобильных телефонах и смарт-часах, поэтому достаточно будет водонепроницаемого кейса, способного работать на нужной глубине. К сожалению, одного только преобразования сигнала в звуковую волну для работы системы оказалось недостаточно, потому что условия приёма и передачи сигнала постоянно меняются в зависимости от расстояния между двумя абонентами и других внешних обстоятельств. Сигнал может сильно меняться, отражаясь от поверхности воды, дна и береговой линии, а дополнительные помехи могут вносить волны, люди и другие объекты. Поэтому авторам пришлось сделать систему адаптивной.

При установке первичного контакта между смартфонами используется калибровочный сигнал, который два устройства смогут услышать с высокой вероятностью. Принимающее сигнал устройство производит замер его характеристик и сообщает отправителю об искажениях, чтобы тот перенастроился на более стабильную в данных условиях волну.

В ходе полевых испытаний на озёрах и в некоем заливе авторы проекта удостоверились, что их приложение способно обеспечивать надёжный обмен данными на расстоянии более 100 м — конечно же, с невысоким битрейтом, но вполне достаточным качеством, чтобы заменить традиционные у дайверов жесты. Приложение AquaApp распространяется бесплатно: его исходный код доступен на GitHub.

Учёные из Великобритании опубликовали доклад, в котором описали новые методы сбора научных данных с помощью оборудования, которое обеспечивает работу проложенных по дну океана оптоволоконных интернет-кабелей — это позволит обнаруживать землетрясения и изучать течения.

Источник изображения: Pete Linforth / pixabay.com

Авторы проекта отмечают, что использование подводных кабелей для сбора подобных данных едва ли можно назвать новой идеей. Однако до настоящего момента подобные виды активности можно было фиксировать только по всей длине кабеля, а новизна последней британской методики состоит в замере показателей для отрезков кабелей между репитерами — это позволяет собирать больше данных и с более высокой точностью.

Свою гипотезу учёные успешно проверили на примере подводного кабеля, соединяющего Великобританию и Канаду. Его длина составляет 5 860 км, а пролёты между репитерами имеют протяжённость от 45 до 90 км. Учитывая, что, по некоторым данным, в мире проложено не менее 487 подводных кабелей общей протяжённостью более 1,3 млн км, у изучающих подводные течения океанологов и подводные землетрясения сейсмологов будет достаточно новых данных для работы.