Теги → ученые
Быстрый переход

Китайские учёные придумали «четырёхтактный» двигатель для наноботов размером с атом

Группа китайских учёных перенесла на квантовый уровень принцип работы четырёхтактного двигателя. Разработка обещает сказать новое слово в создании нанороботов атомарного масштаба. Учёные пока не сошлись в едином мнении о сути процессов, однако публикация в журнале Nature Communications однозначно говорит о потенциале работы.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Считалось, что чем сильнее проявляются квантовые свойства ионов, тем выше эффективность молекулярного теплового двигателя. Исследователи из Гуанчжоуского института промышленных технологий, Чжэнчжоуского университета и Мичиганского университета показали, что эффект зависит не только от «накачки» иона, но также от умелого подавления его квантовых характеристик. Точнее, для наиболее эффективной работы — выделения энергии ионом — требуется комбинировать как возбуждение, так и подавление ряда его квантовых характеристик.

Исследователи воздействовали на ион кальция лазерным излучением разной интенсивности и разной частоты. При этом интенсивность выделения энергии ионом в виде потока фотонов менялась таким образом, что наибольший КПД был отмечен в режиме «четырёхтактного» двигателя, когда «нагрев» и «охлаждение» чередовались в определенном порядке. До этого о росте КПД с использованием подавления квантовых свойств ионов ничего не было известно.

«Наше исследование в основном направлено на демонстрацию. Для того чтобы действительно производить пригодные для использования молекулярные двигатели или обеспечивать энергией нанороботов, нам необходимо найти подходящую рабочую среду, подобно водяному пару в паровом двигателе», — говорится в заметке об изобретении в издании SCMP.

Такая условная среда была обнаружена в процессе разностороннего воздействия на ион кальция с помощью лазера. Конечно же, это не пар. Это комплекс явлений, в котором энергия извне (с помощью лазера) трансформируется в локальную работу. Теперь учёным необходимо придумать, как использовать это явление на практике, а также обнаружить наиболее эффективные режимы облучения для выработки максимального КПД, как при «нагреве», так и при «охлаждении».

В Китае создали прототип летающего скейтборда на реактивной тяге — управлять им сможет даже ребёнок

Специалисты Пекинского института энергетического машиностроения представили прототип «умного флайборда» на реактивной тяге. От зарубежных разработок китайский аппарат отличается встроенным искусственным интеллектом, что позволит летать на нём даже неподготовленному человеку. Также предусмотрены автономные режимы полётов для перевозки грузов и пассажиров. В устройстве крайне заинтересованы военные и службы спасения.

 Источник изображения: Richard Zhang

Источник изображения: Richard Zhang

«Флайборд» под кодовым названием SF-FB-30 вооружён четырьмя сверхкомпактными турбореактивными двигателями китайской разработки. Аппарат может находиться в воздухе до 10 мин. Скорость полёта может достигать 150 км/ч, а максимальное расстояние — 3000 м. Быстрая заправка «флайборда» топливом позволит непрерывно эксплуатировать устройство длительное время, что невозможно в случае электрических двигателей на аккумуляторах. Для военных и спасателей — это неоценимое достоинство.

Из иностранных разработок «флайбордов» наибольшую известность получила разработка француза Фрэнки Запаты (Franky Zapata). На самодельном аппарате, подобном китайскому, французский инженер смог преодолеть пролив Ла-Манш, разделяющий Францию и Британию. Для этого понадобилась одна посадка посреди пролива для дозаправки, а на весь полёт ушло 22 минуты на скорости до 170 км/ч. Как видим, китайский «флайборд» обладает примерно такими же характеристиками за исключением встроенного искусственного интеллекта, которого пока нет у зарубежных разработчиков.

Испытания прототипа SF-FB-30 в полёте с человеком запланированы на будущий год. «Мы добиваемся самого быстрого прогресса в Китае. Наша машина проще и легче в использовании, чем аналогичные проекты в других странах», — заявил представитель института.

Китай испытал свой мощнейший ракетный двигатель — его используют в будущих лунных и марсианских ракетах

Китайская корпорации аэрокосмической науки и техники сообщила об «эпохальных» испытаниях перспективного жидкостного ракетного двигателя YF-130 для первых ступеней и ускорителей будущих сверхтяжёлых ракет-носителей. По тяге новый двигатель в четыре раза превзошёл китайскую «рабочую лошадку» — двигатель YF-100 и оказался мощнее российского двигателя РД-180 — одного из лидеров современного ракетостроения.

 Источник изображения: China Aerospace Science and Technology Corporation

Источник изображения: China Aerospace Science and Technology Corporation

Тесты двухсоплового двигателя YF-130 прошли в минувшую субботу на испытательном стенде №6 101-го Института Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники, главного разработчика жидкотопливных ракетных двигателей в стране. Двигатель развил тягу свыше 500 т. Для сравнения, РД-180 развивает тягу до 423,4 т, а самым мощным в мире является РД-175 с тягой около 1000 т. Топливом для YF-130 служат жидкие керосин и кислород. Предполагается, что двигатели YF-130 будут устанавливаться как на ускорители, так и на первые ступени ракет-носителей для будущей лунной и марсианской программы Китая.

В то же время надо отметить, что Китай не представил чётких планов по будущему сверхтяжёлого ракетостроения. Ожидалось, что Луной и Марсом будет заниматься одноразовая ракета «Чанчжэн-9». Позже появились варианты превращения «Чанчжэн-9» в частично многоразовую и полностью многоразовую по аналогии с ракетой Starship Илона Маска. В любом случае, новым двигателям найдётся применение как для постройки базы на Луне, так и для полётов на Марс.

Также китайские ракетчики продвигаются по пути создания многоразовых ракетных двигателей на кислороде и метане. На днях такой двигатель (YF-209) тягой 80 т был испытан на стенде. После приёмки в производство подобный двигатель сможет подтолкнуть развитие частного космического сектора в Китае. Утверждается, что двигатель YF-209 может использоваться до четырёх раз с подготовкой к запуску в течение 48 ч после полёта. Новинка отличается низкой стоимостью, простотой обслуживания и высокой надежностью.

Наконец, в прошлом месяце китайская компания коммерческих космических полетов LandSpace завершила полносистемное испытание двигателя TQ-15A на жидком кислороде и метане с аналогичной тягой в качестве основного двигателя для ракеты Zhuque-2 («Чжуцюэ-2»), которая, как ожидается, совершит свой первый полет в декабре.

Китайские учёные превратили кусок проволоки в рентгеновский лазер — это пригодится в датчиках, сканерах и микроэлектронике

По мере увеличения энергии импульса и снижения длины волны лазерного излучения размеры установок катастрофически растут. В то же время коротковолновый диапазон с высокой частотой излучения обещает много интересного от чувствительных сканеров безопасности в аэропортах до производительной оптоэлектроники, но везде нужна компактность. Китайские учёные смогли решить эту проблему, научившись генерировать лазерное излучение очень и очень компактными источниками.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Как сообщают китайские СМИ, группа учёных из Шанхайского института оптики и точной механики при Китайской академии наук нашла способ создания компактной версии устройства, известного как лазер на свободных электронах. Подобные лазеры интересны тем, что воздействие на пучок электронов в определённых условиях вызывает когерентное испускание фотонов этими электронами. Тем самым генерировать лазерный импульс можно в довольно большом спектре проводников и полупроводников (отдельный привет кремнию) и при этом можно задавать требуемую длину волны излучения вплоть до рентгеновского.

В частности, в своём эксперименте китайские учёные превратили в рентгеновский лазер кусок провода длиной 8 см. Соавтор исследования Е Тянь (Ye Tian) сообщил новостному изданию Shanghai Observer, что команда нашла способ синхронизировать электроны «как отряд почётного караула», чтобы генерировать большую мощность.

В ходе исследования китайские учёные возбудили свободные электроны в материале с помощью облучения железной проволоки мощным сверхбыстрым лазерным импульсом. Короткий импульс разогнал электроны до высокой скорости вдоль проволоки, что заставило другие электроны в проволоке самостоятельно излучать электромагнитные волны. Взаимодействие разогнанных свободных электронов со «вторичным» электромагнитным импульсом привело к лавинообразному процессу, что вылилось в эффекте усиления «лазерного» излучения.

Открытое явление может быть реализовано в датчиках, сканерах и микроэлектронике, когда наноразмерный объект может быть превращён в лазер с едва ли не любой длиной волны. По мнению экспертов, этот может заставить «полностью переосмыслить то, как может быть сгенерирован электронный луч» и привести к новому уровню в науке и технике.

От секретного китайского космоплана на орбите отделился неопознанный объект

Космические силы США зафиксировали и внесли в каталог неопознанный объект, который на днях отделился от секретного китайского космоплана на орбите Земли. Космоплан запущен в космос 4 августа этого года. О факте запуска известно из официальных источников. Однако информация о самом аппарате засекречена — нет никаких внятных изображений китайского космоплана. Всё что известно — приземляется он как самолёт, но взлетает как полезная нагрузка ракеты.

 Источник изображения: Boeing

Многоразовый американский космоплан X-37B. Источник изображения: Boeing

Отделившийся от космоплана неопознанный объект получил каталожный номер NORAD ID 54218 (2022-093J COSPAR ID). Его орбита совпадает с орбитой космоплана во время сброса. Это почти круговая орбита размерами 597 x 608 км. На эту орбиту космоплан вышел в конце октября после 90 дней пребывания в космосе. Это второй полёт секретного многоразового «космического самолёта» китайской разработки.

Предполагается, что китайский проект по размерам и геометрии напоминает аналогичный американский проект X-37B ВВС США, который уже провёл в космосе свыше 800 дней в ходе нескольких запусков. Китайцы пока не могут похвастаться подобным результатом. В первый запуск китайский космоплан провёл в космосе всего двое суток. Со вторым запуском его совокупное время на орбите приблизилось к 100 суткам.

Специалисты не могут точно сказать, что за груз отделился от китайского космоплана. Это может быть как самостоятельный спутник для решения каких-либо задач, так и контрольная аппаратура для слежения за самим космопланом. В любом случае, на орбите стало больше на один объект, который достаточно большой, чтобы его можно было надёжно зафиксировать земными приборами наблюдения. И если о запусках и расчётных орбитах все космические агентства официально рассылают предупреждения коллегам, то в случае таких вот «экспериментов» со сбросами нагрузки в космосе всё не так прозрачно. «Коллегам» приходится внимательно следить за действиями другой стороны и всё фиксировать самостоятельно.

Новый китайский реактор приблизился к устойчивой термоядерной реакции

Китайские научные круги сообщают, что запущенный в конце 2021 года в Сычуани термоядерный реактор HL-2M Tokamak приблизился к запуску самоподдерживающейся термоядерной реакции. Установка сделала два важных шага в этом направлении: добилась рекордных показателей как температуры плазмы, так и её тока.

 Источник изображения: Weibo

Источник изображения: Weibo

Ранее реактор HL-2M Tokamak, построенный в городе Чэнду провинции Сычуань, смог разогреть плазму до 150 млн °C, что в 10 раз больше, чем в ядре Солнца. Реакция поддерживалась 10 с. Судя по всему, речь идёт о температуре нагрева электронов в плазменном жгуте. Для запуска устойчивой термоядерной реакции требуется нагреть до температуры 100 млн °C ионы газа в плазме, которые в два раза тяжелее электронов. Это означает, что разница температур между электронами и ионами будет примерно двукратная. Иначе говоря, реактор нагрел ионы до 75 млн °C и должен повысить это значение ещё на 25 млн °C.

Что касается тока в плазме, то его значение для реактора HL-2M Tokamak должно существенно превышать 1 млн А или 1 МА (мегаампер). Последние эксперименты на реакторе показывают, что установка способна создавать в плазме ток силой не менее 1 МА. Для разных реакторов это значение будет отличаться. Например, для запуска термоядерной реакции в установке ИТЭР требуется создание токов в плазме силой от 15 до 17 МА.

Работы с несколькими экспериментальными термоядерными установками в Китае должны помочь Поднебесной построить промышленный прототип термоядерного реактора к 2035 году и ввести технологию в широкомасштабное коммерческое использование к 2050 году.

Термоядерные реакции, в ходе которых лёгкие ядра сливаются с образованием более тяжёлых ядер (практически это превращение ядер водорода в ядра гелия с выделением огромных объёмов энергии), обещают людям бесконечную и чистую энергию, но создать условия для термоядерных реакций на Земле очень и очень сложно. Самый амбициозный проект в этой сфере — это создание международного реактора ИТЭР на юге Франции. Проект должен был быть завершён в 2018 году, но технические сложности при его реализации столь велики, что сроки неоднократно переносились и сегодня снова под вопросом.

Китай приступил к созданию самого мощного в мире импульсного магнита — его поле в миллионы раз превысит земное

Для прорывов на научном фронте в области полупроводников, связи 6G, материаловедения и фармацевтики необходимы установки, создающие запредельные магнитные поля. Все последние рекорды в сфере достижения сильнейших магнитных полей принадлежат США. Часть из них Китай уже смог побить, остальные намерен превзойти в будущем. В частности, в Китае приступили к строительству комплекса для установки самого мощного в мире импульсного магнита.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Следует сказать, что совсем недавно китайская установка по генерации стабильного магнитного поля выдала рекордный результат, создав поле с индукцией 45,22 Тл. Предыдущий рекорд 23 года удерживала американская Национальная лаборатория сильного магнитного поля, создавшая установку с постоянным магнитным полем 45 Тл. Рекорд по созданию импульсного магнитного поля принадлежит Лос-Аламосской национальной лаборатории США, установка которой создаёт импульсное магнитное поле с индукцией 100,75 Тл, что в 1,5–4 млн раз сильнее магнитного поля Земли.

Китайские учёные вознамерились создать инструмент для получения импульсного магнитного поля индукцией 110 Тл. Установку начали строить в Ухане, планируя ввести проект в строй через пять лет. Инвестиции в объект составят порядка 2 млрд юаней или около $281 млн.

Создание подобных сверхмощных магнитов — это нетривиальная задача во всех смыслах. Необходимы как мощнейшая локальная система подачи электричества мощностью от нескольких гигаватт, так и возможность воплотить эту энергию в магнитный импульс и при этом не сжечь установку. В 2018 году японские исследователи попытались установить абсолютный рекорд по созданию импульсного магнитного поля силой 1200 Тл. Если верить китайским источникам, эксперимент завершился разрушением не только установки, но и самой лаборатории, где она была установлена.

Кстати, установка-рекордсмен в Лос-Аламосской национальной лаборатории США опирается на соленоид из уникального композита, созданного в России. Сверхпрочный высокопроводящий нанокомпозит медь-ниобий разработан в Курчатовском институте совместно с ВНИИ неорганических материалов им. А. А. Бочвара. Пойдут ли по тому же пути китайские учёные, не уточняется. В любом случае это станет достижением, даже если рекорд не будет поставлен. Согласно китайским источникам, для работы на будущей установке уже устанавливается очередность на проведение экспериментов.

Китайский марсоход обнаружил признаки глобального наводнения во времена древнего Марса

Китайские учёные в журнале Nature опубликовали статью, в которой сообщили о значимом открытии, сделанном марсоходом «Чжужун» (Zhurong) в районе его посадки на равнине Утопия. Согласно данным размещённого на борту марсохода георадара, в изучаемой местности могло произойти два сильнейших наводнения более 3 и 1,5 млрд лет назад. Георадар не может точно сказать была ли это вода или потоки лавы, но косвенные данные склоняют учёных к мысли о воде.

 Источник изображения: Xinhua

Источник изображения: Xinhua

Геологический радар на борту китайского марсохода работает в диапазоне 11–95 МГц. Чем ниже частота, тем глубже радиоволны проникают под поверхность планеты. Правда, при этом снижается разрешение и более мелкие объекты перестают различаться радаром. Установка на «Чжужуне» оказалась способной различать структуру подповерхностной области Марса на глубине до 100 м, что даёт возможность изучать геологическую историю Красной планеты и искать ответ на вопрос: была ли на ней вода в жидком виде и возможность для зарождения биологической жизни?

Данные с радара, собранные в период с 25 мая по 6 сентября 2021 года, соответствуют отрезку длиной около 1171 м к югу от места высадки (по мере продвижения высота постепенно увеличивалась на 8 м или около того). Первые 10 м слоя под поверхностью представляют собой реголит (грунт, образовавшийся в процессе выветривания или эрозии). Ниже реголита идёт 20-м слой с массой небольших валунов, которых больше всего в нижней части этого слоя. Следующие 50 м — это ещё один слой с валунами, но уже метрового размера. На ещё больших глубинах идёт базальт.

Представленная наблюдениями структура подповерхностного слоя говорит о том, что в два доисторических периода регион заливало чем-то в больших масштабах, о чём говорят скопления камней. Первое «наводнение» произошло от 3,5 до 3,2 млрд лет назад. Последнее — примерно 1,6 млрд лет назад. Учёные не исключают, что к подобной структуре слоёв могли привести потоки лавы от вулканов юного Марса. Тем не менее, встреча лавы с осадочными породами создавала бы несколько иную картину, чем ту, которую обнаружил марсоход, что склоняет исследователей поверить в существование воды на древнем Марсе.

 Модель формирования подповерхностных слоёв на Марсе в районе посадки марсохода от древнейших до наших дней.Источник изображения: Nature

Модель формирования подповерхностных слоёв на Марсе в районе посадки марсохода от древнейших времён до наших дней. Источник изображения: Nature

Ещё одним косвенным подтверждением того, что на древнем Марсе могла быть вода, стали находки гидратированных минералов, обнаруженные на поверхности планеты другими научными приборами «Чжужуна». Такие минералы образуются при подъёме грунтовых вод или в ходе таяния водяного льда. Сейчас марсоход находится в спячке, переживая марсианскую зиму в районе проведения работ. Но скоро он проснётся и продолжит свою научную работу.

Второй арабский ровер на Луну доставят китайцы — он будет искать водяной лёд в кратерах

В первой половине ноября ОАЭ планирует отправить на Луну свой первый луноход — ровер «Рашид» (Rashid). Луноход полетит на ракете Falcon 9 компании SpaceX, а посадку обеспечит спускаемый аппарат японской компании ispace. Второй арабский луноход собираются отправить на Луну в 2026 году, и эта миссия будет поручена китайцам, о чём на днях была достигнута предварительная договорённость между представителями Китая и ОАЭ.

 Прототип киатйского прыгающего лунохда. Источник изображения: SCMP

Прототип китайского прыгающего лунохода. Источник изображения: SCMP

Названный в честь правящей семьи Дубая луноход «Рашид-2» будет включён в миссию «Чанъэ-7». Китай планирует три беспилотные миссии на Луну до 2030 года, в ходе которых будут изучаться потенциальные места для строительства в будущем лунных баз. Миссия «Чанъэ-6» запланирована на 2024 год. В ходе её выполнения будут собраны и отправлены на Землю образцы луной породы в области южного полюса Луны, где в тени кратеров обещает быть много водяного льда.

В конце 2026 года должна состояться миссия «Чанъэ-7», в которой захотела принять участие арабская сторона. В ходе выполнения программы «Чанъэ-7» Китай собирается доставить на наш естественный спутник прыгающий луноход. Автоматический «кузнечик» обещает оказаться более мобильным в условиях сильно пересечённой местности. Он сможет подзаряжать аккумуляторы на верхних склонах кратеров, где всегда светит Солнце, а затем прыгать на их дно в вечную тень для поиска признаков воды и молекул водорода.

Арабский ровер «Рашид-2» будет заниматься примерно тем же на своём фронте работ. Это не первое сотрудничество китайских космических агентств с арабскими специалистами. В 2018 году в миссии «Чанъэ-4» по изучению обратной стороны Луны использовалась разрабтанная саудовскими специалистами камера для наблюдения за Луной и получения снимков Земли и Луны. Подобные совместные миссии необходимы, прежде всего, для укрепления отношений между странами.

Китай испытал детонационный гиперзвуковой двигатель, который работает на угле

В серии экспериментов китайские учёные показали работу двигателя для гиперзвуковых воздушных судов, топливом для которых названы пары этилена в смеси с угольным порошком. На старте выхлоп из дюз такого двигателя похож на дым из трубы паровоза, но в целом такое топливо будет на 20 % эффективнее и чище альтернативных смесей.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Впервые использовать угольный порошок для ракетных детонационных «взрывных» двигателей предложили около десяти лет назад российские учёные. Правда, специалисты РАН в качестве основы для топлива рекомендовали использовать жидкий водород. Но жидкий водород — это сложная система бортового хранения и транспорта топлива, охлаждённого до сверхнизких температур. Поэтому китайцы пошли дальше, и перешли на этилен, точнее его пары, которые тоже подходят для зажигания топлива и запуска непрерывной серии его детонаций. Это позволило сильно упростить топливную систему.

В экспериментах физики Нанкинского университета науки и технологий показали, что скорость ударной волны в двигателе на угольном порошке и парах этилена достигает скорости 2 тыс. м/с, что в шесть раз больше скорости звука. Что важно, исследователи проводили запуск прототипа двигателя в широком диапазоне температур в условиях недостатка и избытка кислорода. Во всех случаях прототип показал устойчивые запуск и детонационные серии. Это означает, что данный тип двигателя и топливной смеси будут пригодными для полётов на разных скоростях и высотах. Например, гиперзвуковой самолёт с таким двигателем сможет совершать взлёт и посадку на обычных аэродромах на низких скоростях, что невозможно или сложнореализуемо для других типов гиперзвуковых двигателей.

 Запуск гиперзвукового двигателя на угольном порошке. Источник изображения: Nanjing University of Science and Technology

Запуск гиперзвукового двигателя на угольном порошке. Источник изображения: Nanjing University of Science and Technology

Эта же команда учёных в мае этого года сообщила о разработке детонационного гиперзвукового двигателя на керосине и этилене — тоже эффективном и дружественном к окружающей среде топливе. Другая группа китайских специалистов разрабатывает гиперзвуковые двигатели на аммиаке с возможностью полётов на скорости до 10 Махов. Также у китайцев в разработке бор, который позволит гиперзвуковым летательным аппаратам двигаться не только в воздухе, но и даже под водой. Это позволяет констатировать, что Китай, как и Россия, в первом приближении освоил разработку гиперзвуковых двигателей, но останавливаться на достигнутом не собирается.

Разработка суборбитального космического самолёта в Китае впервые профинансирована научным фондом

Не секрет, что всё связанное с гиперзвуковыми полётами в первую очередь интересует военных. В то же время гражданское применение гиперзвука приведёт к быстрым межконтинентальным перелётам, а также к суборбитальному и космическому туризму. Для таких целей в Китае разрабатывается гиперзвуковой суборбитальный космический самолёт, проект которого впервые поддержан не военными, а гражданским Научным фондом Китая.

 Источник изображения: Space Transportation

Источник изображения: Space Transportation

Китайские источники сообщают, что 7 сентября Национальный фонд естественных наук Китая утвердил необнародованную сумму финансирования проекта суборбитального транспорта для развёртывания гиперзвуковой транспортной системы. Участники проекта обязуются к 2035 году создать многоразовое пассажирское суборбитальное воздушное судно для 10 пассажиров. К 2045 году будет представлено воздушное судно для 100 пассажиров. В каждом случае речь идёт о полётах на скорости свыше 5 Махов. Пассажиры или груз могут быть доставлены в любую точку планеты примерно за один час.

Похожий проект компании SpaceX предполагает доставку пассажиров из одной точки Земли в другую с помощью многоразовых ракет Starship. Проект должен воплотиться в жизнь к 2028 году, хотя учитывая регулярные «завтраки» владельца компании — Илона Маска, это может произойти намного позже, если вообще произойдёт.

В случае китайского проекта доставлять пассажиров будут из аэропортов, а не с космодромов. Китайский гиперзвуковой транспорт будет подниматься многоразовым самолётом-носителем (или ракетными ускорителями) на высоту около 100 км, после чего транспорт будет отделяться и на высоте 120 км переходить на гиперзвуковою скорость. Посадка космического самолёта также будет осуществляться на аэродром.

Для осуществления подобного революционного проекта требуется множество параллельных разработок и работ. Такие работы уже ведутся. Например, в конце августа Китай впервые провёл тестовый пуск возвращаемой суборбитальной космической ракеты собственной разработки, а ещё ранее в августе запустил многоразовый тестовый космический корабль. С гиперзвуком тоже есть продвижения. В июле китайские учёные сообщили об успешном тестовом гиперзвуковом полёте транспортной ракеты, которая комбинировала работу ракетных и «дышащих» гиперзвуковых двигателей.

В заключение отметим, что при продвижении гиперзвука Китай делает ставку на «дышащие» двигатели, которым для работы не нужен запас кислорода на борту. Необходимый для реакции горения кислород ракета захватывает из окружающей атмосферы в ходе полёта, что оставляет больше места для грузов и пассажиров. Ракета SpaceX подобным похвастаться не сможет. Весь кислород она будет нести в своих баках.

Учёные придумали электромагнитный кулер на калорическом эффекте — им можно заменить элементы Пельтье

Исследователи из Китая создали систему твердотельного охлаждения на необычном принципе. Вместо малоэффективных, но привычных элементов Пельтье они смогли охладить твёрдое тело с помощью приложенного к нему электрического поля. Переход на новый принцип охлаждения поможет сократить гигантские расходы на охлаждение во всём мире, на которые сегодня уходит целых 20 % от вырабатываемой в мире электроэнергии.

 Источник изображения: Pixabay

Источник изображения: Pixabay

Строго говоря, метод охлаждения с помощью помещения твёрдого тела в магнитное поле изобретён не сегодня. Учёные давно открыли так называемый калорический эффект, частным случаем которого является снижение температуры определённых материалов при помещении в сильное магнитное поле. Главных проблем в этом случае две: необходимость очень сильных полей от 2 Тл и выше, а также трудность в поиске материалов, которые бы эффективно охлаждались при комнатной температуре.

Одним из перспективных материалов с проявлением калорического эффекта считается соединение Mn3SnC, которое, кстати, относится к классу минералов перовскитов. К сожалению, значительный калорический эффект материал проявляет лишь при воздействии магнитного поля с магнитной индукцией более 2 Тл. Технология работает, но с учётом необходимости мощных постоянных магнитов в составе холодильной установки остаётся непрактичной. Китайские исследователи изящно обошли этот момент, обеспечив необходимое давление на структуру Mn3SnC (деформацию) с помощью электрического, а не магнитного поля и не напрямую, а опосредовано.

Команда из Шанхайского технологического университета, Шанхайского института микросистем и информационных технологий, Университета Китайской академии наук и Пекинского университета Цзяотун устранила необходимость в магнитах, объединив слой Mn3SnC с пьезоэлектрическим слоем титаната цирконата свинца (PZT). Пьезоэлектрический компонент легко отзывается на довольно слабые электрические поля, но эффект механически соединённого с ним слоя Mn3SnC оказывается сравним с воздействием на материал магнитного поля с индукцией свыше 3 Тл. Пьезоэлектрический элемент деформируется сам и вызывает деформацию механически связанного с ним слоя Mn3SnC (в эксперименте он растягивал его), который начинает остывать и охлаждать систему.

 Иллюстрация к статье. Слева конструкция установки, по центру измененние температуры тела под воздействием магнитного поля, а справа — измененние температуры при деформации телаИсточник изображения: Acta Materialia

Слева конструкция установки, по центру изменение температуры тела под воздействием магнитного поля, а справа — изменение температуры при деформации тела (растяжении). Источник изображения: Acta Materialia

В перспективе твёрдый хладагент может заменить не только элементы Пельтье, широко применяемые в системах охлаждения электроники в аэрокосмической отрасли и не только, но также может вытеснить традиционное энергоёмкое парокомпрессионное охлаждение в холодильниках и кондиционерах. Учёные пока далеки от практических рекомендаций, но намерены двигаться по пути «озеленения» холодильной отрасли. Данные об исследовании, добавим, опубликованы в журнале Acta Materialia.

Китай научился повторному использованию ракетных двигателей

Сианьский институт аэрокосмического движения во вторник в социальной сети WeChat распространил сообщение, что впервые в Китае в космос была запущена ракета с уже летавшим ранее двигателем. Тем самым технология многоразовых ракетных двигателей в Китае «достигла практической стадии», после которой можно ожидать постепенного и в будущем массового применения технологии запуска многоразовых ракет в Поднебесной.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Источники не раскрывают подробностей обоих полётов двигателя. Сообщается, что это жидкостный ракетный двигатель на керосине и кислороде, что делает его пригодным для полётов в атмосфере и в вакууме. Технология взлёта и посадки аналогична технологии Merlin-1D компании SpaceX, которая реализована на возвращаемых ступенях ракет Falcon 9. Блок с многоразовым двигателем стартует и приземляется вертикально, регулируя тягу по мере приземления.

Китайские разработчики отмечают, что все технологии были испытаны в прошлых миссиях. Было изучено множество нюансов работы двигателя, что потребовало предусмотреть возможность очистки камер двигателя от продуктов горения перед посадкой, учесть падение давления в баках и поэтому обратить особое внимание на всевозможные уплотнители, а также разработать простой и понятный регламент оценки двигателя и его узлов для повторного использования.

«Эта успешная проверка [повторного запуска] означает, что наша технология повторного использования двигателя вступила в практическую стадию. Это позволяет нам уделять больше внимания высокой надежности, низкой стоимости и высокой производительности двигателя», — заявил глава института Чжан Сяоцзюнь (Zhang Xiaojun). «Это будет большой скачок с нуля», — добавил он, поясняя, что полученный опыт подготовил почву для последующей разработки в Китае многоразового двигателя на жидком кислороде и керосине с большей тягой.

Китай построит первый в мире ядерный реактор с термоядерным зажиганием — его запустят в работу в 2028 году

Как утверждают китайские источники, на юго-западе Китая в провинции Сычуань в городе Чэнду будет построена первая в мире импульсная гибридная термоядерно-ядерная электростанция. Завершение строительства ожидается в 2025 году с запуском в работу в 2028 году. Таким образом, до опытно-коммерческого применения термоядерных реакций в Китае осталось порядка шести лет.

 Источник изображения: China Academy of Engineering Physics

Источник изображения: China Academy of Engineering Physics

Установка Z-FFR будет использовать термоядерную реакцию для получения облака быстрых нейтронов, главной задачей которых будет запуск обычной реакции деления ядерного топлива. Основная выгода от предложенного решения — возможность использовать в качестве топлива отходы уранового топлива от современных АЭС и тория. Запасов одного и другого накоплено не просто много, а очень много.

В основе «запала» дейтерий-тритиевой мишени установки лежит так называемый принцип «Z-машины» или Z-Pinch. Этот принцип, например, в США реализовали в Сандийских национальных лабораториях. Американская Z-машина способна вырабатывать импульс тока силой 20 млн А. Токовый канал подобной силы вырабатывает мощнейшее электромагнитное поле и, как следствие, создаёт внутри себя высочайшие давление и температуру. Физические условия внутри канала способны сжать топливную мишень до такого состояния, при котором запустятся реакции термоядерного синтеза.

Китайская установка Z-FFR будет способна создавать ток силой 50 млн А, что более чем в два раза больше сандийской Z-машины. Учёные уверены, что этого будет достаточно для термоядерного синтеза. Полученная в результате реакции энергия не будет сниматься как полезная, а будет направлена на запуск традиционной реакции деления в топливе, размещённом по стенкам камеры. Энергия в виде тепла будет сниматься с топлива в процессе запуска реакции расщепления и дальше идти на турбины, как в привычных ядерных реакторах.

Утверждается, что гибридная установка станет первым в мире практическим применением термоядерной реакции для получения энергии. В то же время следует понимать, что при реализации этого проекта придётся решать массу технологических задач, куда, например, входит создание сверхъёмких и сверхнадёжных суперконденсаторов, проводников, выдерживающих запредельные токи, и лазерных коммутаторов для мгновенного переключения каналов подачи энергии. И даже если заявленные цели не будут достигнуты в срок, проект станет колоссальным лабораторным стендом для множества инновационных испытаний.

Китай испытал самый мощный в мире жидкостный ракетный двигатель с замкнутой схемой — он понадобится для полётов на Луну

Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC) объявила об успешных огневых испытаниях нового жидкостного ракетного двигателя для будущей сверхтяжёлой ракеты-носителя «Чанчжэн-9». Сообщается, что речь идёт о ЖРД с тягой 25 т для верхних ступеней ракеты, который вдвое превышает возможности актуальных модификаций двигателей NASA RL10, задействованных в лунной ракете SLS для программы «Артемида».

 Источник изображения: AP

Источник изображения: AP

Новый ЖРД работает по замкнутой схеме (или на замкнутом цикле), когда жидкое топливо в виде охлаждённых до криогенного состояния водорода и кислорода с помощью остаточного тепла от двигателя превращается в газ и используется сначала для поддержки работы турбины и насосов, а затем сжигается в рабочей камере как ракетное топливо. Такая схема позволяет не брать на борт топливо для работы турбин и насосов, обходясь исключительно ракетным топливом.

При этом главная проблема в том, что процессы несколько инерционны и это угрожает стабильности работы двигателей, особенно при многократном запуске, что будет важно при посадке на Луну. И эти проблемы усугубляются по мере наращивания мощности двигателей на этом принципе.

Китайские разработчики утверждают, что они решили основные проблемы мощных ЖРД с замкнутой схемой. В частности, они нашли способ увеличить тягу. Для этого был придуман новый теплообменник, состоящий из множества ребристых компонентов, которые могут поглощать тепло с поверхности камеры сгорания и передавать его жидкому водороду с беспрецедентной эффективностью. Интересно, что компоненты теплообменника научились изготавливать методом 3D-печати, что удешевит производство. Также для изготовления топливных насосов, работающих на газе, были использованы новые титановые сплавы, что позволило им работать в экстремальных условиях.

Для верхней ступени китайской лунной ракеты понадобится четыре таких двигателя, сообщают разработчики. Впрочем, ракета «Чанчжэн-9» пока ещё находится в разработке. Более того, есть планы создать на базе «Чанчжэн-9» едва ли не копию ракеты Starship компании SpaceX. Что из этого получится, остаётся только догадываться, однако задел есть и он впечатляет.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
CD Projekt подтвердила, что ремейк первой The Witcher будет игрой в открытом мире 28 мин.
Переработанная и улучшенная стратегия The Settlers от Ubisoft выйдет в феврале 2023 года под новым названием 2 ч.
Ирландия оштрафовала Meta на €265 млн за утечку данных более 500 млн пользователей Facebook 2 ч.
В Steam бесплатной навсегда стала вдохновлённая GTA 2 королевская битва Gene Shift Auto 4 ч.
По стопам Telegram: в WhatsApp теперь можно отправлять сообщения самому себе 4 ч.
«Сбер» перевёл инфраструктуру своего умного дома на собственное ПО — раньше у неё возникли проблемы из-за санкций 5 ч.
Представлено решение «Базис.vCore» для виртуализации IT-инфраструктуры предприятий 6 ч.
В тестовой версии PowerPoint для iOS стало удобно создавать презентации в портретном режиме 7 ч.
Личные данные более 5,4 млн пользователей Twitter появились в открытом доступе 8 ч.
«Лаборатория Касперского», DEPO Computers и Axoft представили программно-аппаратные комплексы для импортозамещения 8 ч.
Запуск нескольких телекоммуникационных спутников «Экспресс» отложили на один-два года 2 ч.
Tesla в следующем году обновит дизайн Model 3 — основные изменения будут в интерьере 2 ч.
Производство аккумуляторов для электромобилей в Китае превысит локальный спрос втрое к 2025 году 3 ч.
Поставки экранов для ноутбуков в октябре рухнули до минимума за 10 лет и падение продолжится 6 ч.
Rolls-Royce впервые испытала современный авиадвигатель на водороде 6 ч.
Капитальные затраты в полупроводниковой отрасли в 2023 году упадут, как никогда за 14 лет 8 ч.
Hyperion развернёт в США сеть мобильных водородных заправок — они будут сами добывать газ 8 ч.
Флагманы Xiaomi 13 и 13 Pro представят 1 декабря — вместе с ними выйдет MIUI 14 10 ч.
Apple недополучит 6 млн iPhone 14 Pro и Pro Max в этом квартале из-за проблем на заводе в Китае 11 ч.
Флагманский защищённый смартфон OUKITEL WP21 с двумя экранами предлагается со скидкой более 50 % 11 ч.