Куда двигаются мировая наука и технологии

30.12.2015



В конце года ведущие научные и научно-популярные журналы соревнуются в том, чтобы познакомить читателей со списком «открытий года» и напомнить им о самых интересных событиях в науке. И если взглянуть на эти списки, то безусловно, можно увидеть очень интересные работы, многие из которых, однако, обладают одним небольшим недостатком – они не очень наглядны. И в эти списки, к сожалению не попадают «изделия», которые показывают, что мировая технологическая и научная мысль рвутся вперед семимильными шагами. Что роботы уже не косорукие громилы, а пугающие болезни лечатся, что ранец «супермена» совсем не фантастика, а в космос успешно «летают» не только государства, и наконец, что экспериментальный реактор ИТЭР, может быть, не есть венец человеческой «термоядерной» мысли. STRF представляет изобретения, которые с высокой вероятностью сформируют в недалеком будущем вектор развития для своих областей.

В самом деле, одной из ключевых проблем в области разработки манипуляторов для роботов будущего остается создание таких систем, которые смогут бережно, но надежно захватывать самые мелкие предметы разных форм, не требуя перепрограмирования и подбора сложных алгоритмов.

Versaball Gripper решает проблему одним остроумным движением: манипулятор представляет собой аналог мягкого «антистрессового» мячика.

Versaball Gripper представляет собой установленную на стреле герметичную полимерную сферу, заполненный воздухом, давление которого контролируется с высокой точностью и в широких пределах: на CES 2015 разработчики показали не только возможность осторожно захватить им шарик для пинг-понга, но и точное выстреливание им по цели, попав в пластиковый стаканчик с расстояния более 2 м. Сейчас Empire Robotics уже предлагает компактные наборы Versaball Gripper с захватами диаметром 9 или 16,5 см, способными манипулировать грузами массой до 600 и до 3500 г, соответственно. Пока что комплекты предназначены исключительно для исследовательских и роботехнических лабораторий, но и более практическое применение оригинальной новинки не за горами.

Медицина. Победа над Эболой

В апреле медики сообщили о предварительном успехе испытаний вакцины против геморрагической лихорадки Эбола, проводившихся в Гвинее. Препарат rVSV-ZEBOV содержит ослабленные копии вируса, способные продуцировать один из его белков. В ходе клинических испытаний отрабатывались также перспективные варианты массовой вакцинации, с прививанием всех людей, контактировавших с больными, а также тех, кто контактировал с контактировавшими, как немедленным, так и три недели спустя.

Было показано, что в результате немедленной вакцинации формируется практически полная защита от этого опасного заболевания. rVSV-ZEBOV против вируса Эбола разработана в Канаде, лицензию на ее выпуск получили фармацевтические компании NewLink Genetics и Merck.

Однако работа над вакциной закончилась немного позднее, чем следовало: эпидемия лихорадки Эбола в Западной Африке унесла жизни более 11 тыс. человек, была признана ВОЗ угрозой мирового масштаба – и практически нейтрализована. Начиная с сентября 2015 года в мире насчитывается лишь несколько сотен случаев новых заражений и всего пять летальных исходов. Эта победа стала результатом скоординированных усилий медиков и эпидемиологов всего мира. Под руководством международных врачебных организаций, включая ВОЗ и «Врачи без границ», была организована отправка в охваченные эпидемией страны опытных специалистов, оборудования и медикаментов. Налажена работа по организации эпиднадзора, карантина и просвещению местного населения, обеспечена логистика вплоть до безопасности захоронений. Разработкой вакцины параллельно занимались десятки лабораторий. Потрясающий пример успешной и хорошо скоординированной кооперации специалистов разных стран – и с быстрым результатом.

Транспорт. Ховерборды и джетпаки

В мае инженер из Канады Каталин Дуру (Katalin Duru) установил рекорд полета на ховерборде – транспортном средстве и спортивном снаряде, похожим на скейтборд, левитирующий над опорой на небольшой высоте. Ховерборд Дуру парил за счет работы пары вращающихся роторов, тогда как вариант американского стартапа Hendo левитирует с использованием мощных магнитов.

Ховерборд на роторах

Продемонстрировав действующий прототип еще в 2014 году, в августе 2015-го разработчики Hendo объявили о завершении акции по сбору 250 тыс. инвестиций, необходимых для дальнейшей работе над проектом. И в том же месяце японский автопроизводитель Toyota Motor, выступая под маркой Lexus, представил первый полноценный действующий ховерборд Slide, левитирующий над тонким ферромагнитным покрытием за счет скрытых в нем блоков высокотемпературного сверхпроводника (YBCO), охлаждаемого жидким азотом.

Hoverboard Slide

Заметными успехами в 2015 году могут похвастаться и создатели другого фантастического «экстремального транспорта» – реактивных летательных ранцев.

В начале декабря новозеландская компания Martin Aircraft провела ряд эффектных демонстраций своего аппарата Martin Jetpack, оснащенного парой скрытых в кольцевых каналах роторов, которые приводятся в движение бензиновым двигателем. Скорость полета оператора Martin Jetpack может достигать 100 км/ч, а высота – 2,5 км, при полном баке он способен удерживать человека и груз массой до 120 кг в течение 45 минут. Ожидается, что в будущем году Martin Jetpack поступит в свободную продажу по цене порядка 150 тыс. долларов за штуку. Компания сообщает, что уже заключила три крупных контракта на поставку в общей сложности 100 джетпаков и 20 симуляторов для обучения их пилотов.

Материаловедение. Немокнущий бетон

В сентябре со своей новинкой прогремела компания Tarmac: разработанное ее специалистами дорожное покрытие Topmix Permeable почти гарантированно избавит улицы от луж, которые заметно снижают безопасность движения во время дождя.

На представленном компанией видеоролике более 4 т воды, вылитые на поверхность дороги, исчезают буквально на глазах, просачиваясь сквозь бетон примерно за минуту.

Topmix Permeable представляет собой многослойное покрытие, верхний слой которого состоит из специальной марки бетона Lafarge Tarmac со множеством пор, сквозь которые вода легко просачивается ниже. Следом прокладывается слой гравия и, наконец, прокладка водопроницаемого грунта.

«Ненасытный» до воды бетон

Разработчики из Tarmac отмечают, что в жару избыток воды сможет испаряться сквозь пористую поверхность, что, помимо прочего, будет и дополнительно охлаждать поверхность дороги. С другой стороны, они предостерегают, что для регионов с холодным климатом Topmix Permeable не подойдет: замерзая и превращаясь в лед, вода будет быстро разрушать покрытие. Возможно, это станет одной из причин, по которой не стоит ожидать скоро исчезновения луж на дорогах России. Однако в Великобритании две автостоянки уже обзавелись экспериментальным покрытием на основе «немокнущего» бетона.

Космонавтика. Посадка частной ракеты

В ноябре американской частной космической компании Blue Origin, основанной главой Amazon Джеффом Безосом (Jeff Bezos), впервые удалось благополучно вернуть многоразовую ракету-носитель на землю после запуска и выполнения программы полета.

Частная ракета, возвращающаяся из суборбитального полета

РН New Shepard, названная в честь первого американца, совершившего суборбитальный полет, также поднялась лишь на 100,5 км – лишь на полкилометра выше условной «границы космоса». Развернувшись с помощью двигателей ориентации и раскрыв парашюты, 11-ю минутами спустя после старта она совершила посадку в Техасе. В момент соприкосновения с землей скорость ракеты составляла около 7 км/ч, достаточно безопасно даже для человека, хотя во время будущих пилотируемых полетов капсула с пассажирами будет садиться отдельно.

Глава космической компании SpaceX Илон Маск (Elon Musk) поздравил конкурентов с успехом в своем микроблоге, однако затем целой серией сообщений разъяснил, отчего не считает достижение Blue Origin таким уж значимым. По словам предпринимателя, между суборбитальным полетом многоразовой ракеты и «полноценным» выходом на геостационарную переходную орбиту есть принципиальная разница. Уже в конце декабря SpaceX предприняла третью после двух неудач попытку посадить первую возвращаемую ступень своей «полноценной» космической ракеты Falcon 9-R. На этот раз посадка удалась. Впрочем, в Blue Origin тоже не намерены ограничиваться суборбитальными запусками и продолжают проект более мощного варианта своей многоразовой РН. С успехом New Shepard в 2015 году эта работа получила дополнительный импульс.

Энергетика. Шаги термояда в разные стороны

В декабре в Германии состоялся запуск термоядерного реактора Wendelstein 7-X, разработанного физиками совместно с суперкомпьютером: просчитать форму, которая позволяет ему удерживать закрученный 5,5-метровый сгусток раскаленной плазмы, без помощи сверхмощной вычислительной техники было бы невозможно. Строительство стелларатора велось с 2005 г., а «первая плазма» получена лишь в 2015-м – впрочем, задача выработки энергии перед авторами Wendelstein 7-X не стоит. Целью проекта является исследование плазмы и возможностей стеллараторов в качестве перспективных реакторов для проведения контролируемого термоядерного синтеза. И, возможно, популяризация этого направления:

Принципы работы стелларатора

Успешно прошел год и для американских разработчиков, трудящихся над еще одним «альтернативным» видом термоядерных реакторов. В августе, после некоторых неудач предыдущих лет, система с обращенным магнитным полем Tri Alpha сумела выйти на стационарный режим удержания плазмы и поддерживала раскаленный до 10 млн °C сгусток в течение 5 мс – пока не закончилась необходимая для этого энергия. Это позволило авторам проекта Tri Alpha отчитаться перед инвесторами и получить 300 млн долларов на выполнение следующего этапа работ. Теоретически, системы с обращенным магнитным полем могут оказаться более эффективны с точки зрения получения «чистой» термоядерной энергии – и уж точно более компактны, чем токамаки. Но это покажет лишь будущее.

Одна из последних новостей уходящего года касается фотонного компьютера. В этой области трудится огромное количество ученых, и регулярно появляются статьи (в частности и российские), в которых говорится о создании нового материала или модели устройства с передачей сигналов с помощью фотонов, а не электронов. Преимуществом такого компьютера является высочайшее быстродействие – на один или несколько порядков – по сравнению с обычными. И вот, на днях в журнале Nature, сообщается о создании процессора с низкими энергозатратами и работающего одновременно с помощью фотонов инфракрасного спектра и электронов.

По словам авторов разработки, это первый процессор такого рода в мире, он состоит из 70 миллионов транзисторов и 850 оптических устройств ввода-вывода. Пропускная способность процессора – 300 Гб в секунду, что превышает современные лучшие аналоги в 10-50 раз, отмечается на сайте университета Колорадо. Прикладной характер данной разработки, в частности подтверждает то, что под нее уже создано два стартапа, которые планируют создать образцы, годные для коммерческого применения уже через два года.

 

Подразделы

Объявления

©РАН 2019