Новое в науке и технике США

Опубликовано 30.06.2024
Олег Фиговский   |   просмотров - 197,   комментариев - 1
Новое в науке и технике США

Академик Олег Фиговский (Израиль)

Торговая война США против Китая набирает обороты. В секторе полупроводников запретительные санкции США вынуждают Китай создавать независимые производства, что пугает американцев. Тренд на обострение санкций в секторе полупроводников в 2024 году, несомненно, продолжится. 2024 год принесет повсеместное внедрение ИИ, а также станет поворотным для сферы кибербезопасности из-за внедрения новых алгоритмов шифрования данных. Консалтинговая фирма в области технологий GP Bullhound предсказывает, что 2024 год станет годом искусственного интеллекта и технологии, которые начнут играть центральную роль в формировании будущего технологической отрасли. Аналитики Air Street Capital соглашаются, что самообучающиеся ИИ-агенты уже в 2024 году смогут выполнять сложные задачи — разрабатывать игры, решать задачи в науке и т.д. Аналитики Forrester предсказывают, что в 2024 году ведущие компании будут трансформировать процессы автоматизации, учитывая потенциал искусственного интеллекта. Так, решения, основанные на больших языковых моделях, будут выступать в роли автономных помощников или цифровых коллег, а также применяться в тех рабочих процессах, где требуется оперативность. Как ожидается, 2024 год станет периодом начала широкого внедрения алгоритмов пост-квантового шифрования. Эти алгоритмы позволят защитить данные от потенциальных атак с использованием вычислений квантовых компьютеров. NIST (Национальный институт стандартов и технологий США) объявил, что в 2024 году первые три таких алгоритма будут готовы к массовому использованию.

Следователи комитета сената США по внутренней безопасности и правительственным делам обнаружили, что в российской армии продолжают использовать американские технологии, несмотря на введенные санкции, заявил глава подкомитета группы по расследованиям сенатор-демократ от штата Коннектикут Ричард Блюменталь. Блюменталь в этом году побывал на Украине, где ему передали данные, фиксирующие использование 211 полупроводников, чипов и других технологий производства США в ракетах и другом военном оборудовании России. По словам сенатора, за производство 87 из этих компонентов отвечают четыре ведущие американских технологических компании: AMD, Analog Devices (ADI), Intel и Texas Instruments.

Объем оборонного рынка США оценивается в 617,29 млрд долларов США в 2024 году и, как ожидается, достигнет 651,16 млрд долларов США к 2032 году, при этом среднегодовой темп роста составит 0,67% в течение прогнозируемого периода (2024-2032 гг.). В Соединенных Штатах военные расходы считаются вторым по величине ассигнованием в федеральном бюджете после социального обеспечения. Расходы страны на оборону превышают совокупные расходы на оборону таких стран, как Китай, Саудовская Аравия, Россия, Великобритания, Индия, Франция, Япония, Германия и Южная Корея. Ожидается, что растущие инвестиции в разработку передовых технологий, таких как технологии аддитивного производства для бронежилетов, оружия направленной энергии и искусственных технологий для поддержки вооруженных сил, предоставят возможности для будущего роста. Ожидается, что в течение прогнозируемого периода сегмент ВВС переживет значительный рост на оборонном рынке США благодаря различным планам закупок для замены устаревших боевых самолетов и новых беспилотных летательных аппаратов. ВВС США — самые мощные и сильные военно-воздушные силы в мире. Ожидается, что благодаря крупным инициативам в области закупок, а также перспективным планам ВВС США, спрос в сегменте ВВС оборонного рынка США будет расти значительными темпами в течение прогнозируемого периода. На рынке есть несколько игроков, которые поддерживают оборонный рынок США. Тем не менее, Lockheed Martin Corporation, The Boeing Company, Raytheon Technologies Corporation, General Dynamics Corporation и Northrop Grumman Corporation являются некоторыми видными игроками, которые, как ожидается, будут владеть значительной долей.

Школа летчиков-испытателей ВВС США и Агентство перспективных исследовательских проектов Пентагона (DARPA) объявили о прорыве в области внедрения искусственного интеллекта (ИИ) в боевой авиации. Об этом сообщается на сайте базы ВВС США «Эдвардс». В подтверждение своим словам ВВС США и DARPA сообщили, что их разработки стали финалистами премии Роберта Коллиера — престижной награды, вручаемой за инновации в аэрокосмической индустрии. Разработчики сообщили, что менее чем за год они прошли путь от начальной установки ИИ в бортовые системы X-62A до первых тестовых сражений искусственного интеллекта и живых пилотов. В тестовых воздушных боях ИИ, находившийся на борту X-62A VISTA, сражался против пилотируемых самолетов F-16 в небе над базой «Эдвардс». При этом тестировались как оборонительные маневры, так и атаки, при которых самолеты сближались друг с другом на расстояние до 600 метров на скорости 1930 км/ч. «На протяжении десятилетий обсуждался потенциал автономного боя в воздухе, но реальность оставалась далекой мечтой до настоящего момента, — заявил министр ВВС США Фрэнк Кендалл. — В 2023 году Х-62А преодолел один из важнейших барьеров в боевой авиации». Сообщается, что Кендалл вскоре совершит полет на X-62A VISTA, чтобы лично стать свидетелем использования ИИ искусственного интеллекта в смоделированной боевой обстановке в ходе предстоящих испытаний на базе «Эдвардс». В сообщении ВВС говорится, что в боевой авиации машинное обучение исторически было запрещено из-за высоких рисков. Подчеркивается, что пилоты X-62A имеют на борту возможность отключения ИИ — однако прибегать к этой функции им пока не приходилось.

Европейские и североамериканские университеты лидируют в рейтинге QS World Rankings 2024, а Массачусетский технологический институт, имеющий в своём составе институт передовых военных технологий, занимает первое место уже 12-й год подряд. Опубликован ежегодный рейтинг лучших вузов мира QS World University Rankings за 2024 год - и половина первых мест в первой десятке досталась Европе. Ежегодная оценка, которая проводится уже 20-й год, основывается на анализе 17,5 млн. научных работ и экспертных мнениях более 240 тыс. преподавателей и работодателей со всего мира. Первое место в рейтинге уже 12-й год подряд занимает Массачусетский технологический институт (MIT) в Кембридже (США), получивший наивысший общий балл 100. Кембриджский университет (Великобритания) занял второе место с 99,2 баллами, а его местный конкурент Оксфордский университет - третье место с 98,9 баллами. Четвертым в рейтинге стал Гарвардский университет с результатом 98,3 балла, пятым - Стэнфордский университет с 98,1 балла.

Сегодня я хотел бы привести сведения о новых исследованиях и разработках учёных и инженеров США. Так Microsoft выпустила новую модель искусственного интеллекта, Phi-3 Mini. Новинка имеет 3,8 млрд параметров и обучалась на сокращённом наборе данных по сравнению с объёмами, используемыми для больших языковых моделей, таких как GPT-4. Phi-3 Mini уже доступна пользователям на платформах Azure, Hugging Face и Ollama. Интересно, что она не уступает по производительности моделям, которые в 10 раз больше нее. Кроме Phi-3 Mini, Microsoft планирует выпустить модели Phi-3 Small и Phi-3 Medium с 7 и 14 млрд параметрами соответственно. Они определяют количество сложных инструкций, которые модель может обрабатывать. В декабре прошлого года компания выпустила Phi-2, показавшую результаты, сопоставимые с более крупными моделями, например, с Llama 2. Разработчики заявляют, что Phi-3 работает лучше предыдущей версии, предоставляя ответы, которые может дать модель в 10 раз больше её. Эрик Бойд, корпоративный вице-президент по AI платформам Microsoft Azure, утверждает, что Phi-3 Mini по своим возможностям сравнима с такими БЯМ, как GPT-3.5, но гораздо компактнее. По сравнению с более крупными аналогами, маленькие ИИ-модели часто оказываются дешевле в эксплуатации и эффективнее работают на смартфонах и ноутбуках.

Microsoft также разработала модель Orca-Math, которая специализируется на решении математических задач. Сейчас компания формирует отдельную команду для разработки малых и легких ИИ-моделей. Конкуренты Microsoft также интересуются этой нишей: они создают маленькие нейросети для конкретных задач, таких как создание чат-ботов или помощь в программировании. Бойд объясняет, что обучение Phi-3 основывалось на «учебном плане», вдохновлённом детскими сказками, которые обычно читают на ночь — это книги с простым языком и структурой предложений, но обсуждающие важные темы. Для обучения Phi-3 разработчики использовали более чем 3000 слов и создали дополнительные детские книги с помощью больших языковых моделей. Малая модель продолжает развивать умения, полученные предыдущими версиями: если Phi-1 была сфокусирована на программировании, а Phi-2 освоила логическое мышление, то Phi-3 улучшила обе эти способности. Несмотря на наличие общих знаний, семейство моделей Phi-3 не может сравниться по масштабу с GPT-4 или другими большими языковыми моделями, но им это и не нужно: оно призвано выполнять простые задачи на личных устройствах пользователей.

Intel представила новую нейроморфную компьютерную систему Hala Point, которую можно считать самой крупной в мире. Ее установили в Национальной лаборатории Сандия, расположенной в Нью-Мексико. Она имитирует работу человеческого мозга при обработке информации и должна помочь обучать ИИ. Отличительные особенности системы — способность обрабатывать информацию в 50 раз быстрее при энергозатратах в 100 раз меньше по сравнению с традиционными вычислительными системами. Нейроморфные компьютеры, в отличие от традиционных, используют искусственные нейроны и синапсы, позволяющие выполнять множественные операции одновременно. Hala Point может проводить до 20 квадриллионов операций в секунду, потребляя при этом до 2600 Вт энергии. Это делает его сопоставимым с бытовыми приборами по энергопотреблению. «Вычислительная стоимость современных моделей искусственного интеллекта растет неустойчивыми темпами. Отрасли нужны принципиально новые подходы, способные к масштабированию», — сказал Майк Дэвис, директор лаборатории нейроморфных вычислений в Intel Labs.

Процессоры Intel Loihi 2, лежащие в основе Hala Point, позволяют системе поддерживать до 1,15 миллиарда искусственных нейронов и 128 миллиардов синапсов, что приблизительно соответствует мозгу совы или маленькой обезьяны. Исследователи из Национальной лаборатории Сандия планируют использовать Hala Point для решения сложных задач в областях физики устройств, компьютерной архитектуры и информатики. Крейг Виньярд, руководитель группы Hala Point, отметил, что работа с этой системой расширяет возможности лаборатории в сфере вычислительного и научного моделирования. Intel заявляет, что поделится Hala Point со сторонними исследователями для дальнейшего совершенствования технологии нейроморфных вычислений. В ближайшие годы технологический гигант намерен превратить нейроморфные компьютеры из прототипов во флагманские коммерческие продукты.

Ученые из Японии и США раскрыли физический механизм, объясняющий, почему так называемые дефекты, пустоты или вкрапления чужеродных атомов внутри листов двумерного нитрида бора, способны вырабатывать одиночные фотоны с очень широким спектром свойств. Это открытие позволит создать новые типы квантовых однофотонных излучателей, сообщила пресс-служба Городского университета Нью-Йорка (CUNY). «Когда коллеги начали изучать эти дефекты, их замеры показали, что эти структуры излучают фотоны с разными свойствами и энергиями. <…> Нам удалось объединить эти предположительно несовместимые результаты замеров. Если говорить образно, то эти разнородные частицы света оказались разными нотами на одном и том же листе музыки», – пояснил профессор CUNY Габриель Гроссо, чьи слова приводит пресс-служба вуза. Ученые совершили это открытие в ходе опытов с гексагональным нитридом бора (hBN), одной из форм двумерных материалов. Этот материал необычным образом преломляет свет, а также вырабатывает одиночные частицы света в очень узких полосах длин волн и энергий при наличии в нем различных точечных дефектов.

Это свойство делает hBN одним из самых перспективных квантовых материалов, однако его использованию мешало то, что ученые не понимали, как именно возникают одиночные фотоны внутри двумерных листов нитрида бора. Эта проблема осложнялась тем, что большое число экспериментов, проведенных разными группами физиков, указывали на очень разные свойства частиц света, возникающих в схожих по свойствам дефектах. Американские и японские ученые обнаружили, что эти разночтения являются не ошибками замеров, а следствием взаимодействий между особыми гармоническими колебаниями и определенными типами химических связей между атомами бора и азота, которые непосредственно связаны с формированием одиночных частиц света. Как объясняет профессор Гроссо, эти колебания заставляют связи вырабатывать фотоны на разных энергиях и длинах волн подобно музыкальным нотам в разных октавах. Как отмечают исследователи, понимание этого механизма выработки одиночных частиц света позволит создать новые квантовые приборы, использующие гексагональный нитрид бора в качестве источника одиночных частиц света с четко заданными свойствами. Это откроет дорогу для применения двумерных материалов в качестве основы для квантовых систем связи и вычислительных машин, подытожили физики.

Источники одиночных фотонов представляют собой один из самых важных компонентов квантовых вычислительных устройств и систем шифрации данных. Подобные излучатели и датчики частиц необходимы для передачи информации между отдельными компонентами квантового компьютера, а также они используются в работе квантовых сенсоров, в различных научных приборах и в телекоммуникационной отрасли. За последние годы физики и инженеры разработали большое число высококачественных излучателей одиночных фотонов. Все они обладают одним общим недостатком – для их работы необходим внешний источник лазерного излучения, обладающий достаточно крупными размерами. Сейчас ученые пытаются решить эту проблему при помощи двумерных материалов, способных вырабатывать одиночные фотоны без внешнего источника излучения.

Американские ученые создали компактную установку, способную разогреть плазму до температуры в 37 миллионов кельвинов путем пропускания сверхсильного электрического тока через сверхтонкий шнур из плазмы. Разработка упростит создание термоядерных реакторов, сообщили в пресс-службе научного стартапа Zap Energy. «Проведенные нами опыты показывают, что данная технология разогрева плазмы обладает потенциалом для запуска реакций термоядерного синтеза с положительным энергетическим выходом. Даже при очень большой силе тока шнур плазмы продолжал сжиматься и разогреваться до очень высоких температур благодаря стабилизирующему воздействию сдвиговых потоков внутри плазмы», – пояснил главный научный сотрудник Zap Energy Ури Шумлак, чьи слова приводит пресс-служба стартапа.

Исследователи уже много лет работают над созданием альтернативных систем разогрева плазмы для термоядерных реакторов, чья работа основывается на так называемом «пинч-эффекте». Самопроизвольное сжатие тонкого шнура из плазмы под действием магнитных полей, которые возникают при движении сильного электрического тока через этот набор заряженных частиц. Ученые уже много десятилетий пытаются приспособить этот феномен, возникающий в природе во время мощных разрядов молний, для разогрева водородного топлива в термоядерных реакторах. До настоящего времени этому мешало то, что полученная подобным образом плазма живет очень недолго и нагревается до относительно низких температур из-за быстро растущей нестабильности.

Недавно физики обнаружили, что эту дестабилизацию плазменного шнура можно предотвратить, если создать внутри него сразу несколько потоков материи, движущихся с разной скоростью. Опираясь на эту идею, Шумлак и его коллеги создали компактную установку, которая способна разогревать плазму до температур, при которых ядра двух тяжелых изотопов водорода, дейтерия и трития, способны участвовать в термоядерных реакциях. Для проверки работы этой установки ученые подключили ее к ускорителю частиц и проследили за столкновением потока заряженных частиц с плазмой для замера ее температуры, а также изучили, возникают ли нейтроны при возможных термоядерных реакциях внутри прибора. Эти опыты показали, что система разогрела плазму до температуры в 37 млн кельвинов, чего хватило для запуска термоядерных реакций между дейтерием и тритием и формирования потока нейтронов в результате их слияний. По словам исследователей, успешное завершение этих опытов открывает дорогу для создания новых типов термоядерных реакторов в дополнение к уже существующим токамакам, стеллараторам и системам инерциального термоядерного синтеза. Как надеются ученые, эти установки будут значительно более компактными и дешевыми, чем уже существующие системы, сопоставимые по размерам с крупными заводами и спортивными стадионами.

Исследователи США разработали иммунотерапию, позволяющую локализовать убивающие раковые клетки цитокины в опухолях и повысить эффективность лечения. Исследователи из Политехнического университета Вирджинии разработали иммунотерапию для безопасной доставки в раковые клетки цитокинов — небольших белковых молекул, которые активируют иммунную реакцию. Цитокины — мощное и очень эффективное средство для стимулирования иммунитета для уничтожения раковых клеток. Проблема в том, что они настолько сильны, что, свободно перемещаясь по организму, они активируют каждую встреченную иммунную клетку, что может вызвать сверхактивный иммунный ответ и потенциально смертельные побочные эффекты, – Ронг Тонг, соавтор исследования. Исследователи разработали метод, который гарантирует, что цитокины локализуются внутри опухолей, сохраняя при этом структуру молекул и уровни их реактивности. Ученые использовали свой опыт для создания специализированных частиц разного размера, которые способствуют точной доставке лекарств. Эти микрочастицы созданы таким образом, чтобы оставаться локализованными внутри опухоли после введения в организм.

Для терапии ученые прикрепили цитокины к этим новым микрочастицам, ограничивая вред активных молекул для здоровых клеток. При этом закрепленные на частицах биомолекулы сохраняют возможность запускать иммунную систему и рекрутировать иммунные клетки для атаки раковых. Ученые объединили новый метод стимуляции иммунитета с одобренной терапией антителами, которая реактивирует подавленные опухолью иммунные клетки. В исследовании в пробирке и на животных моделях новая терапия показала эффективность для лечения разных типов рака. Исследователи планируют клинические испытания для подтверждения эффективности и безопасности лечения.

Гендиректор Meta Марк Цукерберг сообщил, что компания работает над технологией, которая позволит пользователям управлять устройствами с помощью сигналов мозга. В отличие от Neuralink Илона Маска, для которого требуется мозговой имплантат, технология Meta будет неинвазивной. Нейронные сигналы будут интерпретироваться за счет электромиографии. Решение может быть интегрировано с умными очками дополненной реальности Meta Ray-Ban. Глава компании полагает, что эти футуристические устройства станут доступны широкому кругу потребителей в ближайшие несколько лет и позволят, например, печатать текст силой мысли. О нововведении Цукерберг сообщил во время интервью с технологическим предпринимателем Роберто Никсоном на YouTube. По его словам, новые смарт-браслеты будут использовать электромиографию (ЭМГ) для интерпретации нейронных сигналов, посылаемых в руку, и перевода их в команды устройства.

Цукерберг выразил энтузиазм по поводу потенциала этой технологии. Он сообщил, что компания пока находится в начале пути, поскольку ещё не выпустила первую версию устройства. Говоря о потенциальных приложениях, Цукерберг упомянул, что эти интерфейсы вскоре могут быть интегрированы с умными очками дополненной реальности Meta Ray-Ban. Это улучшит взаимодействие с пользователем за счет возможностей мультимодального искусственного интеллекта. Ранее Цукерберг заявил, что в ближайшие несколько лет нейробраслеты, способные считывать мозговые сигналы, могут стать доступны широкому кругу потребителей. В отличие от устройств, основанных на отслеживании жестов с помощью камер, браслеты с ЭМГ не имеют ограничений. Используя искусственный интеллект, эти гаджеты смогут подстраиваться под индивидуальные особенности каждого пользователя. По словам Цукерберга, с помощью нейробраслета можно будет управлять устройствами, писать тексты и выполнять другие задачи, просто силой мысли.

Конец первой четверти XXI века наглядно показал, что торпеды и противокорабельные ракеты (ПКР) – это далеко не единственные угрозы для надводных кораблей, к ним добавились беспилотные летательные аппараты (БПЛА) и безэкипажные катера (БЭК) – камикадзе. Относительно малоскоростные, с лёгкой, непрочной конструкцией, зачастую имеющие небольшую боевую часть, но дешёвые, способные производиться в огромных количествах, зачастую малозаметные в инфракрасном (ИК) и радиолокационном (РЛ) диапазонах длин волн. Соответственно, возникло как минимум две проблемы в части самообороны надводных кораблей от БПЛА-камикадзе и БЭК-камикадзе.

Первая – это то, что стоимость средства самообороны может превышать стоимость средства нападения, например, когда зенитная управляемая ракета (ЗУР) стоимостью (условно) в миллион долларов США сбивает БПЛА-камикадзе стоимостью в пятьдесят тысяч долларов. Вторая проблема – это ограниченное количество боекомплекта, например, тех же самых ЗУР на борту корабля всего несколько десятков, тогда как атакующих его дешёвых БПЛА-камикадзе может быть на порядок больше. То же самое относится и к наземным силам – у средств противовоздушной обороны (ПВО) просто не хватает ни времени, ни боекомплекта для отражения удара, наносимого роями БПЛА, конечно, если зона перехвата не растянута на тысячи километров, как это было в случае с ударом Ирана по Израилю, и в перехвате не принимают участие одновременно вооружённые силы (ВС) более чем трёх стран.

Уничтожение БПЛА-камикадзе и БЭК-камикадзе «дешёвыми» средствами поражения, например, такими, как малокалиберные скорострельные автоматические пушки и пулемёты возможно до определённого предела, поскольку дальность их применения ограничена, и на конечном участке движения БПЛА-камикадзе и БЭК-камикадзе они просто не будут успевать расстреливать все приближающиеся цели. Пожалуй, в этом плане Иран «впереди планеты всей», с его кораблями, «утыканными» дистанционно-управляемыми модулями вооружения (ДУМВ) – Иран во многом стоит и за концепцией массового строительства и применения БПЛА-камикадзе, неудивительно, что они подготовились и к «симметричному ответу». В свою очередь США и их союзники идут по пути создания оружия на новых физических принципах, в частности, создания оружия направленной энергии. Обычно в качестве такового подразумевается лазерное оружие – и действительно, разработку наземных, корабельных и авиационных боевых лазеров ведёт множество стран и компаний.

С лазерное оружие уже начало тестироваться в реальных боевых условиях, кроме того, британское издание The Telegraph со ссылкой на недавнее заявление главы военного ведомства Великобритании Гранта Шэппса сообщило, что существует вероятность отправки на Украину боевого лазерного комплекса DragonFire, предназначенного для вооружения кораблей королевского флота и проходящего в настоящее время испытания. Однако понятие «оружие направленной энергии» одними лазерами не исчерпывается, существует ещё одно направление – микроволновое оружия, о нём мы сегодня и поговорим. Микроволновое оружие в чём-то схоже с лазерным оружием, но во многом от него отличается. Как и лазерное оружие, микроволновое оружие не имеет физических боеприпасов, поражение цели осуществляется электромагнитным излучением, однако, если лазерное оружие – это когерентное монохромное излучение оптической (чаще всего инфракрасной) области спектра, то микроволновое оружие – это электромагнитное излучение, скорее всего, миллиметрового или субмиллиметрового диапазона длин волн

Микроволновое оружие не удастся сфокусировать с такой точностью и на такую малую область, как лазерное излучение, поэтому оно в любом случае поражает некую область. Поражающее действие микроволнового оружия основано не на разрушении корпуса цели или каких-либо её рабочих поверхностей, например, рулей или двигателя/движителя, а на выводе из строя электронной начинки цели. Таким образом, «стрелять» из микроволнового оружия по неуправляемым снарядам нет никакого смысла (в отличие от лазерного оружия, начиная с определённой мощности излучения, предположительно, от 50 кВт). В то же время такие цели, как БПЛА, с корпусами, выполненными из пластика или композитов, могут быть весьма уязвимы для микроволнового оружия, поскольку их «нежная» электронная начинка, зачастую выполненная из коммерчески доступных компонентов, не способна выдержать воздействие микроволнового излучения. В простейшем виде микроволновое оружие может представлять собой излучатель электромагнитного излучения – магнетрон требуемой частоты и мощности, а также параболическую антенну для фокусировки электромагнитного излучения. Дальность «стрельбы» тактических образцов микроволнового оружия, скорее всего, будет ограничена несколькими километрами по причине того, что для фокусировки электромагнитного излучения миллиметрового диапазона на большую дальность потребуются слишком крупноразмерные конструкции, хотя, в некоторых источниках говорится о дальности порядка пяти километров.

В то же время применение параболических устройств для фокусировки микроволнового излучения требует высокоскоростных приводов наведения для сопровождения таких «юрких» целей, как малогабаритные БПЛА или БЭК, поэтому, судя по всему, разработки микроволнового оружия смещаются в сторону изделий с фазированной антенной решёткой. Именно по этому пути пошла компания Epirus – создатель микроволнового оружия Leonidas. Компания Epirus была основана в 2018 году в США, в городе Лос-Анджелес, штат Калифорния, с целью разработки и продвижения противодронового оружия, и уже в 2020 году была представлена система микроволнового оружия Leonidas, выполненная на твердотельных нитрид-галлиевых элементах, с электронным наведением луча. По сути, система Leonidas использует технологии радиолокационных станций (РЛС) с активной фазированной антенной решёткой (АФАР).

В ходе испытаний в 2021 году система микроволнового оружия Leonidas сбила все 66 из 66 запущенных дронов-мишеней, а в 2022 году была представлена уже третья, усовершенствованная итерация системы. По словам Эндрю Лоури, генерального директора компании Epirus, их завод может выпускать три или четыре системы Leonidas в месяц. Также Эндрю Лоури заявил, что его компания ведёт переговоры о возможных поставках систем микроволнового оружия Leonidas на Украину для противодействия российским БПЛА-камикадзе типа «Герань-2».

Военно-морские силы (ВМС) США также ведут разработки микроволнового оружия. Под разными наименованиями программа создания микроволнового оружия идёт ещё с 1997 года, в настоящее время программа имеет название METEOR HPM (high-powered microwave – микроволновое излучение высокой мощности) – ранее программа микроволнового оружия для ВМС США носила название REDCAT. По данным из открытых источников, атаки йеменских хуситов на корабли ВМС США в Аденском заливе и Красном море, осуществляемые с помощью БПЛК-камикадзе и БЭК-камикадзе, способствовали повышению интереса к программам создания и развёртывания оружия направленной энергии. Косвенно это говорит о том, что в США понимают, их способность по отражению атак хуситов основана на подавляющем превосходстве в количестве кораблей, самолётов и вертолётов, в случае атаки, осуществляемой более серьёзным противником, отразить удар нескольких сотен дронов, атакующих одновременно, будет крайне проблематично. Согласно открытому бюджету ВМС США на 2025 год развёртывание первого прототипа микроволнового оружия по программе METEOR HPM запланировано на 2026 год.

Для каких целей микроволновое оружие представляет угрозу? В первую очередь это малоразмерные БПЛА, выполненные на базе коммерческих технологий, например, FPV-дроны, ставшие чуть ли не основным оружием на линии боевого соприкосновения (ЛБС) на Украине. Скорее всего, подвержены воздействию микроволнового оружия и более серьёзные изделия, например, БПЛА-камикадзе семейства «Ланцет». Вряд ли в зоне дальности поражения микроволнового оружия смогут работать БПЛА-бомбардировщики типа «Баба-Яга» – их рабочая высота составляет порядка полукилометра, и, скорее всего, они окажутся в зоне досягаемости микроволнового излучения. Можно предположить, что микроволновое оружие будет оказывать ограниченное воздействие на высокоскоростные низколетящие боеприпасы, такие как крылатые ракеты (КР). Скорее всего, всё будет зависеть от дальности и рельефа местности, над которыми будет пролетать КР, а также где будет расположено микроволновое оружие, в каких-то случаях удастся обеспечить поражение КР, в каких-то нет.

Потенциально способы защиты от микроволнового оружия существуют, даже для FPV-дронов, однако не все из них стоит обсуждать открыто. Но, например, для БПЛА-камикадзе большой дальности типа «Герань-2» может быть создано металлизированное покрытие, полностью исключающее проникновение микроволнового излучения через обшивку, открытым останется только небольшое пространство в верхней части корпуса, необходимое для работы приёмника сигналов ГЛОНАСС. Однако микроволновое оружие вряд ли обеспечит такой сильный и быстрый нагрев цели, чтобы полностью уничтожить-испарить металлизированное покрытие, по крайней мере, на расстоянии в несколько сотен метров и более. Поэтому условный БПЛА-камикадзе типа «Герань-2» с металлизированным покрытием корпуса, скорее всего, зону действия микроволнового оружия преодолеет и цель поразит, однако надо понимать, что на экранах радаров такой БПЛА будет виден гораздо лучше, нежели обычный, незащищённый БПЛА-камикадзе типа «Герань-2». Микроволновое оружие, как и лазерное, стремительно движется к поступлению на вооружение сухопутных войск и ВМС США, а возможно, что и других стран – это фактор, который необходимо учитывать уже сейчас при разработке перспективных и модернизации существующих образцов вооружений.

Тороидальная установка, или токамак — один из ведущих методов решения задачи удержания плазмы для достижения условий управляемого термоядерного синтеза. Однако применение этого метода сталкивается с рядом проблем. Одну из них — появление краевых локализованных мод — ученые из Принстонской лаборатории физики плазмы предложили решить при помощи нового сочетания методов управления плазмой на основе двух уже существующих подходов: EECD и RMP. Оно позволяет избежать незапланированного окончания термоядерной реакции в токамаках, которое может повредить реактор. EECD, или электрон-циклотронное поддержания тока используется в экспериментах по магнитному удержанию токов плазмы. Применение RMP, или резонансных магнитных пертурбаций обеспечивает намеренное включение в плазму небольших, контролируемых магнитных помех. Новый метод ученых из Принстонской лаборатории при Министерстве энергетики США объединяет их. Магнитные поля, которыми удерживается плазма внутри токамаков, напоминают веревку. RMP вплетаются в нее, создавая так называемые магнитные островки овальной формы. Как правило, они являются нежелательными элементами в плазме, поскольку, если становятся слишком большими, разрывают на части плазму. Но в экспериментальных условиях от них есть польза.

Создание в плазме резонансных магнитных пертурбаций достаточно большого размера — трудная задача. Решать ее помогает EECD, делая весь процесс более управляемым и стабильным. «Считается, что применение локализованного EECD на краях плазмы рискованное дело, потому что микроволны могут повредить компоненты камеры, — сказал Ху Цимин, ведущий автор исследования. — Мы показали, что это выполнимо, и продемонстрировали гибкость подхода. Он может открыть пути к разработке будущих устройств». Сочетание двух методов повышает стабильность и управляемость, важнейшие характеристики получения энергии реакцией термоядерного синтеза. На практике это может дать снижение стоимости производства термоядерной энергии в коммерческих устройствах, создать которые человечество стремится уже несколько десятков лет.

Инженеры Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США предложили способ, который поможет будущим колонизаторам Луны и их технике противостоять опасной лунной пыли. Речь идет об электродинамическом пылезащитном экране, чем-то напоминающем работу метлы. К концу десятилетия американцы собираются снова высадиться на Луну. Астронавты попытаются сделать это во время третьей миссии программы Artemis («Артемида»). После 2030 года на поверхности земного спутника NASA планирует построить лунную базу (все та же программа «Артемида») и там обосноваться. Однако, прежде чем воплотить в жизнь такие идеи, инженерам необходимо решить проблему лунной пыли. У Луны нет атмосферы, которая защищала бы ее от метеоритов. Поэтому поверхность там постоянно бомбардируют метеориты, даже относительно маленькие. Миллионы лет эти микрометеориты ударяются о поверхность, раскаляют и разбивают минеральные породы в мельчайшие частицы (пыль), до нескольких микрометров в диаметре.

Поскольку на Луне нет ни кислорода, ни ветра, ни дождей, ни рек (полноценная атмосфера там отсутствует), эти частицы «не изнашиваются» и не растворяются, из-за чего имеют острые, похожие на стекло, грани, которые делают их чрезвычайно абразивными. Иными словами, на Луне колонизаторы столкнутся с облаками острых осколков, способных повредить не только оборудование и технику, но и скафандры, даже проникнуть внутрь них. Напомним, в 1970-х годах, во время полетов американцев на Луну, такая проблема уже возникала: скафандры начинали понемногу терять герметичность после первого выхода, пыль наводнила посадочный модуль и создавала затруднения с дыханием у астронавтов. Кроме того, чрезвычайная «сухость» на Луне и постоянное космическое излучение создают электростатический заряд на частицах, поэтому они прилипают к скафандрам, ботинкам, солнечным батареям и приборам. На поверхности приборов, покрытых пылью, резко возрастает поглощение солнечного излучения, это может обернуться перегревом.

Инженеры NASA и других космических агентств, в том числе частных компаний, давно пытаются найти способ, который помог бы разрешить проблему лунной пыли. Накануне специалисты американского космического агентства рассказали о своей технологии Electrodynamic Dust Shield (EDS), позволяющей обезопасить астронавтов и их технику от влияния пыли. В EDS используются прозрачные электроды для создания электрического поля, которое движется как волна. Это создает неравномерное поле вокруг статически заряженных пылинок, которое заставляет частицы двигаться так, будто их метет невидимая метла. EDS может поднимать и удалять статически заряженные частицы с поверхностей различных предметов — от радиаторов, солнечных панелей и объективов камер до скафандров, ботинок и шлемов.

Специалисты NASA протестировали свою технологию в вакуумной камере с имитацией лунной пыли, а после отправили на МКС для испытаний на орбите. Отметим, что EDS уже применяли в полевых условиях — во время миссии IM-1 по доставке посадочного модуля Nova-C на поверхность Луны. Эта технология защищала от пыли линзы отделяемой камеры EagleCam, которая была успешно сброшена с посадочного аппарата Odysseus частной американской компании Intuitive Machines. В NASA надеются, что после всех испытаний EDS можно будет применять в пилотируемых миссиях программы «Артемида» для защиты приборов и скафандров астронавтов. В агентстве подчеркнули, что эта технология годится не только для использования вне среды обитания, но и внутри баз, машин и другой техники. По мнению ряда специалистов, EDS пока лучшее, что есть у ученых для борьбы с лунной пылью.

Инженеры из США разработали инновационный метод 3D-печати VIPS-3DP, обещающий сделать аддитивное производство дешевле. Технология позволяет изготавливать объекты из одного или нескольких материалов, в том числе, из металлов, экономичнее и проще, по сравнению с современными аналогами. Разработчики — специалисты Университета Флориды — назвали свой изобретение «индуцированной паром трехмерной печатью с разделением фаз». Она основана на особых, экологически чистых полимерных «чернилах», в которые могут быть добавлены частицы металла или керамики. При печати в зону печати выделяется нерастворяющий пар, от которого жидкий компонент чернил застывает, превращаясь в твердое тело. Процесс этот позволяет инженерам печатать объекты из различных видов материалов с разным, заданным уровнем пористости. Созданные таким методом изделия будут востребованы в медицине и аэрокосмической промышленности. «Это многообещающий способ производства металлических изделий, требующих различного уровня пористости, — сказал Марк Сол-Грас, один из исследователей. — Хороший пример — искусственная костная ткань. Мы можем напечатать имплант с подходящей пористостью, чтобы он мог образовать одно целое с расположенными вокруг человеческими клетками». Помимо того, что метод VIPS-3DP требует меньше вложений в инфраструктуру, он расходует меньше электроэнергии и не использует материалы, загрязняющие окружающую среду. Изобретатели уже запатентовали свою технологию и получили финансирование от федеральных агентств, в частности, Национального научного фонда и Министерства энергетики США.

Это лишь небольшая часть Американских исследований и разработок, выполненных только в апреле 2024 года. 


Комментарии:

Цитировать Имя
Станислав Ордин, 30.06.2024 22:53:43
Большое спасибо, Олег - прочитал на одном дыхании.
Прекрасная база данных, отражающая активную, хорошо организованную деятельность прагматичных американцев.
Но она же и отражает, что пока Илоны Маски вместо Нокола Тесла, то вся надежда на прогресс только и остаётся, что на Искусственный Интеллект, который быстрее человека перекладывает старые кубики.
Так в тех же Токамаках исследователям не до ПОНИМАНИЯ Магнитного Поля, а лишь до использования и уровне традиционного (Декартовского) понимания
Вот мне и приходится пока в одиночку исправлять (а вернее писать/строить) ЭЛЕМЕНТАРНУЮ Физику Магнитного Поля. А научный официоз, не только в Российском склепе Науки, но и в тех же Штатах, страшится и дистанцируется. Страшится, так как станет видно, что их "научные звания" ни шиша не стоят. А дистанцируется - т.к. в Чёрную Дыру в трусиках им за это баксы не сунут.