Сообщество - Край Будущего

Край Будущего

977 постов 348 подписчиков

Популярные теги в сообществе:

10

Китайский экспериментальный ториевый реактор впервые перезагрузили топливом!

Китайский экспериментальный ториевый реактор впервые перезагрузили топливом!

Ученые из Китайской Народной Республики сделали значительный шаг вперед в своей атомной программе, успешно осуществив перезагрузку свежего топлива в работающий реактор на расплавленных солях тория.

Согласно информации, представленной изданием South China Morning Post (SCMP), экспериментальная установка расположена в пустыне Гоби и обладает тепловой мощностью в два мегаватта (электрическая мощность равна нулю, поскольку реактор является экспериментальным). Для транспортировки топлива и управления теплом в реакторе используется расплавленная соль на основе фтора, лития и бериллия, в которой растворены уран-235 и торий.

Уран и торий выполняют функции топлива: при делении урана выделяются нейтроны, которые захватываются ядрами атомов тория-232, что приводит к образованию тория-233. Этот изотоп распадается на протактиний-233, который, в свою очередь, превращается в уран-233. Именно он обеспечивает основную энергию для реактора, работающего по ториевому циклу.

Китайским специалистам впервые в истории удалось организовать полный процесс загрузки, эксплуатации, выгрузки и повторной загрузки реактора, обеспечив ему полноценный цикл обслуживания.

Экспериментальный реактор достиг своей полной мощности в июне 2024 года и продемонстрировал стабильную работу на протяжении всего цикла, вплоть до образования протактиния-233.

Учитывая успешность установки, в этом году начнется строительство более мощного ториево-солевого реактора с мощностью в 10 мегаватт.

Показать полностью
11

Астрономы подтвердили наличие существования одинокой черной дыры!

Астрономы подтвердили наличие существования одинокой черной дыры!

Команда астрономов из Института науки и космосе, совместно с коллегой из Центра экзопланетных исследований Университета Сент-Эндрюс и представителем Европейской южной обсерватории, подтвердила существование одинокой черной дыры. В своей статье, опубликованной в журнале "Astrophysical Journal", группа описывает, как они изучили новые данные о объекте, который был замечен несколько лет назад, чтобы подтвердить его идентичность.

В 2022 году члены практически той же команды сообщили о открытии "темного объекта", движущегося по созвездию Стрельца. Они предположили, что это может быть одинокая черная дыра. Вскоре после этого вторая исследовательская группа оспорила этот результат, утверждая, что это скорее всего нейтронная звезда. Продолжая изучение объекта, первоначальная исследовательская команда нашла больше доказательств, подтверждающих их первоначальное утверждение о том, что это, вероятно, одинокая черная дыра.

До этого нового открытия все идентифицированные черные дыры имели компаньона — их обнаруживали благодаря воздействию на свет, испускаемый их спутником. Без такого компаньона увидеть черную дыру было бы крайне сложно. Объект, идентифицированный командой, был замечен только потому, что он прошел перед далекой не сопровождающей звездой, увеличивая ее свет и временно смещая ее положение на небе.

Исследовательская группа сделала свои первоначальные наблюдения, используя данные с телескопа "Хаббл" за годы с 2011 по 2017. На этот раз они проанализировали данные с "Хаббла" за 2021 и 2022 годы, а также информацию с космического зонда "Гайя". Они установили, что объект, находящийся под наблюдением, имеет массу примерно в семь раз больше солнечной, что указывает на то, что он не может быть нейтронной звездой, оставляя единственно возможным вариантом черную дыру.

Кроме того, в 2023 году вторая исследовательская группа пересмотрела свою оценку нейтронной звезды, согласившись с тем, что объект действительно является черной дырой. Они обнаружили, что масса объекта составляет около шести солнечных масс, однако высокая неопределенность в их измерениях все же сохраняет согласованность с более поздними результатами.

Теперь последнее исследование первоначальной исследовательской группы стало первым случаем, когда существование одинокой черной дыры было подтверждено. Они надеются найти больше примеров с помощью космического телескопа Нэнси Грейс Роман, который запланирован к запуску в 2027 году.

Показать полностью 1
9

Марсоход Кьюриосити обнаружил на Марсе большие залежи углерода!

Марсоход Кьюриосити обнаружил на Марсе большие залежи углерода!

Исследования, проведенные марсоходом Curiosity от NASA, обнаружили свидетельства углеродного цикла на древнем Марсе, что приближает ученых к ответу на вопрос о том, мог ли красный планет когда-либо поддерживать жизнь.

Главный автор исследования, доктор Бен Тутоло, кандидат наук, доцент кафедры Земли, энергетики и окружающей среды факультета науки Университета Калгари, является участником команды NASA Mars Science Laboratory, работающей с марсоходом Curiosity.

Команда стремится понять климатические изменения и условия обитания на древнем Марсе, пока Curiosity исследует кратер Гейла.

Статья, опубликованная в журнале Science, раскрывает, что данные с трех мест бурения Curiosity содержат сидерит, железо-содержащий карбонатный материал, в слоях, богатых сульфатами, на горе Шарп в кратере Гейла.

«Обнаружение крупных углеродных отложений в кратере Гейла представляет собой как неожиданное, так и важное достижение в нашем понимании геологической и атмосферной эволюции Марса», — отмечает Тутоло.

По его словам, достижение этих слоев было долгосрочной целью миссии Mars Science Laboratory.

"Обилие высокорастворимых солей в этих скалах и аналогичных отложениях, картированное на значительной части Марса, служит доказательством 'великого высыхания' планеты в ходе её драматического перехода от теплого и влажного раннего Марса к нынешнему холодному и сухому состоянию," утверждает Тутоло.

Седиментарный карбонат давно предсказывался как образовавшийся в условиях древней марсианской атмосферы, богатой CO2, однако, по словам Тутоло, идентификации ранее были редкими.

Ровер NASA "Curiosity" приземлился на Марс 5 августа 2012 года и преодолел более 34 километров по поверхности планеты.

Открытие карбоната указывает на то, что атмосфера содержала достаточное количество углекислого газа, чтобы поддерживать существование жидкой воды на поверхности планеты. По мере истончения атмосферы углекислый газ преобразовался в каменную форму.

NASA сообщает, что будущие миссии и анализ других сульфатных областей на Марсе могут подтвердить эти выводы и помочь лучше понять раннюю историю планеты и её трансформацию в процессе утраты атмосферы.

Тутоло говорит, что ученые в конечном итоге стремятся определить, могла ли Марс когда-либо поддерживать жизнь — и последняя статья приближает их к ответу.

"Это говорит нам о том, что планета была обитаема и что модели обитаемости верны," отмечает он.

"Широкие последствия заключаются в том, что планета оставалась обитаемой до определенного момента, но затем, когда CO2, согревавший планету, начал осаждаться в виде сидерита, это вероятно повлияло на способность Марса сохранять тепло.

"Вопрос, который мы задаем, заключается в том, сколько из этого CO2 из атмосферы было фактически захвачено? Не стало ли это потенциальной причиной утраты обитаемости?"

Последние исследования, по его словам, совпадают с его текущей работой на Земле — попытками преобразовать антропогенный CO2 в карбонаты как решение проблемы изменения климата.

"Изучение механизмов образования этих минералов на Марсе помогает нам лучше понять, как мы можем сделать это здесь," говорит он. "Изучение коллапса теплых и влажных ранних дней Марса также говорит нам о том, что обитаемость — это очень хрупкое состояние."

Тутоло подчеркивает, что небольшие изменения в атмосферном CO2 могут приводить к значительным изменениям в способности планеты поддерживать жизнь.

"Самое замечательное в Земле то, что она обитаема, и это состояние продолжается уже как минимум четыре миллиарда лет," добавляет он. "Что-то произошло с Марсом, чего не случилось с Землей."

Показать полностью 1
8

Твердый углеродно-оловянный нанокомпозит создает высокоэффективный анод для аккумуляторной батареи!

Твердый углеродно-оловянный нанокомпозит создает высокоэффективный анод для аккумуляторной батареи!

С учетом растущего спроса на батареи, обладающие возможностями сверхбыстрой зарядки и высокой энергетической плотностью в различных секторах — от электромобилей до систем крупномасштабного хранения энергии (ESS) — совместная исследовательская группа из POSTECH (Поханского университета науки и технологий) и Корейского института энергетических исследований (KIER) разработала перспективный анодный материал нового поколения, который может удовлетворить эти критические потребности. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Nano.

Графит, наиболее распространенный анодный материал в литий-ионных батареях (LIB), обладает высокой структурной стабильностью, однако ограничен низкой теоретической емкостью и медленными скоростями зарядки и разрядки. Чтобы преодолеть эти ограничения, исследователи предложили новую конструкцию электрода, сочетающую жесткий углерод с оловом (Sn).

Жесткий углерод представляет собой неупорядоченный углеродный материал с множеством микропор и каналов, что способствует быстрой диффузии литиевых и натриевых ионов. Эта структура обеспечивает как высокую энергоемкость, так и механическую прочность, что делает ее идеальной для приложений с высокой скоростью и длительным сроком службы.

Тем не менее, внедрение олова создало новую проблему. Чем меньше частицы олова, тем эффективнее снижается проблемное объемное расширение в процессе циклирования, что повышает общую стабильность. К сожалению, низкая температура плавления олова (около 230 °C) затрудняет синтез таких мелких частиц. Исследовательская группа решила эту проблему с помощью процесса сол-гель, за которым последовало термическое восстановление, успешно внедрив равномерно распределенные суб-10 нм наночастицы олова в матрицу жесткого углерода.

Полученная композитная структура демонстрирует функциональный синергизм, выходящий за рамки простого физического смешивания. Наночастицы олова не только выступают в качестве активных материалов, но и служат катализаторами, способствующими кристаллизации окружающего жесткого углерода. В процессе электрохимического циклирования обратимое образование связей Sn–O способствует увеличению емкости батареи за счет конверсионных реакций.

Созданный электрод продемонстрировал отличные характеристики в литий-ионных ячейках, сохраняя стабильную работу более 1,500 циклов при условиях быстрой зарядки за 20 минут, достигая 1.5-кратной увеличенной объемной энергетической плотности по сравнению с традиционными анодами из графита. Это достижение представляет собой успешную интеграцию высокой мощности, высокой энергии и длительного срока службы в одном электроде.

Примечательно, что электрод также демонстрирует выдающиеся характеристики в натрий-ионных батареях (SIB). Натриевые ионы, как правило, показывают низкую реактивность с традиционными анодными материалами, такими как графит или кремний. Тем не менее, композитная структура жесткий углерод-олово сохраняет отличную стабильность и быструю кинетику в натриевой среде, подчеркивая свою универсальность на различных платформах батарей.

Профессор Соджин Парк из POSTECH заявил: «Это исследование представляет собой новую веху в разработке высокоэффективных батарей следующего поколения и обещает найти применение в электромобилях, гибридных системах и крупномасштабных ESS».

Доктор Гюджин Сонг из KIER добавил: «Создание анода с одновременно высокой мощностью, стабильностью и энергетической плотностью, а также его совместимость с натрий-ионными системами, знаменует собой поворотный момент на рынке перезаряжаемых батарей».

Эта работа была проведена профессором Соджином Парком, доктором Сунхо Чоем и доктором Донг-Йобом Ханом в POSTECH в сотрудничестве с доктором Гюджином Сонгом из KIER.

Показать полностью
5

Космический трафик и мусор: эксперты в области политики работают над достижением последнего рубежа устойчивого развития!

Космический трафик и мусор: эксперты в области политики работают над достижением последнего рубежа устойчивого развития!

В 1957 году Советский Союз впервые запустил спутник «Спутник-1», что положило начало космической гонке. Спустя несколько месяцев Соединенные Штаты отправили в космос «Эксплорер-1». На март 2025 года более 11 000 спутников находятся на орбите Земли, и по оценкам, к 2030 году их число может достичь 60 000.

Мариэль Боровиц из Самм Нанн Школы международных отношений отмечает, что космическая деятельность всегда имела геополитический аспект, который сохраняется. Однако сейчас наблюдается значительный рост коммерческой активности и количества участников в космосе. Это приводит к увеличению космического мусора и повышенному риску столкновений.

Томас Гонсалез Робертс, постдокторант в той же школе, исследует проблемы космического мусора. Он определяет его как объекты на орбите, которые больше не находятся под контролем. Проблема не только в крупных фрагментах, но и в мелких частицах, которые труднее обнаружить. Эти частицы могут представлять опасность для спутников.

Робертс подчеркивает, что низкая околоземная орбита (LEO) является наиболее загруженной областью, где находятся коммуникационные и наблюдательные спутники. Без надлежащей координации эти пространства могут переполниться, что усложнит избегание столкновений и приведет к образованию большего количества мусора.

Для решения этих проблем Робертс выступает за международную координацию и разработку более эффективных космических политик. Он подчеркивает необходимость прозрачных и совместных правил, чтобы обеспечить долгосрочную жизнеспособность орбитальных регионов.

Осведомленность о космической ситуации (SSA) включает в себя отслеживание объектов в космосе и предсказание их движений. В настоящее время наиболее продвинутая система SSA находится в ведении Вооруженных сил США, но работа ведется по передаче этой миссии гражданскому агентству — Офису космической торговли (OSC).

Боровиц работает над переходом от военной к гражданской системе SSA и разрабатывает международное сотрудничество в этой области. Вместе с Брайаном Гунтером она запустила проект по координации космического трафика, используя модель симуляции, основанную на реальных данных о спутниках.

Их работа направлена на создание правил приоритета в случае возможного столкновения в космосе, что может помочь в формировании международных соглашений и обеспечении безопасности космической среды для всех участников.

Показать полностью 1
2

Меньшие по размеру и более умные микрочипы для будущих квантовых технологий!

Меньшие по размеру и более умные микрочипы для будущих квантовых технологий!

Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) достигли значительного прорыва в разработке массивов резонаторов — основных компонентов, которые питают квантовые технологии. Эта инновация может привести к созданию более компактных и точных квантовых устройств.

Кубиты, или квантовые биты, в первую очередь известны благодаря своей роли в квантовых вычислениях, однако они также находят применение в аналоговом квантовом моделировании, которое использует одну хорошо контролируемую квантовую систему для симуляции другой, более сложной. Аналоговый квантовый симулятор может быть более эффективным, чем цифровая компьютерная симуляция, так же как проще использовать аэродинамическую трубу для моделирования законов аэродинамики, нежели решать множество сложных уравнений для предсказания потока воздуха.

Ключевым аспектом как цифровых квантовых вычислений, так и аналогового квантового моделирования является возможность формировать среду, с которой взаимодействуют кубиты. Одним из инструментов для эффективного выполнения этой задачи является массив связанных резонаторов (CCA) — крошечные структуры, состоящие из множества микроволновых кавитаций, расположенных в повторяющемся порядке, где каждая кавитация может взаимодействовать с соседними. Эти системы открывают ученым новые способы проектирования и управления квантовыми системами.

Похожим образом на электроны в кристаллах, которые могут блокировать поток электричества на определенных частотах, создавая полупроводники и изоляторы, в CCA свет, представленный фотонами, может распространяться только на специфических длинах волн. Тщательно подбирая геометрию этих резонаторов, ученые могут точно выбирать длины волн, на которых фотоны могут проходить, и те, на которых они не могут.

Команда EPFL под руководством профессора Паскуале Скарлино, руководителя Лаборатории гибридных квантовых схем, в сотрудничестве с доктором Марко Счилиуццо из Лаборатории фотоники и квантовых измерений EPFL и профессором Оде Зильбербергом из Университета Констанца, разработала инновационный дизайн для CCA с использованием ниобиевого нитрида (NbN) — сверхпроводника, обладающего передовым свойством, известным как высокая кинетическая индуктивность, в которой лаборатория Скарлино является ведущим экспертом.

Используя высокую кинетическую индуктивность, Скарлино и его команда продемонстрировали новый класс CCA, где каждая кавитация сильно миниатюризирована, а нежелательное рассеяние в резонансных частотах всех кавитаций сведено к минимуму. Оба этих аспекта критически важны для достижения функциональности, необходимой в будущих квантовых вычислениях и квантовом моделировании.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, продемонстрировало возможность создания компактного массива из 100 высококачественных кавитаций. Ученые показали, как работают эти структуры, и использовали их для имитации материала, называемого фотонным топологическим изолятором, который может направлять свет вдоль своих краев очень контролируемым и необычным образом.

«Мы уже строим на основе этой работы, изучая искусственные атомы, связанные с этой архитектурой», — говорит Винсент Жуани, первый автор статьи.

«Наш подход демонстрирует, что компактность и точность не являются противоречивыми целями, а, напротив, взаимодополняющими инструментами для продвижения технологий квантовых устройств», — утверждает Скарлино. «Данная работа иллюстрирует, как продуманный дизайн может гармонично сочетать компактность, высокое сопротивление и низкое рассеяние, создавая универсальную платформу для массивов связанных резонаторов, что открывает новые возможности для продвинутых квантовых симуляций и исследования квантовых явлений».

Используя уникальные свойства ниобиевого нитрида, исследователи EPFL открыли новые горизонты для изучения сложных квантовых систем и разработки масштабируемых платформ для будущих инноваций. Этот прорыв в дизайне массивов связанных резонаторов представляет собой значительный шаг к созданию более компактных, эффективных и надежных квантовых устройств.

Показать полностью
3

SILVIA: Демонстрация полета сверхточного формирования для космической интерферометрии!

SILVIA: Демонстрация полета сверхточного формирования для космической интерферометрии!

Мечта о нахождении жизни на инопланетных мирах, подобных Земле, сталкивается с множеством технических вызовов. Одним из основных препятствий является то, что Земля значительно меньше и менее яркая, чем Солнце. Мы можем обнаружить признаки жизни, исследуя молекулярные спектры атмосферы планеты, когда она проходит перед звездой, однако такие результаты могут оказаться неопределенными. Для уверенности необходимо наблюдать планету непосредственно, но для этого потребуется космический телескоп с зеркалом в 3–4 раза больше, чем у телескопа Джеймса Уэбба.

В 2002 году NASA предложило именно такую миссию, названную Terrestrial Planet Finder (TPF). Она предусматривала запуск массива зеркал, сопоставимого по размеру с Хабблом, соединенных специальной рамой. Наблюдения с каждого зеркала объединялись бы с помощью процесса, известного как интерферометрия, чтобы создать большое виртуальное зеркало. Это похоже на то, как радио-обсерватории используют массивы антенн для формирования виртуальной тарелки, размеры которой могут достигать километров. Миссия была амбициозной, однако через несколько лет Конгресс пришел к выводу, что она окажется слишком дорогостоящей и рискованной, и в 2011 году проект был отменен.

Тем не менее, надежды на реализацию подобной миссии все еще живы, отчасти благодаря предложенной Лазерной интерферометрической космической антенне (LISA) для астрономии гравитационных волн. В 2015 году Европейское космическое агентство запустило LISA Pathfinder в качестве теста на осуществимость. Вместо того чтобы использовать детекторы на одной жесткой конструкции, LISA Pathfinder проверила, могут ли массивы свободно плавающих детекторов двигаться синхронно с высокой точностью. Миссия оказалась успешной и подтвердила, что концепция LISA осуществима. Если можно создать свободно плавающий массив для гравитационных волн, то почему бы не применить аналогичный подход для оптического и инфракрасного света?

Эта идея легла в основу новой статьи, опубликованной на сервере предварительных публикаций arXiv. Авторы предлагают тестовую миссию, аналогичную LISA Pathfinder, названную SILVIA, или Космическая интерферометрическая лаборатория, нацеленную на инновационные применения. Миссия предполагает запуск трех небольших спутников на низкую околоземную орбиту.

Как и LISA Pathfinder, миссия SILVIA не будет проводить астрономические наблюдения. Вместо этого она проверит, смогут ли три спутника двигаться одновременно с оптической точностью. Тест будет использовать лазерное выравнивание, чтобы разместить спутники в треугольном массиве размером 100 метров на стороне и поддерживать их выравнивание на протяжении длительного времени.

С массой всего 100 кг спутники будут легкими для запуска. Выравнивание будет поддерживаться с помощью маломощных микродвигателей и лазерной интерферометрии, что является устоявшимися технологиями, поэтому инженерные задачи должны быть минимальными. Авторы даже подчеркивают, что если SILVIA будет поддерживать оптическую точность, она будет достаточно чувствительной, чтобы обнаружить эффекты гравитационных волн, что дополнительно поддерживает миссию LISA.

Если миссия получит финансирование, она может быть запущена в начале 2030-х годов. В случае успеха нам, вероятно, следует пересмотреть концепцию миссии Terrestrial Planet Finder.

Показать полностью 1
9

Загадки солнечных вспышек: новое исследование открывает секреты микро-вспышек

Загадки солнечных вспышек: новое исследование открывает секреты микро-вспышек

Исследование, опубликованное в журнале The Astrophysical Journal Letters, раскрывает новые аспекты механизмов запуска солнечных микро-вспышек и самоподобия солнечных вспышек. Работу возглавил профессор Би И из Обсерваторий Юннань Китайской академии наук (КАН).

Традиционные теории солнечных вспышек предполагают, что они вызваны выбросами магнитных структур, напоминающих «веревки». Эта классическая модель объясняет многие особенности крупных энергетических выбросов на Солнце. Однако данное исследование сосредоточено именно на микро-вспышках и предполагает, что их механизмы запуска отличаются от механизмов более масштабных вспышек.

Исследователи использовали данные с Extreme Ultraviolet Imager (EUI) солнечного орбитального аппарата и провели совместные наблюдения с использованием Солнечной динамической обсерватории (SDO) и Атмосферной сборки изображения (AIA). В ходе работы они сделали первые наблюдения крошечных выбросов, происходящих одновременно с микро-вспышками.

Эти выбросы возникали из центров трех гомологичных микро-вспышек в дипольном магнитном поле. Сначала они выглядели как точечные структуры диаметром всего 103 км, быстро эволюционируя в кольцеобразную форму, которая распространялась перпендикулярно кольцевой структуре микро-вспышек.

Исследователи предложили, что эти крошечные струи могут быть вызваны рекомбинацией магнитных полей с небольшим углом несовпадения внутри заплетенного магнитного поля. Этот новый механизм бросает вызов традиционному взгляду и предлагает альтернативное объяснение для энергетического высвобождения, связанного с микро-вспышками.

Примечательно, что предложенный механизм имеет сходство с процессом нано-вспышек, которые давно считаются ключевым источником нагрева короны. Показав, что рекомбинация магнитных полей с малым углом может запускать как нано-вспышки, так и микро-вспышки, исследование выявляет самоподобие в физических механизмах вспышек на различных уровнях энергии. Это подразумевает, что основные физические процессы, связанные с высвобождением энергии солнечных вспышек, могут быть универсальными на более крупных энергетических масштабах.

Таким образом, данное исследование не только предлагает новые перспективы по механизмам запуска микро-вспышек, но и предоставляет важные подсказки для изучения того, существуют ли аналогичные самоподобные свойства в более крупномасштабных вспышках.

Показать полностью 1
Отличная работа, все прочитано!