Климатические изменения могут нравиться или не нравиться, но они происходят помимо воли человека. Сделать этот процесс управляемым — то самое будущее, о котором всегда мечтали учёные и писатели-фантасты. И если у писателей всё просто, то у науки путь к цели тернист и непредсказуем, хотя результат, безусловно, ценнее. Научный подход даёт гарантию безопасности и предполагает высокую меру ответственности, в чём в очередной раз убедили учёные из Китая.

Модернизированный беспилотник X-G500 для распыления йодида серебра при засеве облаков. Источник изображения: Xiamen Tengxi Aviation Technology

В США и ЕС натурные эксперименты с климатом запрещены на законодательном уровне. В Китае — своя атмосфера, но взвешенного подхода там тоже никто не отменял. Для учёных было важно не только понять, как может меняться климат в выбранном для эксперимента регионе, но и получить убедительные доказательства направленного изменения климатических условий. Для оценки искусственного воздействия на интенсивность осадков были использованы спутниковые наблюдения, компьютерное моделирование и прямое наблюдение за метеорологическими условиями во время экспериментов.

Для провоцирования выпадения осадков учёные из Китайского метеорологического управления (CMA) использовали распыление в облаках йодида серебра — кристаллического вещества, вызывающего кристаллизацию водяного пара. Всего один килограмм этого соединения, занимающий объём не больше чайной чашки, вызвал осадки объёмом более 70 тыс. м³ — этого достаточно, чтобы заполнить 30 олимпийских бассейнов.

Для вызова осадков в небо были подняты два беспилотника, выполнившие четыре вылета. Аппараты поднялись на высоту 5500 м и распылили йодид серебра над площадью свыше 8000 км², израсходовав по 125 граммов вещества за один полёт. Наблюдения показали, что в результате распыления в регионе Синьцзян, где проводился эксперимент, выпало 78 200 м³ осадков, что на 3,8 % превышает среднестатистические показатели за последние 50 лет. Моделирование на суперкомпьютере дало сходные данные — 73 800 м³ дополнительных осадков (на 4,3 % больше), что доказывает осуществимость контроля над осадками.

Учёные подчёркивают, что распыление вещества для вызова осадков не всегда эффективно и не подходит для всех погодных условий. Однако точный контроль облачного покрова и выверенные методы воздействия на него — ключ к управлению погодой, что стало возможным благодаря спутниковым системам наблюдения и более мощным суперкомпьютерам.

Венера крайне недружелюбна к известным нам формам биологической жизни. На её поверхности буквально плавится металл. Однако комфортные условия для существования бактерий и микробов могут быть в облаках высоко над поверхностью, что давно интригует учёных. Ответом на эту загадку могла бы стать доставка образцов облаков Венеры на Землю. Это технически сложная, но вполне реализуемая современными средствами задача, что решили доказать учёные из Китая.

Синтезированное изображение Венеры по данным ультрафиолетового обзора. Источник изображения: NASA

О планах по миссии с доставкой образцов атмосферы Венеры на Землю китайские учёные сообщили ещё несколько лет назад во время презентации долгосрочных космических программ. На днях стали известны новые подробности. Во-первых, Китай назвал предполагаемые сроки реализации проекта, что говорит о твёрдом намерении осуществить этот научный прорыв. Миссия по забору образцов облаков Венеры и их доставке на Землю ориентировочно запланирована на 2033 год. Это означает, что проект уже находится в стадии начальной технической проработки.

Согласно ряду предыдущих предложений, венерианский зонд для анализа состава атмосферы и поиска признаков органики в облаках планеты можно было бы выполнить в виде воздушного шара или дирижабля. Он мог бы долго находиться на заданной высоте, собирая и передавая данные на орбитальный аппарат, а затем — на Землю. Полученные в облаках образцы можно было бы вернуть на орбиту при помощи ракеты — по аналогии с тем, как планируется возвращать образцы с поверхности Марса. Всё, что для этого нужно, — надёжно защитить конструкцию зонда от серной кислоты, из капель которой состоят венерианские облака.

Черновой проект NASA по созданию венерианского атмосферного зонда предусматривал использование воздушного шара с тефлоновым покрытием. Однако после рассмотрения проекта научный комитет агентства отклонил его как неактуальный. К слову, для достижения целей миссии к Венере планировалось отправить 22-тонную космическую станцию, что само по себе свидетельствует о сложности задачи.

План Китая по возвращению образцов с Венеры на Землю. Источник изображения: X/@AJ_FI

Китайские учёные планируют решать задачу забора и доставки образцов венерианской атмосферы другими средствами. Как следует из опубликованных слайдов, в атмосферу Венеры будет сброшен космоплан, который выполнит погружение, отбор образцов и возврат на орбитальную станцию. Поскольку все манёвры в плотных слоях атмосферы будут проходить в автоматическом режиме и в условиях ограниченной навигации, к Венере также планируется запуск вспомогательного спутника связи и навигации. Успешная доставка образцов с обратной стороны Луны, осуществлённая Китаем, доказала, что подобные задачи технически выполнимы. Современная автоматика способна решать сверхсложные задачи без участия человека.

Анализ образцов облаков Венеры поможет раскрыть множество тайн этой планеты — от особенностей эволюции её атмосферы до возможного присутствия органических молекул или даже примитивных форм жизни. Пять лет назад в журнале Nature была опубликована нашумевшая статья американских учёных, которые заявили об обнаружении следов фосфина в облаках Венеры. На Земле появление фосфина связано с деятельностью бактерий. Так почему бы не допустить их существование на Венере? Проверить это можно только путём непосредственного анализа доставленных проб. Что ж, проверим.

Шесть лет назад Илон Маск (Elon Musk) подвергся критике за выбор нержавеющей стали в качестве материала для изготовления многоразовых ракет Starship. Последующие испытательные запуски макетов и кораблей подтвердили правоту владельца компании SpaceX: нержавеющая сталь хорошо зарекомендовала себя как недорогой материал для корпусов ракет и топливных баков. Пример SpaceX настолько вдохновил китайцев, что они тоже начали делать ракеты из нержавеющей стали.

Источник изображения: CALT

Китайская академия технологий ракет-носителей (China Academy of Launch Vehicle Technology, CALT) сообщила, что разработала и изготовила для испытаний 10,6-метровый топливный бак из нержавеющей стали. Это на 1,6 м больше, чем диаметр ускорителя и корабля SpaceX Starship. Китайские инженеры смогли пойти дальше компании Илона Маска и теперь рассчитывают изготавливать свою будущую многоразовую лунную и марсианскую ракету «Чанчжэн-9» из нержавеющей стали.

До новаторства SpaceX корпуса ракет и топливные баки изготавливали из алюминиевых сплавов и многослойного углепластика. Это надёжно, но трудоёмко и, следовательно, дорого. Для широкой коммерциализации космоса такое решение неприемлемо. Использование листовой нержавеющей стали значительно удешевляет и упрощает процесс изготовления ракет и их компонентов. Собственно, только благодаря переходу на сталь компания SpaceX смогла позволить себе раз за разом взрывать прототипы — проводить испытания в невообразимо быстром темпе, каждый раз делая ракеты всё лучше и надёжнее.

Китайские частные космические компании уже начали использовать нержавеющую сталь в ряде своих многоразовых прототипов ракет. Но 10,6-метровый топливный бак для будущей многоразовой сверхтяжёлой ракеты «Чанчжэн-9» затмил всё ранее созданное в этой области.

«Успех этого прототипа знаменует собой значительный прорыв в разработке резервуаров из нержавеющей стали сверхбольшого диаметра и представляет собой твёрдый первый шаг к итеративной разработке конструкций из нержавеющей стали большого диаметра для тяжёлых ракет-носителей», — заявила CALT в сообщении о производстве резервуара диаметром 10,6 метра, опубликованном 29 апреля в официальном аккаунте организации в социальной сети Weixin.

EUV-литографы компании ASML в качестве основы для источника света используют газовые лазеры CO₂. Они достаточно мощные, но при этом громоздкие и малоэффективные по сравнению с твердотельными лазерами. Твердотельные лазеры, в свою очередь, не отличаются высокой мощностью и непригодны для установки в литографы, хотя имеют колоссальные перспективы в этой области. У Китая также появились свои разработки в этой сфере, и они не хуже, чем у других.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Недавно команда из Шанхайского института оптики и точной механики (Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics) Китайской академии наук под руководством Линя Наня (Lin Nan), ранее возглавлявшего отдел технологии источников света в ASML в Нидерландах, опубликовала в китайском научном журнале Lasers работу, посвящённую разработке в Китае твердотельного лазера для источника света EUV-литографа. Тем самым Китай приближается к созданию собственных EUV-литографов для производства самых передовых полупроводников, поскольку США запрещают продавать такое оборудование китайским компаниям.

Конверсионная эффективность газовых лазеров CO₂ составляет около 5 % (в свет превращается лишь 5 % затраченной на его производство электрической энергии). Твердотельные лазеры обещают превзойти этот показатель, а если говорить о габаритах, то сравнение и вовсе не в пользу газовых лазеров: одно дело — работа с газом, другое — компактный «светодиод». Сегодня полупроводниковые твердотельные лазеры широко применяются для сварки и других операций с металлом.

Пока что мощность распространённых твердотельных лазеров сравнительно невелика для целей литографического производства — около 1 Вт, реже до 10 Вт. Газовый лазер способен развивать мощность до 250 Вт. Тем не менее твердотельные лазеры уже сегодня можно использовать в рамках EUV-литографии — например, для проверки EUV-масок на наличие дефектов или для оценки воздействия EUV-излучения на материалы.

В своих экспериментах китайская группа добилась конверсионной эффективности твердотельного лазера с длиной волны 1 мкм на уровне 3,42 %. Это выше, чем у группы учёных Нидерландского центра передовых исследований в области нанолитографии, добившейся в 2019 году 3,2 %, и чем у исследователей из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе (ETH Zurich), достигших 1,8 % в 2021 году.

Впереди остались только американские и японские исследователи: группа из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) в 2007 году показала лазерную установку с эффективностью 4,9 %, а учёные из японского Университета Уцуномия (Utsunomiya University) — с результатом 4,7 %.

Для сравнения, эффективность преобразования коммерчески доступных источников света для EUV-фотолитографии на основе CO₂-лазера составляет около 5,5 %.

Бурное развитие сферы искусственного интеллекта значительно повысило спрос на специалистов в данной сфере, но их кто-то должен готовить и обучать, поэтому в академическом сегменте за профильными кадрами идёт настоящая охота. В случае с Университетом Цинхуа она увенчалась успехом, поскольку этот китайский вуз заполучил Алекса Лама (Alex Lamb) из Microsoft.

Источник изображения: Unsplash, sbseattle

Как отмечает South China Morning Post, с осени этого года Алекс Лам приступит к работе в одном из подконтрольных Цинхуа колледжей в качестве доцента, причём это подтвердил в переписке с изданием сам старший исследователь Microsoft Research. Что характерно, в социальной сети LinkedIn в профиле Алекса Лама до сих пор в качестве работодателя указана корпорация Microsoft. Если учесть, что власти США к подобной «утечке мозгов» в китайском направлении относятся крайне нервозно, вряд ли Ламу удастся сохранить за собой должность в корпорации Microsoft.

Высшее образование Алекс Лам получил в американском Университете Джонса Хопкинса, он специализировался на прикладной математике и компьютерных дисциплинах, докторскую степень в последней сфере он получил уже в Монреальском университете в Канаде. Лам успел поработать в сфере обучения языковых моделей в Amazon и Google Brain, причём последняя находилась в Токио. Алекс Лам уже начал принимать заявления на обучение от студентов и аспирантов китайского Университета Цинхуа. Предпочтение будет отдаваться тем соискателям, которые уже располагают научными публикациями на авторитетных ресурсах. Группа аспирантов, которую возглавит в Китае Лам, должна будет заняться фундаментальными исследованиями в области искусственного интеллекта.

Профильный колледж CAI в структуре китайского университета возглавляет Эндрю Яо Чи-Чжи (Andrew Yao Chi-Chih), который пару десятилетий назад покинул США с целью обосноваться в Китае и продвигать местную науку. В июле прошлого года Университет Цинхуа объявил о поиске специалистов высокого уровня в области искусственного интеллекта. После прихода к власти в США Дональда Трампа (Donald Trump) миграционная политика усложнила работу многих учёных, не имеющих американского гражданства. Преференции, которые предоставляются таким экспертам в Китае, могут способствовать перетоку учёных из США в КНР. Власти Поднебесной недавно выделили на поддержку молодых компаний, работающих в сфере ИИ, около $8,2 млрд.

Национальное космическое управление Китая (CNSA) объявило о планах международного сотрудничества в рамках миссии «Тяньвэнь-3» по возвращению образцов с Марса. В рамках миссии партнёры будут не простыми наблюдателями, а полноценными исследователями Красной планеты наравне с Китаем. Для этого желающим будет предоставлено место на кораблях для размещения научных приборов.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Ранее стало известно, что Китай ускорил программу по возврату образцов с Марса. Начало миссии «Тяньвэнь-3» перенесено с 2030 на 2028 год. В NASA уже смирились с тем, что Китай может первым осуществить столь сложную операцию. Американское космическое агентство, в свою очередь, будет делать всё возможное, чтобы доставить образцы с Марса на Землю не позднее 2040 года.

24 апреля 2025 года на церемонии, посвящённой Дню космонавтики Китая в Шанхае, представитель CNSA объявил, что международные партнёры в рамках миссии «Тяньвэнь-3» получат разрешение на размещение 20 кг полезной нагрузки на борту марсианских кораблей. Их будет два: один на низкой круговой орбите, другой — на высокой эллиптической. На борту первого для иностранных приборов выделяется 15 кг, на борту второго — 5 кг полезной нагрузки.

Миссия «Тяньвэнь-3» будет отправлена с помощью двух ракет «Чанчжэн-5». К Марсу планируется доставить два орбитальных аппарата и посадочный модуль с подъёмным модулем. В общей сложности миссия будет оснащена шестью научными приборами. Орбитальный аппарат рассчитан на работу в течение пяти лет на круговой орбите высотой 350 км. В его состав также входит возвращаемый модуль с капсулой для образцов. После старта взлётного модуля с поверхности Марса он состыкуется с орбитальным модулем и передаст образцы в капсулу.

Второй орбитальный аппарат — сервисный модуль — будет работать на эллиптической орбите с максимальной высотой около 70 тыс. км также около пяти лет. Помимо научных экспериментов этот модуль будет обеспечивать связь посадочного модуля с орбитальным аппаратом и Землёй.

В случае успеха это станет самой технологически продвинутой программой после американских «Аполлонов». Однако в NASA призывают не сравнивать «Чанчжэн-5» с их собственной программой Mars Sample Return (MSR). Китайская посадочная платформа сможет собрать образцы только в месте посадки, даже если будет использовать для этого вертолёт и малый ровер, тогда как марсоход NASA собирает образцы по обширному пространству кратера Езеро и за его пределами. Это две разные миссии, а не гонка, настаивают в агентстве.

Аналитический отчёт ETO Джорджтаунского университета в Вашингтоне (Georgetown University) о состоянии дел с исследованиями в области производства чипов следующего поколения показал неприглядную для США картину: Китай стал абсолютным лидером в сфере разработок. При подавляющем большинстве наиболее цитируемых работ китайских университетов, в отчёте нет ни одного упоминания о работах учебных заведений из США.

Источник изображения: Henry Wong/SCMP

Рапорт Emerging Technology Observatory (ETO) охватывает период с 2018 по 2023 годы. Он не затрагивает патенты и внутренние исследования компаний. Документ анализирует научные работы, посвящённые глобальным или фундаментальным исследованиям в области производства полупроводников следующего поколения. Иными словами, тем работам, которые буквально нацелены на завтрашний и послезавтрашний день. Например, это разработки нейронных архитектур, подобных структуре человеческого мозга, и оптические вычисления.

Отдельно аналитики делают вывод, что у США есть только один вариант давления на Китай — это экспортные ограничения. На каком-то этапе это может помочь выиграть полупроводниковую гонку у Китая, однако в долгосрочной перспективе позиция США крайне слабая и неустойчивая. Помимо прочего, экспортные ограничения со стороны США заставляют Китай активизировать усилия в сфере передовых разработок.

В частности, в рапорте ETO указано, что за отчётный период девять из десяти наиболее масштабных англоязычных работ в области полупроводников были опубликованы китайскими институтами и университетами, а восемь китайских университетов входят в топ-10 по статьям, которые попадают в 10 % самых цитируемых ежегодно за этот период.

Только два научных учреждения из других стран попали в эти два списка: Национальный центр научных исследований (Centre National de la Recherche Scientifique) во Франции занял третье место по общему количеству опубликованных статей и 10-е место по количеству цитирований; Национальный университет Сингапура (National University of Singapore) занял девятое место по числу наиболее цитируемых исследований. Ни одно учреждение из Соединённых Штатов не вошло в топ-10 по общему количеству опубликованных статей или по числу наиболее цитируемых статей.

Список лидирующих в рапорте ETO научных организаций возглавила Китайская академия наук (Chinese Academy of Sciences). Это целая сеть с институтами по всему Китаю и, похоже, крупнейшая исследовательская организация в мире. Академия лидирует как по общему количеству опубликованных статей, так и по числу наиболее цитируемых статей, опубликованных с 2018 по 2023 год. За этот период CAS опубликовала более 14 300 статей, связанных с чипами, из которых более 3400 были включены в список наиболее цитируемых статей.

Одна из команд Пекинского университета. Источник изображения: Xinhua

Одним из самых популярных направлений исследований в CAS являются нейроморфные вычисления, которые призваны имитировать человеческий мозг и могут революционизировать дизайн чипов, обещая более адаптивную и эффективную обработку данных. Собственно, CAS возглавила рейтинг ETO в области, включающей нейроморфные вычисления.

Новым достижением под эгидой CAS стала разработка первого в мире микрочипа на основе углерода, который может выполнять задачи искусственного интеллекта. В январской статье, опубликованной в журнале Science Advances, говорится, что чипы на транзисторах из углеродных нанотрубок могут обрабатывать данные не только в единицах и нулях, как большинство современных электронных устройств, но и использовать третье значение. Эта троичная логическая система может обеспечить более быстрые вычисления с меньшими затратами энергии.

Второе место в списке ETO по общему количеству опубликованных статей о разработке и изготовлении чипов (около 7850) занял Университет Китайской академии наук (UCAS). Это государственный университет в Пекине, входящий в состав CAS. Он также стал вторым по количеству наиболее цитируемых статей (около 1750 статей). Это заведение также вошло в топ-10 отчёта ETO в сфере исследований в области нейроморфных вычислений и устройств. Четвёртое место в списке наиболее цитируемых статей о чипах заняла работа CAS и UCAS о методе структурного анализа, применённого к графеновым материалам (опубликована в 2018 году в Chemical Society Reviews).

Университет Цинхуа в Пекине (Tsinghua University) — один из двух ведущих университетов Китая, входящий в число 20 лучших университетов мира — по опубликованным исследованиям в области чипов с почти 4650 статьями занял пятое место в списке ETO и третье место в списке самых цитируемых статей с почти 1280 статьями. С 2020 года в университете работает вернувшийся из США учёный Сунь Нан (Sun Nan), который помог создать в Китае более 50 ультрасовременных чипов для транспорта и энергетики. Также этот специалист работает над локализацией производства чипов в Китае.

Университет Цинхуа занял четвёртое место в списке топ-10 ETO по исследованиям, которые включают в себя глубокое обучение и исследования на основе нейронных сетей, а также в 2023 году разработал местный аналог мемристора.

Расположенный в Чэнду (в провинции Сычуань) и спонсируемый Министерством промышленности и информационных технологий Университет электронных наук и технологий Китая (UESTC) занял четвёртое место в списке ETO по общему количеству статей, опубликовав почти 5240 статей. В частности, исследователи UESTC добились прогресса в создании квантового чипа, впервые использовав обычный полупроводник для создания квантового источника света. Кроме того, университет вместе с компанией Huawei Technologies работает над улучшением приёмников для радаров.

Один из старейших в Китае Нанкинский университет (Nanjing University) занял шестое место в списке ETO по исследованиям в области чипов, опубликовав за отчётный период около 4250 научных работ. Он занял четвёртое место в списке самых цитируемых статей с 930 работами. Опубликованная учёными университета в журнале Nature в 2018 году статья по проектированию и изготовлению чипов стала самой цитируемой с 2018 по 2023 год (2043 цитаты). Нанкинский университет по версии ETO также вошёл в топ-10 по количеству опубликованных исследований в области квантовых вычислений и квантовых процессоров.

Хуачжунский университет науки и технологий (HUST) в Ухане занял восьмое место в списке ETO по количеству опубликованных статей, набрав за этот период чуть более 3660 работ. Он занял пятое место по количеству наиболее цитируемых статей, число которых приблизилось к 890. В 2023 году в университет из США вернулся инженер Ван Хуанью (Wang Huanyu), отработавший около двух лет в центре разработок Apple.

Чжэцзянский университет (Zhejiang University) занял девятое место в списке ETO по количеству опубликованных исследований (около 3580 статей) и шестое место по количеству наиболее цитируемых статей (почти 870 статей). Университет также занимает верхние позиции в двух областях исследований, связанных с фотоникой — разделом оптики, который использует энергию света с помощью фотонов для различных применений.

Фотонные чипы используют свет или фотоны, а не электроны, для обработки и передачи информации, которая распространяется быстрее и, следовательно, может привести к повышению скорости передачи данных. По данным ETO, фотоника всё чаще используется для создания высокоскоростных сетей и передачи данных между процессорами.

Пекинский университет, входящий в число 20 лучших университетов мира и один из двух лучших университетов Китая, занял 10-е место в списке ETO по общему количеству опубликованных статей (около 3440 статей). Пекинский университет занял восьмое место по количеству наиболее цитируемых статей — 810.

Созданный в Китае без передовых литографов самый быстрый транзистор в мире

В феврале команда из Пекинского университета под руководством Пэн Хайлиня (Peng Hailin ) заявила, что ей удалось превзойти ограничения в производительности чипов с помощью 2D-транзистора собственной разработки, который превосходит по производительности самые передовые устройства аналогичного уровня от Intel, TSMC и Samsung при одинаковых условиях эксплуатации.

Они заявили, что их устройство может быть изготовлено с использованием существующих технологий обработки и без использования кремния. Это важно для Китая, поскольку в настоящее время он не может производить самые современные транзисторы на основе кремния из-за санкций, введённых США.

Китай завершил развёртывание спутниковой сети навигации и связи в пространстве от Земли до дальней орбиты вокруг Луны. Это означает, что внутри огромного пространства вокруг Земли и Луны может быть обеспечено безопасное и точное перемещение космических аппаратов, а также станет доступной навигация по поверхности Луны. Подобная возможность открывает путь для первых практических шагов в сторону колонизации Луны и Марса, что трудно переоценить.

Ракета «Чанчжэн-2C» перед стартом. Источник изображения: Xinhua

Cislunar — пространство между Землёй и Луной, включая их орбиты, — в ближайшие десятилетия должно стать самым оживлённым местом Солнечной системы. Для гражданских и военных операций в этом пространстве создаются как новые ракетные двигатели, которые должны позволять быстро менять орбиты и обеспечивать длительное движение с ускорением без оглядки на ограниченные запасы топлива, так и собственная система связи и навигации. И если с двигателями всё непросто, то навигация и связь уже фактически работают, пусть и в ограниченном режиме.

Китайская спутниковая сеть «сислунной» навигации и связи опирается на три спутника: DRO-L, DRO-B и DRO-A. Аббревиатура DRO означает «дальняя ретроградная орбита» вокруг Луны, по которой спутники могут двигаться с экономией топлива. От Земли спутники DRO-B и DRO-A удаляются на 310–450 тыс. км. Спутник DRO-L выведен на околоземную полярную орбиту высотой 500 км. Все три спутника создают треугольник, с опорой на сигналы которого (и атомные часы на каждом аппарате) можно осуществлять навигацию в огромном пространстве.

Следует отметить, что запуск в космос спутников DRO-B и DRO-A сопровождался аварией. Из строя вышла разгонная ступень ракеты «Чанчжэн-2C», которая не смогла доставить аппараты на заданную траекторию. Более того, после отделения оба спутника начали неконтролируемо вращаться с частотой 1,8 об/с. Центробежная сила едва не уничтожила солнечные панели, изогнув их под немыслимыми углами.

К чести китайских специалистов, им в течение первых суток удалось стабилизировать полёт спутников. На свои целевые орбиты оба аппарата добирались с помощью двигателей коррекции орбиты. Для экономии топлива каждый запуск двигателей рассчитывался с учётом гравитационного импульса от Луны. Запущенные в марте 2024 года спутники пять месяцев добирались до места назначения и сделали это к концу августа.

На днях китайские СМИ сообщили, что система связи и навигации в окололунном пространстве начала свою работу. Теперь для точной навигации спутникам достаточно двух часов обмена сигналами, тогда как раньше на это уходило двое суток с привлечением земных наблюдателей.

«Раньше мы говорили о том, что хотим достичь звёзд, — поясняют создатели сети. — Сейчас мы фактически строим порт в дальний космос. Эта сеть из трёх спутников действует как "маяк" в окололунном пространстве, который может служить ориентиром для будущих лунных баз и даже служить каналом передачи данных для марсианских миссий».

В журнале Nature вышла статья, в которой учёные из Университета Фудань сообщили о разработке самой быстрой в истории флеш-памяти. Прототип работает на скорости 400 пикосекунд как при записи, так и при чтении. Новая память получила поэтическое название «Рассвет» (Poxiao). Опытный экземпляр отличается скромной ёмкостью. Покорение объёмов начнётся на следующем этапе разработки.

Источник изображения: Nature

Разработкой нового типа памяти учёные из Китая занимаются с 2015 года. В 2021 году они предложили базовую теоретическую модель, а в 2024 году разработали сверхбыстрое устройство флеш-памяти с длиной канала 8 нм, что превысило физический предел размера флеш-памяти на основе кремния, составлявший около 15 нм. Но размеры — не главное. Главное — это невообразимая скорость работы новой энергонезависимой ячейки, которая оказалась в 100 000 раз выше скорости ячейки SRAM.

Учёные отметили, что классическая память на основе управления транзисторным каналом электромагнитным полем имеет фундаментальные ограничения для наращивания скорости записи и чтения. Электроны нужно «разогнать», чтобы заставить их перейти в ячейку памяти или покинуть её. Традиционные полупроводниковые материалы и воздействие на электроны полем делают всё это медленным по современным меркам. По большому счёту, мало что изменилось после изобретения полевого транзистора около 60 лет назад. Для ускорения буквально нужна другая физика.

Китайские учёные предложили использовать в качестве канала графен или условно двумерный полупроводник — диселенид вольфрама (WSe₂). Оба материала ведут себя схожим образом, хотя и имеют отличия. Распределение управляющего электромагнитного поля вдоль каналов таково, что электроны поступают в ячейку «сильно перегретыми» — с крайне высокой для них энергией.

В общем случае графен считается так называемым дираковским материалом, в котором электроны подчиняются квантовым уравнениям Дирака. Использование графена позволяет ускорить перемещение «горячих» электронов и дырок в ячейку памяти, минимизируя потери энергии. Фактически, в созданных условиях электрон как бы становится безмассовой частицей, что позволяет резко увеличить скорости записи и чтения. Работу о субнаносекундной флеш-памяти с 2D-улучшенной инжекцией горячих носителей (Subnanosecond flash memory enabled by 2D-enhanced hot-carrier injection) можно найти по этой ссылке. Она свободно доступна для прочтения.

В составе новой памяти тонкий 2D-канал оптимизирует распределение горизонтального электрического поля, повышая эффективность инжекции. Ток инжекции достигает 60,4 пА/мкм при напряжении 3,7 В. Новая память выдерживает более 5,5 млн циклов записи и стирания. Скорости записи и чтения одинаковы — по 0,4 нс для каждого режима. Объём прототипа составляет около 1 килобайта. В течение пяти лет команда обещает увеличить ёмкость до десятков мегабайт, получить лицензию и начать выпуск коммерческих экземпляров.

На этой неделе в журнале Nature китайские учёные опубликовали работу, в которой сообщили о выходе за пределы кремния при производстве чипов. Полноценный 32-битный RISC-V-процессор был изготовлен на слое полупроводника толщиной в одну молекулу — не более 1 нм. Но что самое важное — производство не требует EUV-сканеров и обходится доступным Китаю литографическим оборудованием.

Источник изображения: Nature 2025

Около 20 лет исследователи занимаются графеном как материалом, который может вывести производство микросхем на новый уровень производительности и эффективности. Однако графен в чистом виде — это проводник. Изготовить с его помощью транзисторы, например с использованием нанотрубок, — почти как сварить пресловутую кашу из топора: необходимо множество других ингредиентов и процессов. Проблему мог бы решить атомарно тонкий полупроводник, но такие пока не открыты. Зато ряд молекул полупроводников может располагаться тонким слоем, близким к толщине отдельных атомов. Одной из таких молекул является дисульфид молибдена (MoS₂). За счёт гексагональной молекулярной структуры слой MoS₂ не толще 1 нм.

Учёные из Национальной лаборатории интегральных схем и систем Университета Фудань около пяти лет разрабатывали техпроцессы с использованием дисульфида молибдена, включая нанесение этого материала из паровой фазы на подложки. Сообщается, что они, как минимум, научились наносить слои MoS₂ на подложки из сапфира, на которых начали изготавливать работающие атомарно тонкие схемы. Примерно 70 % оборудования для производства чипов на слоях MoS₂ заимствовано у обычного производства кремниевых пластин. Это означает, что разработанный учёными техпроцесс может быть запущен в производство с относительно скромными затратами на модернизацию.

В конечном итоге исследователи создали массив инверторов 30 × 30. При этом они обошли ограничения MoS₂, который позволяет изготавливать транзисторы только одной проводимости — n-типа. В молекулы MoS₂ невозможно внести примеси для создания транзисторов с другой проводимостью, чем позволяет исходный материал. Поэтому напряжения затворов определялись проводниками под ними. В частности, были использованы алюминиевые и золотые контакты.

На основе изготовленных инверторов учёные смогли собирать электронные цепи из базового набора 25 электронных компонентов. Общая схема содержала 5900 работающих транзисторов. Частота их была невелика — несколько килогерц. Однако чип Wuji выполнял весь спектр 32-разрядных инструкций RISC-V. Это самый крупный в истории процессор на атомарно тонком полупроводнике, уверяют разработчики. И это первый серьёзный шаг за пределы кремниевой электроники.

Сообщается, что модернизированный два года назад китайский токамак Huanliu-3 (HL-3) в Чэнду приблизился к порогу запуска самоподдерживающейся термоядерной реакции. В ходе серии экспериментов реактор достиг «двойного барьера нагрева» — температуры более 100 млн °C. Этот порог был превышен как электронной плазмой, так и ионной, о чём впервые сообщается в открытых источниках. Ранее такая информация была засекречена.

Источник изображения: CCTV

«В ходе нашего эксперимента был достигнут рубеж в 100 миллионов градусов, а также значительный скачок в общей производительности термоядерного синтеза. Это означает, что исследования в области термоядерного синтеза в Китае вступают в фазу горения плазмы», — заявил в интервью государственному телеканалу CCTV Чжун Вулу (Zhong Wulu), главный конструктор HL-3.

Реактор HL-3 — это новый токамак, введённый в эксплуатацию в декабре 2020 года под названием HL-2M. Тогда китайским учёным удалось удерживать электронную плазму с температурой 160 млн °C в течение 20 секунд. После модернизации в 2023 году реактор переименовали в HL-3. Обновление системы разогрева электронного пучка микроволновыми установками, а также ряд других усовершенствований позволили разогреть ионную плазму до 117 млн °C. Это абсолютный рекорд для рукотворного термоядерного синтеза. Ранее ионную плазму до 100 млн °C разогревал только южнокорейский токамак KSTAR.

Китайские учёные отметили высокую стабильность плазменного ионного пучка в реакторе, однако не раскрыли подробностей в интервью телеканалу. Для дальнейшего продвижения к запуску «искусственного солнца» на Земле — самоподдерживающейся термоядерной реакции — необходимо увеличить продолжительность и температуру реакции в токамаке. До этого момента осталось совсем немного, но именно этот последний шаг является самым сложным вызовом для учёных.

Реактор HL-3 ожидает ещё одна модернизация, после чего существует высокая вероятность запуска на нём реакции ядерного синтеза — подобно процессам, происходящим в недрах настоящих звёзд.

Китайские учёные раскрыли детали технологии наиболее эффективного на сегодняшний день способа извлечения урана из морской воды. Китаю это необходимо для импортозамещения в сфере уранового топлива для атомных электростанций. Сегодня страна закупает 13 000 тонн урана в год, самостоятельно производя только 1700 тонн этого сырья. К 2040 году Китаю ежегодно потребуется свыше 40 000 тонн урана, значительную часть которого он намерен добывать из морской воды.

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 3/3DNews

Согласно оценкам учёных, в водах мирового океана содержится 4,5 млрд тонн урана, что в 1000 раз превышает запасы урановой руды в недрах Земли. Концентрация урана в воде крайне низка — 3,3 мг на тонну жидкости, что затрудняет его добычу из этого источника. Первыми уран из морской воды начали добывать в Японии около 40 лет назад. Тогда было получено около 1 кг уранового концентрата — так называемого жёлтого кека. Технических трудностей для подобных работ нет, однако они экономически нецелесообразны, с чем решили поспорить китайские учёные.

Эффективной добыче урана из морской воды мешают два фактора. Во-первых, это низкий показатель адсорбции с помощью существующих материалов. Во-вторых, сложность разделения ионов урана и других тяжёлых металлов, в частности ванадия. Исследователи из Научного центра редких изотопов Frontiers Университета Ланьчжоу (Lanzhou University Frontiers Science Centre) разработали технологию, которая удваивает способность к адсорбции урана и в 40 раз повышает эффективность его разделения с ванадием.

В качестве поглощающего материала учёные использовали перспективный класс металлоорганических каркасов (MOF). Это гибридные кластерные соединения с наивысшей на сегодняшний день пористостью. Для улучшения свойств поглощения ионов урана и их отделения от ионов ванадия новым MOF-соединениям придали способность изменять размеры пор под воздействием ультрафиолета.

В ходе экспериментов с морской водой и её имитацией новый материал показал способность поглощать ионы урана на уровне 588 мг на грамм материала. При этом коэффициент разделения ионов урана и ванадия достиг 215 единиц, что превзошло все предыдущие разработки в этой области. Учёные уверены, что промышленная добыча урана из морской воды с использованием предложенных материалов больше не является фантастикой.

Ранее в Китае планировали не позже 2025 года добывать уран из морской воды в масштабе килограммов, а к 2035 году рассчитывают построить демонстрационный завод для добычи урана в промышленных масштабах, чтобы к 2050 году обеспечить в стране непрерывное производство урана из морской воды.

В этом месяце в китайском профильном журнале Acta Aeronautica Sinica появились первые детали проекта будущего сверхзвукового пассажирского лайнера C949 государственной китайской авиастроительной компании Commercial Aircraft Corporation of China (COMAC). Самолёт C949 будет летать чуть медленнее легендарных «Конкордов», но станет делать это намного тише, что сильно мешало эксплуатации первых сверхзвуковых лайнеров. Однако C949 ещё предстоит дождаться.

Источник изображения: COMAC

Согласно планам компании COMAC, сверхзвуковой лайнер C949 должен быть сдан в эксплуатацию к 2049 году. Он запланирован как подарок к столетнему юбилею Коммунистической партии Китая. Но дело не только в подарке к празднику. Очевидно, что разработка и производство гражданского воздушного судна для полётов на скорости значительно выше скорости звука требует немало времени и средств.

В то же время в мире возрождается интерес к гражданским полётам на сверхзвуковой скорости. История «Конкордов» и Ту-144 может возродиться на новом технологическом уровне с учётом всех недостатков, допущенных на её первом витке. В частности, новые проекты сверхзвуковых гражданских судов от самолёта NASA X-59 до Boom Supersonic и других, включая китайский COMAC C949 — это борьба за снижение уровня шума во время полёта и экономию топлива.

Обводы COMAC C949 сделаны так, чтобы гасить ударные волны при преодолении звукового барьера и шум от полёта на сверхзвуковой скорости. Это тот же удлинённый нос и специальный профиль средней части, что роднит все подобные проекты. В дополнение к этому, к управлению судном в воздухе должен быть подключён ИИ, чтобы быстро реагировать на «экстремальную нелинейность аэродинамики и компенсировать потерю устойчивости при боковом воздействии». Например, COMAC C949 будет иметь семь топливных баков, 42 тонны горючего, между которыми будет постоянно перераспределяться топливо для удержания заданного центра тяжести.

Самолёт COMAC C949 будет невозможен, говорят конструкторы, если им не удастся создать двигатели, оптимизированные для полёта на разных скоростях. В режиме крейсерской скорости лайнер сможет разгоняться до 1,6 Маха, а в режиме экономии на высоте 16 км будет разгоняться до 1,7 Маха. «Конкорды» разгонялись до скорости примерно 2 Маха. Шум от полёта COMAC C949 будет в 20 раз меньше, чем от «Конкордов», считают инженеры компании. Это позволит COMAC C949 летать над заселёнными территориями, что было запрещено для «Конкордов».

Благодаря увеличенной на 50% дальности полёта по сравнению с предшественниками, лайнер COMAC C949 будет способен за 5 часов без пересадки долететь из Шанхая до Лос-Анджелеса. Бизнес-салон лайнера сможет вместить от 28 до 48 пассажиров. По оценкам аналитиков, в подобной скоростной авиации будет потребность у 45 млн пассажиров в год (1% от общего потока авиапассажиров). Гражданская сверхзвуковая авиация будет востребована, но появятся ли для неё самолёты — этот вопрос пока остаётся открытым.

Помимо многоразового использования ракет, Китай намерен реализовать ещё один передовой способ удешевления космических запусков. Это буквально звучит как старая добрая фантастика — словно «из пушки на Луну». Только разгоном будет заниматься электромагнитная катапульта — гражданский аналог рельсотрона. Поражает, что сроки реализации проекта довольно сжатые и на его запуск отведено всего три года.

Источник изображения: Galactic Energy

Известно, что наибольшую работу силовая установка ракеты выполняет в момент отрыва от земли и в первые минуты полёта. На это уходит львиная доля энергии и топлива. Электромагнитная катапульта на магнитной подвеске поможет сэкономить на этом этапе, разогнав ракету до сверхзвуковой скорости без значительных затрат топлива. В Китае активно разрабатывают электромагнитные подвески на сверхпроводящих технологиях, включая для целей ускорения старта ракет.

Ожидается, что электромагнитная катапульта позволит вдвое увеличить полезную нагрузку, отправляемую в космос, практически без увеличения запасов топлива на борту ракеты. Кроме того, эксплуатация электрической установки и её подготовка к следующему запуску будут обходиться дешевле и требовать меньше ресурсов.

Создать первую в мире электромагнитную катапульту для космических стартов обещает китайская компания Galactic Energy, которая уже стала лидером частных космических запусков в Поднебесной. Её лёгкая ракета на твердотопливных двигателях Ceres-1 («Церера-1») совершила 18 успешных запусков, выведя на орбиту в общей сложности 77 спутников.

Стартовую площадку с электромагнитной катапультой компания Galactic Energy построит в городе Цзыян, расположенном в провинции Сычуань. Установка разработана в партнёрстве с государственными исследовательскими институтами Сычуаня. Её ввод в эксплуатацию намечен на 2028 год.

Группа физиков из Принстонского университета (Princeton University) провела эксперимент, в ходе которого они исследовали, можно ли использовать вращение Земли для генерации электроэнергии. Хотя измеренное напряжение оказалось крайне низким, сама концепция вызвала интерес у специалистов, поскольку представляет собой редкую попытку напрямую использовать кинетическую энергию планеты. Останется ли она перспективной основой для получения возобновляемой энергии, пока неизвестно.

Источник изображений: journals.aps.org

В марте 2025 года группа физиков под руководством Кристофера Чайбы (Christopher Chyba) представила результаты эксперимента, в рамках которого была предпринята попытка задействовать вращение Земли для генерации электроэнергии. Это направление, несмотря на его внешнюю простоту, начало серьёзно изучаться в физике лишь в последнее десятилетие. «Идея несколько контринтуитивна, и о ней спорили со времен Фарадея», — заявил Пол Томас (Paul Thomas), физик из Университета Висконсин-О-Клэр (University of Wisconsin-Eau Claire), который не принимал участия в исследовании.

Исследователи сориентировали специальное устройство, состоящее из слабого марганец-цинкового ферритового проводника с электродами на концах, под углом 57 градусов, перпендикулярно вращательному движению Земли и её магнитному полю. Такая конфигурация, по расчётам команды, могла создать условия, при которых движение устройства относительно магнитного поля приведёт к возникновению электрического потенциала.

Эксперимент по сбору энергии. Цилиндр размещён под углом, перпендикулярным магнитному полю Земли и направлению её вращения. Датчики фиксируют напряжение между концами цилиндра. Измерения проводятся в темноте, чтобы исключить влияние фотоэлектрического эффекта

В ходе эксперимента устройство сгенерировало напряжение величиной 17,84 микровольта, что составляет лишь малую долю от напряжения, выделяемого одним нейроном. Несмотря на это полученный результат был описан как «спорный, но интригующий». Стоит учитывать, что столь малое напряжение крайне сложно изолировать от других физических воздействий. Физик на пенсии Ринке Вейнгаарден (Rinke Wijngaarden), проводивший аналогичный эксперимент в 2018 году и не зафиксировавший эффекта, сообщил, что по-прежнему убеждён, что теория Чайбы и других учёных неверна.

Теоретически устройство может работать, если генератор движется сквозь магнитное поле Земли, части которого остаются неподвижными, что приводит к возникновению тока. Однако, как отмечает журнал Nature, в результате этого электроны могут перераспределиться, создавая противодействующую силу, которая нивелирует эффект. По словам Чайбы и его команды, им удалось устранить этот эффект благодаря созданию специального материала, не склонного к такому перераспределению, поскольку он поддерживает постоянную электростатическую силу внутри устройства.

Группа физиков планирует масштабировать эксперимент, чтобы генерировать практически полезное количество энергии. По их расчётам, если систему удастся довести до такого масштаба, при котором она сможет удовлетворять энергетические потребности всей планеты, вращение Земли замедлится всего на 7 миллисекунд за 100 лет — что сопоставимо с тем, насколько замедляет вращение планеты гравитация Луны за тот же период. Одним словом, предстоит ещё много исследований, прежде чем учёные смогут окончательно утверждать, что способны использовать энергию вращения Земли для выработки электроэнергии.