Пятница будущего: о российских проектах, керосине из туалета и запахе новогодней ели

Приветствую! Вчера вышла «Пятница из будущего» с подведением итогов, а сегодня по-настоящему последний выпуск рубрики в 2023 году. Последняя неделя года всегда выпадает на время, когда большая часть мира празднует Рождество, так что не приходится удивляться, что заметный кусок новостной повестки будет отечественного происхождения. «Роскосмос» поделился информацией о планах по строительству орбитальной станции РОС и по созданию двигателя на перекиси водорода, в Новосибирске стартует проект по новым исследованиям плазмы, который должен заложить основы для термоядерных реакторов, а в МАИ разработали методику, как с помощью дрона найти обрыв в подземном кабеле. Тем временем в КНР запустили серийное производство электромобилей с натриевыми батареями, а LG представила робота-охранника для дома. В НАСА изучают возможность отправить в космос роботов-андроидов, а также создать прыгающие зонды для изучения гравитации на космических телах. Британские ученые предложили закрывать 5% потребности страны в авиационном керосине за счет переработки, а американские установили, что свежесрубленную ель не стоит приносить в дом. Далее обо всем в подробностях.

Table of Contents

• Новый российский проект исследования плазмы
• Дрон для поиска повреждений подземных кабелей
• Подробности и сроки станции РОС
• Российский двигатель на перекиси водорода
• Прыгающие зонды для замеров гравитации
• Андроиды полетят в космос
• Робот-охранник для управления умным домом
• Автомобили с натриевыми батареями пошли в серию
• Авиационный керосин из домашнего туалета
• Влияние новогодней ели на воздух в доме

Новый российский проект исследования плазмы

Ученые из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера (ИЯФ) СО РАН в Новосибирске представили эскизный проект газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ) — нового поколения устройств для исследования плазмы, которое должно помочь в разработке термоядерного реактора. ГДМЛ должна быть построена в 2025-2030 гг., на что запланирован бюджет более 10 млрд рублей. Газодинамическая ловушка — установка, удерживающая плазму в магнитном поле и позволяющая создавать оптимальную термоядерную реакцию. Предполагается, что в результате использования установки ученые смогут исследовать плазму с температурой до 150 млн градусов, т.е. участвующие в термоядерном синтезе частицы будут обладать энергией около 15 килоэлектронвольт. На основе экспериментальной установки в дальнейшем возможно создание экономичного и экологичного термоядерного реактора на основе магнитных ловушек открытого типа. Длина газодинамической ловушки составит 30 метров, магнитное поле — 1,5 тесла в центре и 20 тесла в пробках. В стартовой конфигурации магнито-вакуумная система установки будет включать в себя центральную секцию с сильными магнитными пробками и расширители, предназначенные для размещения приемников плазмы. Нагрев плазмы будет осуществляться за счет инжекции мощных пучков нейтральных частиц и дополнительного введения СВЧ-мощности.

Дрон для поиска повреждений подземных кабелей

Если общемировой проблемой являются повреждения подводных коммуникационных и энергетических кабелей, то для России как для большой сухопутной страны большей проблемой представляется повреждение кабелей подземных. И значительную часть времени и сил соответствующие службы тратят на поиск места повреждения. Решить такую проблему на протяженных подземных линиях с помощью дронов предлагает коллектив специалистов МАИ и Военной академии Ракетных войск стратегического назначения. Для обнаружения места повреждения кабеля на линию электропередачи подается ток повышенной частоты в 1 024 кГц, после чего беспилотный летательный аппарат совершает пролет над линией и фиксирует значение индукционного наведенного поля на определенной высоте. Дрон будет следовать в точности вдоль кабеля без помощи оператора. В месте повреждения аппарат зафиксирует значение наведенного поля, в десятки раз превышающее изначальное, подаст сигнал оператору о наличии неисправности и сбросит на землю специальный светодиодный маячок, оснащенный GPS-меткой для удобства аварийных служб. Эта технология подходит и для обнаружения короткого замыкания или нарушения целостности изоляции кабеля, что позволит заранее предсказывать аварийные ситуации, выявляя дефекты на ранней стадии. Метод уже был опробован на одном из объектов в Ивановской области, продемонстрировав свою работоспособность. Авторы проекта рассчитывают, что в ближайшее время технология будет распространена на всю страну, что упростит обслуживание кабельных линий и ускорит устранение аварий на них.

Подробности и сроки станции РОС

Во время подведения итогов успешного для «Роскосмоса» 2023 года руководство госкомпании сообщило ряд интересных фактов о планирующейся российской орбитальной станции РОС. О том, что Россия выходит из проекта МКС и будет строить свою собственную станцию, известно уже давно, но только с осени нынешнего года проект стал обрастать подробностями. Теперь вот появилась информация о том, что вывод ее элементов на орбиту фактически начнется в 2027 году. Первым отправится научно-энергетический модуль, за ним в 2028 году последуют узловой и шлюзовой модули, а еще годом позднее на орбите появится и базовый модуль. На этом будет завершен первый этап строительства. К сожалению, из этого списка модулей не совсем понятно, какой модуль можно будет считать ядром, но интересна другая информация. «Ядро» станции РОС не будет каким-то постоянным, хотя в его конструкции предусмотрена максимальная надежность и ремонтопригодность, дабы срок службы превышал целевые модули. Архитектура проекта задумана таким образом, что при устаревании или еще каких-то проблемах с ядром оно может быть заменено. Для этого потребуется на одном из остающихся на орбите модулей «нарастить» новое ядро станции, после чего вокруг него может быть пересобрана вся РОС, а ставший ненужным старый модуль будет сведен с орбиты и затоплен. Что касается второго этапа строительства, то он, очевидно, должен начаться не ранее 2030 года, и в ходе него на орбиту будут выведены целевые модули, включая уникальный вариант, способный отделяться и совершать самостоятельные полеты вокруг станции.

Российский двигатель на перекиси водорода

В Научно-исследовательском институте машиностроения «Роскосмос» приступил к испытаниям нового ракетного двигателя на перекиси водорода для перспективного пилотируемого космического корабля. 85% перекись водорода — абсолютно новый вид топлива для НИИМаш, так что очень скорых результатов ожидать не приходится. Сам двигатель разработан Ракетно-космической корпорацией «Энергия» имени С.П. Королева. Сейчас проводятся доводочные испытания и одновременно изготавливаются двигатели для комплектации огневого макета системы исполнительных органов спуска и других макетов. К сожалению, самого интересного — подробностей о том, что за «пилотируемый возвращаемый космический корабль» разрабатывается «Роскосмосом», — в сообщении нет. Можно предположить, что это многострадальный «Орел» или «Федерация», но статус этого проекта, у которого первый полет плавно сместился с 2015 на 2028 или 2029 год, непонятен. Вероятно, разработка нового двигателя могла также повлиять на смещение сроков вправо, но в любом случае с интересом будем ждать новых сведений о проекте.

Прыгающие зонды для замеров гравитации

Инженеры НАСА предложили принципиально новый способ замеров гравитации на малых космических телах. Проект Gravity Poppers, разработанный инженерами Университета Колорадо и Лаборатории реактивного движения НАСА, предполагает отказаться от традиционных методов, таких как радиолокационная томография, сейсмическая визуализация и гравиметрия. Вместо этого предлагается посылать к исследуемому телу материнский орбитальный корабль, который будет нести рой малых кораблей-зондов. Эти зонды высаживаются на поверхность исследуемого объекта, после чего по команде в различное время с различной силой отталкиваются от него, совершая своеобразные прыжки. Корабль-носитель отслеживает эти прыжки, фиксирует силу, с которой зонд отталкивался, и время, потребовавшееся на возвращение к точке старта. Сами зонды при этом максимально примитивны, даже передача информации предполагается просто за счет встроенных в них светодиодов, которые будет наблюдать материнский орбитальный модуль. Таким образом, зондов можно взять много и получить довольно точную карту гравитации исследуемого объекта (астероида, кометы или спутника), которая будет лишена недостатков, характерных для современных методов.

Андроиды полетят в космос

Другая интересная новость от НАСА — это подготовка к отправке на орбиту первых человекоподобных роботов. В качестве первого образца рассматриваются «Валькирия» от самой НАСА и Apollo («Аполлон») от компании Apptronik. «Валькирия» изначально была разработана для работы в местах, пострадавших от стихийных бедствий и иных катастроф, и являет собой довольно внушительную конструкцию высотой в 188 сантиметров в положении стоя и весом в 136 кг. «Аполлон» также изначально был создан для земных и весьма прозаических дел — это складской робот-погрузчик, основное занятие которого — двигать паллеты 22 часа в сутки без перерывов на выходной. Отличительной особенностью является способность робота самостоятельно поменять себе аккумулятор при разряде. Разумеется, обе модели для работы в космосе должны быть модернизированы. К мелкой работе роботы-андроиды приспособлены слабо, но от них и не требуется заменить человека в космосе — предполагается, что робот сможет дополнить экипаж космической станции, выполняя тяжелую работу, требующую большой выносливости или физических сил. На данный момент считается, что первый полет на орбиту робот-андроид сможет совершить не ранее 2025 года.

Робот-охранник для управления умным домом

Пока НАСА планирует отправлять роботов в космос, компания LG предлагает отдать им на откуп координацию работы умного дома и его охрану. Впрочем, если вы решили, что речь о 100-киллограмовых амбалах, которые могут двигать паллеты, то охрана не подразумевается физической. Модель LG Smart Home AI Agent более чем компактная, размером с не самую крупную детскую игрушку, так что охранные функции сводятся к тому, что в отсутствие жильцов робот может патрулировать помещения и обнаруживать открытые окна или невыключенный свет, отправляя владельцу сообщение об обнаруженной проблеме. Основная же задача — быть координационным центром для системы умного дома, собирая воедино информацию от всех устройств, контролируя температуру, влажность и т.п., а также управлять бытовой техникой по заданным алгоритмам или голосовым командам. Как и всякая иная техника 2023 года, Smart Home AI Agent, естественно, использует искусственный интеллект, дабы передвигаться, не налетая на препятствия, обучаться типичным действиям, понимать голосовые команды, отвечать на вопросы и «выражать эмоции через движение». Для этого, помимо экрана, на котором, разумеется, есть анимация, робот получил пару ног с колесами, на которых он и может вертеться. Официальная презентация новинки должна состояться на CES 2024, но уже сейчас понятно, что LG предлагает сделать центр умного дома не просто умной колонкой, а умной колонкой на колесиках. Вероятно, это будет первый серийный робот-дворецкий, хотя пока и весьма далекий от описанных в классической фантастике.

Автомобили с натриевыми батареями пошли в серию

Из практических новинок прошедшей недели еще можно отметить новости из Китая. Компания JAC сообщила, что она запустила серийное производство электромобилей с натриевыми батареями. Модель называется Yttrium «Цветочная фея». Сам автомобиль интереса не представляет — это всего лишь модификация городского электрокара для женщин JAC Yttrium, который уже давно присутствует на рынке и его можно приобрести даже в России (не из официальных поставок, разумеется). Отметить можно лишь более спортивный унисекс-стиль передней части. Примечателен же в нем аккумулятор. Вместо литий-железофосфатных использованы аккумуляторы на ионах натрия от компании Zhongke Hai Sodium. Батарея имеет ячеистую структуру и цилиндрические элементы, что, как заявляется, обеспечивает достаточную безопасность эксплуатации и препятствует самовозгоранию. К сожалению, представители JAC не приводят данных о том, какой запас хода будет иметь «Цветочная фея», но отмечается, что автомобиль чисто городской, для тех, у кого нет больших ежедневных пробегов. Рискну предположить, что даже весьма невеликих показателей Yittrium 3 достичь не удалось, так что проезжает новинка менее 400 километров. Насколько — узнаем в январе, когда начнутся реальные продажи. Пока же отметим, что натриевые аккумуляторы все же пока являются экзотикой, интересной только тем, что они позволяют снизить стоимость электромобиля за счет отказа от дефицитного лития. Цена отказа — еще меньший пробег, чем у большинства электрокаров.

Авиационный керосин из домашнего туалета

Ну и напоследок — пара новостей от британских ученых. Первая — от географически британских ученых, которые не страдают ерундой, а действительно решают важные проблемы, такие как слишком большой углеродный след человечества. Для его уменьшения они придумали инновационный источник пополнения запасов авиационного керосина. Служить им могут отходы человеческой жизнедеятельности. По оценкам компании Green Fuels, которая стала одной из первых, начавших производить биодизель 20 лет назад, сточных вод от одного пользователя домашнего туалета будет достаточно для производства 4-5 литров авиационного керосина. А поселок из 10 тысяч жителей за год выдаст материалов в объеме, достаточном для заправки авиалайнера, летящего из Лондона в Нью-Йорк. А в целом население Британии за год нагадит на целых 5% объема потребляемого страной авиатоплива. Кроме того, поскольку ходить в туалет население не перестанет, источник не только «зеленый», но и возобновляемый. Правительство, кстати, инициативу уже оценило и выдало грант на разработку установки по преобразованию человеческих фекалий в авиационный керосин в 2 миллиона фунтов.

Влияние новогодней ели на воздух в доме

Вторая новость хоть и из США, но достойна трудов британских ученых в классическом понимании этого термина. И, кстати, она очень новогодняя. Специалисты Национального института стандартов и технологий NIST исследовали влияние живых праздничных елей на атмосферу в помещении. Не в плане повышения ощущения праздника, а в плане выделяемых летучих органических соединений. Первый и важный фактор, который был обнаружен, — это то, что живые ели (или иные хвойные, для исследований вообще взяли пихту Дугласа) пахнут. В том смысле, что они выделяют те самые летучие органические соединения. Второй немаловажный факт — что эти летучие органические соединения вступают в реакцию с другими летучими органическими соединениями, которые уже находятся в атмосфере помещения. Собственно научная часть сводится к тому, что в наибольшей степени новогодняя ель будет выделять монотерпены (52 вида), концентрация которых максимальна в первый день, а затем резко начинает снижаться, сокращаясь к третьему дню в примерно 10 раз, при условии, что дерево было срублено непосредственно перед приносом в дом. Уровень концентрации этих соединений в первые часы соответствует использованию аэрозольного освежителя воздуха или же помещению в недавно построенном деревянном доме. Из вредных веществ, образовавшихся при взаимодействии с атмосферой помещения, был замечен формальдегид. В количестве 1 часть на миллиард. В обычной атмосфере дома, построенного с соблюдением санитарных норм, концентрация формальдегида составляет 20-30 частей на миллиард. Но если вы все равно опасаетесь этого негативного эффекта, то просто не вносите в жилые помещения ели, которые были срублены менее трех суток назад. А если у вас аллергия, то лучше вообще переходите на использование искусственных елей. Ну или открывайте окно рядом с новогодней елкой, как советуют специалисты из NIST.