Хроники Джи. Дайджест

Напоминаем о том, чем нас удивили ученые в ушедшем году. 

2022 год был чрезвычайно богат научными открытиями и техническими прорывами. Одно из самых авторитетных научных изданий ― журнал Science ― назвало главным прорывом года запуск комического телескопа James Webb, отметив среди других важных открытий появление многолетнего риса, искусственный интеллект, трансформирующийся в изображение текст, открытие бактерии, которую можно наблюдать невооруженным глазом, обнаружение ДНК возрастом 2 млн лет, испытания противоастероидной защиты и другие.

Звездообразование в  NGC 7469 , фото сделано JAMES WEBB SPACE TELESCOPE Источник — Nasa

Космические итоги года мы осветили в отдельном дайджесте. Однако в течение 2022 года мы регулярно знакомили читателей с интересными событиями из мира науки и технологий и можем напомнить о самых важных из них.

Термоядерный синтез с выигрышем энергии

В области энергетики главным событием года (и так считаем не только мы), стал успешный эксперимент термоядерного синтеза Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса Министерства энергетики США, в ходе которого исследователи затратили для питания лазеров 2,1 мегаджоуля энергии, а получили около 2,5 мегаджоулей.

Международный экспериментальный термоядерный реактор. Источник — ITER tokamak, лицензия: https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/

Людям, далеким от науки и технологий, это ничего не скажет. Но если учесть, что термоядерный синтез называют следующим этапом развития ядерной энергетики ― более эффективным и образующим меньше отходов, чем деление атомов на АЭС, а ученым никогда раньше не удавалось в ходе реакции получить больше энергии, чем было затрачено, то эксперимент американских ученых выглядит очень многообещающим. 

А если принять во внимание, что китайские ученые из Юго-Западного института физики Китайской национальной ядерной корпорации недавно изготовили первую стеновую панель для Международного термоядерного экспериментального реактора (МТЭР), выдерживающую температуру 100 млн °С, то становится очевидным, что прорыв в термоядерной энергетике не за горами.

Летающее такси вызывали?

В уходящем году производители нового вида транспортных средств ― eVTOL (устройство с электрической тягой, вертикальным взлетом и посадкой) ― стали еще ближе к их повсеместному внедрению. 

Китайская компания XPeng представила в Дубае прототип своего аэротакси X2. При собственном весе устройства равном 560 кг, аппарат берет на борт еще 200 кг и может находиться в воздухе 35 минут, перемещаясь со скоростью до 130 км/час, достигая максимальной высоты 975 метров.

При этом XPeng — лишь одна из более чем десятка компаний, конкурирующих на новом рынке eVTOL, таких как Joby Aviation Inc, Vertical Aerospace Ltd и другие. Некоторых из них поддерживают известные производители наземных и воздушных транспортных средств, включая Toyota Motor Corp или Delta Air Lines.

Воздушное такси evtol. Источник — evtol

Как считает гендиректор одного из разработчиков Archer Aviation Inc Адам Гольдштейн, отрасль уже к 2030 году может испытывать спрос на тысячу eVTOL в год.

Но это еще не все. Возможно, именно сейчас где-то в малонаселенных районах США пилоты NASA испытывают экспериментальный самолет Lockheed Martin X-59 QueSST, способный преодолеть звуковой барьер без воздушных ударов. Если испытания увенчаются успехом, новая технология позволит вернуть на рынок авиаперевозок сверхзвуковые пассажирские самолеты, запрещенные полвека назад из-за высокой шумности. 

Гонка за бессмертием

2022 год принес очень много перспективных медицинских открытий. Так, ученым из Исследовательского института Скриппса (Калифорния, США) впервые в мире удалось оживить глаз после смерти донора. В перспективе это даст возможность проводить гораздо больше экспериментов на сетчатке глаза, изучая химию зрения, и приблизит науку к пересадке органов зрения.

В Массачусетском технологическом институте (МIT) разработали новый способ измерения движения мышц c помощью магнитов, открывающий путь к созданию нового типа бионических протезов и экзоскелетов.

В израильском Университете Бар-Илан научились изготавливать наноалмазы размером в миллионную долю миллиметра, способные точечно доставлять лекарства внутрь организма. Это открывает пусть к созданию нового класса медицинских препаратов.

Университет имени Бар-Илана. Лицензия изображения: https://commons.wikimedia.org/wiki/Commons:GNU_Free_Documentation_License

Контролируют доставку лекарств с помощью лазера, определяющего проникновение наноалмазов под кожу, их местоположение и концентрацию в человеческих тканях.

Наконец, сразу несколько групп ученых в разных уголках планеты работают над новыми технологиями, ускоряющими заживление ран. Наиболее амбициозный из них проект ― Genesis ― предполагает создание к 2030 году искусственной кожи, обладающей всеми свойствами человеческой, но выращенной в лаборатории. 

Год летающих роботов

Технологии развиваются так быстро, что танцующими робособаками уже никого не удивить. Однако в уходящем году исследователи из Вашингтонского университета разработали систему управления, способную создать робота-комара, а швейцарско-испанская группа ученых построила и испытала 700-граммовый орнитоптер (птицевидного робота), который может приземляться на ветку или насест и удерживаться на них, не теряя равновесия. 

В первом случае речь идет о новом классе летающих микророботов, которые могли бы использоваться для поддержки поисково-спасательных экспедиций, инспекций опасных объектов, а возможно, даже для космических миссий. Хотя следует признать, что «комариный робот», все еще превышает по размерам настоящего. 

Modular Hexapod. Источник — biorobotics

Швейцарская инженерная школа Biorobotics Lab совместно с Севильским университетом разработавшая шасси для орнитоптера, также претендует на создание целого отряда птицероботов, пригодных для наблюдений и разведки. Способность перезаряжать батареи, сидя на крыше или на дереве, делает возможными длительные миссии. Поэтому такие «крылатые» могли бы работать годами.

Вода из воздуха

Доступ к чистой воде имеет огромное значение для жизни и здоровья всего населения планеты. И, возможно, скоро мы сможем приобрести индивидуальный аккумулятор, производящий некоторое количество чистой воды в любое время и в любом месте. Именно над этим работают в Школе инженерии и компьютерных наук Эрика Йонссона Техасского университета.

Представленная учеными платформа позволяет собирать капли воды из воздуха и направлять их по сверхтонким каналам в емкость для хранения, освобождая место для новой порции.

Секретом технологии является скользкая поверхность, созданная после изучения листьев риса и растений кувшиновидной формы, способных улавливать и направлять капли воды, а также пористая поверхность, наполненная специальной жидкостью, обладающей свойством водопоглощения.

На этом список заслуживающих внимания научно-технических достижений 2022 года не исчерпывается.

В Калифорнийском университете и все той же лаборатории Лоуренса Беркли предложили, как сделать эффективной переработку микроэлектроники, разработав биоразлагаемые печатные схемы. Если глобальные корпорации внедрят этот способ, то производство гаджетов окажется дешевле, чем сегодня, а мы избавимся от миллионов тонн токсичных отходов, таких как ртуть, свинец и другие.

Лаборатории Лоуренса Беркли. Источник — flickr, лицензия: https://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/

Огромный потенциал имеет и технология беспроводной передачи электроэнергии с орбиты прямо на Землю. Над этим работают ученые из разных стран, но ближе всего подошли к решению специалисты из Калифорнийского технологического института

Проектом «Космическая солнечная энергия» (SSPP) занимаются сразу три исследовательские группы. Одна из них разрабатывает сверхлегкие фотоэлектрические элементы, готовые выдержать условия эксплуатации в космосе и совместимые со встроенной системой преобразования и передачи энергии.

Вторая занимается технологией передачи энергии на Землю за счет преобразования постоянного тока в микроволны и передачи их наземным потребителям.  

Третья — изобретает складные, ультратонкие и сверхлегкие космические конструкции для поддержки фотогальваники, а также компоненты, необходимые для преобразования, передачи и направления радиочастотной энергии туда, где она необходима.

Основной единицей системы сбора энергии является плитка размером 4х4 дюйма (немногим более 10х10 см), которая весит менее 3 грамм. Сотни тысяч таких плиток будут объединены в систему, похожую на ковер-самолет, которая после развертывания на орбите создаст собирающую солнечный свет поверхность площадью 3,5 кв. мили (около 5,6 кв. км).

Возможность передавать энергию прямо из космоса в нужную точку на Земле произведет революцию в энергетике, поскольку многие потребители смогут обойтись без высоковольтных линий и громоздких трансформаторов. Если, конечно, технология докажет свою эффективность и начнется ее распространение. 

«Космическая солнечная энергия» (SSPP). Источник — maxpolyakov

Ну а еще мы писали о том, как искусственный интеллект участвует в разработке самого эффективного и экологически чистого топлива, электрических проводниках, которые позволят превратить нашу одежду в гаджеты, покрытии для отслеживания прочности, наносимом на ответственные участки мостов и строительных конструкций, и других изобретениях 2022 года. (Если пропустили ― читайте материалы из категории Хроники Джи на нашем сайте и будьте в курсе передовых технологий и разработок!)

Несмотря на то, что этот год был очень сложным и драматичным, наука и технологии продолжают идти вперед, не останавливаясь, радуя и вдохновляя своих фанатов.