چین "ژنراتور مافوق صوت پالس برق" خود را معرفی کرد

چین ژنراتور مافوق صوت نظامی خود را معرفی کرد

گروه علمی: گفته می‌شود ژنراتور مافوق صوت جدید چین، قابلیت تامین نیروی سلاح‌های نسل آینده را دارد.

به گزارش ایسنا، گروهی از پژوهشگران مستقر در پکن، ژنراتوری ابداع کرده‌اند که قابلیت تبدیل گاز داغ در سرعت‌های مافوق صوت به جریان الکتریکی قدرتمند را دارد و برق تولید شده توسط آن می‌تواند برای تامین انرژی لیزرهای نظامی، سلاح‌های مایکروویو، ریل‌گان(تفنگ‌های ریلی) و سایر سلاح‌های انرژی ضربه‌ای استفاده شود.
پژوهشگران چینی می‌گویند که این ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک(MHD) بیش از ۱۰ برابر توان تولید شده در آزمایش‌های قبلی را تولید می‌کند.
به گفته ژانگ شیائویوآن(Zhang Xiaoyuan) رهبر این پروژه از مؤسسه مکانیک در آکادمی علوم چین و همکارانش، ژنراتور MHD هیچ بخش چرخشی ندارد که از جمله مزایای منحصر به فرد آن است.این پژوهشگران در مقاله‌ای گفتند که این ژنراتور همچنین ظرفیت زیاد و کارایی بالایی دارد و در عین حال نیازی به اجزای ذخیره انرژی میانی نیست و انرژی را می‌توان مستقیماً بدون سوئیچ با قدرت بالا به بار منتقل کرد و همچنین این دستگاه می‌تواند به سرعت راه‌اندازی شود.

این دستگاه با امواج ضربه‌ای، گاز بی‌اثر را به پلاسمای بسیار رسانا تبدیل می‌کند که با فشرده سازی و شتاب دادن گاز آرگون به سرعت ۱۴ ماخ یا ۱۴ برابر سرعت صوت با ذرات گرم و باردار الکتریکی بارگیری می‌شود.
(گاز بی اثر گازی است که تحت مجموعه‌ای از شرایط معین در واکنش‌های شیمیایی شرکت نمی‌کند. گازهای نجیب اغلب با بسیاری از مواد واکنش نمی‌دهند و از لحاظ تاریخی به آنها گازهای بی‌اثر گفته می‌شد. از گازهای بی‌اثر به ‌طور کلی برای جلوگیری از واکنش‌های شیمیایی ناخواسته تخریب نمونه استفاده می‌شود. این واکنش‌های شیمیایی نامطلوب اغلب واکنش‌های اکسیداسیون و هیدرولیز با اکسیژن و رطوبت موجود در هوا هستند. اصطلاح گاز بی‌اثر وابسته به شرایط است، زیرا می‌توان چندین ماده از گازهای نجیب را در شرایط خاص واکنش داد. )
گازهای پالایش شده آرگون و نیتروژن به دلیل فراوانی طبیعی زیاد و هزینه نسبی پایین بیشتر به عنوان گازهای بی‌اثر مورد استفاده قرار می‌گیرند. یک گاز بی‌اثر برخلاف گازهای نجیب، لزوماً عنصر نیست و به صورت یک گاز ترکیبی است.پژوهشگران چینی می‌گویند این سیستم جدید تنها با استفاده از یک لیتر گاز مافوق صوت، پالس‌های سریع جریان الکتریکی تا ۲۱۲ کیلووات را در طول آزمایش‌ها تولید کرده است.به گفته این گروه پژوهشی، یک گیگاوات برق می‌تواند تنها از ۵ متر مکعب پلاسمای مافوق صوت تولید شود.
ژنراتور مگنتوهیدرودینامیک
انرژی یون‌های متحرک سریع توسط ژنراتور MHD که یک دستگاه لوله‌ای شکل است، گرفته و به برق تبدیل می‌شود.ژنراتور MHD بر خلاف تکنیک‌های معمولی تولید برق، شامل قطعات چرخنده نیست و به اجزای ذخیره انرژی میانی نیاز ندارد، بلکه یک سیستم ساده، مؤثر و با ظرفیت بالا است که می‌تواند برای کاربردهای نظامی مانند سلاح‌های مایکروویو با قدرت بالا استفاده شود.
سیستم این ژنراتور انفجارهایی را ایجاد می‌کند که گاز را به پلاسما تبدیل می‌کند و سپس انرژی پلاسما را به برق پرقدرت تبدیل می‌کند.پژوهشگران می‌گویند: محققان دیگر سعی کرده‌اند از دینامیت برای تولید امواج ضربه‌ای مافوق صوت در یک ژنراتور MHD استفاده کنند، اما این رویکرد به مواد منفجره شیمیایی زیادی نیاز داشت و به دلیل نگرانی‌های ایمنی کنار گذاشته شد.
فرآیند فوق‌العاده برای تولید انرژی
به گفته یک پژوهشگر مستقر در پکن که در این مطالعه جدید مشارکت نداشته است، تبدیل انرژی انفجاری به برق کار آسانی نیست.وی می‌گوید: گروه ژانگ توانسته است همزمان به سرعت و دمای بسیار بالایی دست یابد. مدیریت چنین انفجارهایی بسیار چالش برانگیز است و جامعه از رام کردن این روش خطرناک برای تولید انرژی سود زیادی خواهد برد.
وی افزود: اگر این فناوری در تولید برق کاربرد پیدا کند، ممکن است ما یک «متشکرم» بزرگ به سلاح‌های مافوق صوت بدهکار شویم.سیستم‌های احتراق معمولی نمی‌توانند سیالات یونیزه را برای تولید برق با توان بالا به ‌اندازه کافی شتاب دهند، چرا که این کار نیاز به تأسیسات عظیم با اجزای مکانیکی متعدد و تعمیر و نگهداری منظم دارد.
از طرف دیگر، ژنراتور MHD می‌تواند برق با توان بالا را در یک سیستم ساده و فشرده تولید کند.به گفته محققان، این سیستم می‌تواند راه حلی برای برخی از دشوارترین چالش‌ها در توسعه سلاح‌های انرژی ضربه‌ای ارائه دهد.
چالش‌ها
ادعا می‌شود که این سیستم پتانسیل‌های زیادی دارد، اما عوارض خاصی نیز دارد.کاربران نظامی این فناوری ممکن است در استفاده از آن شک داشته باشند، چرا که این سیستم‌ها چالش‌های فنی زیادی دارند. از طرفی، انفجاری که الکتریسیته تولید می‌کند نیز ممکن است صدای بلندی ایجاد کند که محل اسلحه را مشخص می‌کند.
علاوه بر این، بارگیری مجدد غشاهای تازه بعد از هر شلیک می‌تواند در میدان جنگ چالش برانگیز باشد، مگر اینکه این کار خودکار شود و به سرعت و به طور موثر انجام شود.
گفتنی است که یک مگاوات الکتریسیته یا بیشتر برای برخی از سلاح‌های لیزری قدرتمندی که در حال حاضر برای نابود کردن یک هدف در فواصل دور در حال توسعه هستند، مورد نیاز است.بر اساس گزارش‌ها، چین در حال کار بر روی یک سلاح مایکروویو با قدرت بالا است که می‌تواند برای مختل یا ساقط کردن ماهواره‌ها و هواپیماها استفاده شود.این مطالعه برای اولین بار در مجله چینی Theoretical and Applied Mechanics بررسی همتا و منتشر شده است.

"دارپا" در فکر شارژ انبوه پهپادها از راه دور

گروه علمی: آژانس تحقیقات پیشرفته دفاعی وزارت دفاع ایالات متحده(دارپا-DARPA) با همکاری یک شرکت آمریکایی در حال کار بر روی یک فناوری بی‌سیم جدید برای شارژ یکپارچه انبوه پهپادها از راه دور است. به گزارش ایسنا، آژانس تحقیقات پیشرفته دفاعی وزارت دفاع ایالات متحده(دارپا) در پی توسعه یک فناوری بی‌سیم جدید برای شارژ همزمان تعداد زیادی از پهپادها از راه دور است و می‌توان از آن برای شارژ کردن هر هوانوردی که از نیروی محرکه الکتریکی استفاده می‌کند، استفاده کرد.

بر اساس یک بیانیه مطبوعاتی، "دارپا" به شرکتی به نام "الکتریک اسکای"(Electric Sky) کمک مالی کرده است تا نمونه اولیه یک شارژر بی‌سیم را برای انبوه پهپادها بسازد.
مفهوم شارژ بی‌سیم سال‌هاست که مطرح شده است و مبتکران از تکنیک‌های مختلفی مانند لیزر و مایکروویو برای تحقق آن استفاده کرده‌اند. با این حال، رایج‌ترین مشکل در استفاده از این تکنیک‌ها این است که با افزایش فاصله بین فرستنده و گیرنده، قدرت شارژ تضعیف می‌شود. شرکت "الکتریک اسکای" مستقر در سیاتل اکنون راه حلی را برای این مشکل پیشنهاد کرده است.
این شرکت فناوری جدید خود را "ویسپر بیم"(Whisper Beam) نامیده است که معادل الکترومغناطیسی "اتاق زمزمه"(whispering gallery) است."اتاق زمزمه" معمولاً محفظه‌ای مدور، نیم‌کره‌ای، بیضوی یا سهمی‌شکل است که اغلب در زیر یک گنبد یا طاق قرار دارد و در آن زمزمه‌ها به وضوح در هر قسمت از اتاق به گوش می‌رسند.
همانطور که "رابرت میلمن" مدیرعامل این شرکت در بیانیه مطبوعاتی توضیح می‌دهد: در یک "اتاق زمزمه"، یک شنونده در سراسر اتاق می‌تواند در حالی که هیچ کس دیگری نمی‌تواند صدای سخنران را بشنود، صدای او را بشنود، حتی افرادی که میان گوینده و شنونده ایستاده‌اند و آن صدا برای شنیده شدن توسط آنها خیلی ضعیف است.
این فناوری اختراعی از "جف گریسون" یکی از بنیانگذاران شرکت "الکتریک اسکای" است. به استناد وب‌سایت این شرکت، "گریسون" در طول مدت حضورش در شرکت "اینتل" در توسعه پردازنده پنتیوم شرکت داشته و پس از آن به بخش هوافضا و ساخت موشک‌های احتراق شیمیایی رفته است. وی همچنین در شرکت دیگری یک وسیله نقلیه فضایی برای برخاستن و فرود افقی را توسعه داده است.
"گریسون" در یک بیانیه مطبوعاتی اشاره می‌کند که انتقال برق از راه دور غیرممکن نیست، بلکه هزینه‌بر است. با اختراع جدید او می‌توان هزینه فرستنده زمینی را به همراه اندازه گیرنده داخلی، کاهش داد. جالب اینجاست که این فناوری را می‌توان در هر هوانوردی که از نیروی محرکه الکتریکی استفاده می‌کند، خواه از باتری یا سلول‌های سوختی هیدروژنی استفاده کند، استفاده کرد.
"گریسون" افزود: فناوری "ویسپر بیم" به ویژه برای کمک به تامین نیروی مراحل پرمصرفی مانند برخاستن و صعود مفید است و به طراحان این امکان را می‌دهد تا به سایر الزامات برای افزایش برد، افزایش ایمنی پرواز و کاهش بارهای اوج روی باتری‌ها رسیدگی کنند.
شرکت "الکتریک اسکای" برای پروژه "دارپا" بررسی خواهد کرد که آیا می‌توان از این فناوری برای شارژ کردن همزمان انبوه پهپادها استفاده کرد یا خیر. در این بیانیه مطبوعاتی آمده است که این شرکت ابتدا یک نمونه اولیه ساخته که می‌تواند در فواصل کوتاه کار کند و در حال آزمایش آن است. سپس از داده‌های این آزمایش برای توسعه یک فرستنده دوربرد با قدرت بالاتر استفاده می‌کند.

کوچکترین پرنده ساخت بشر!/ میکروفلایر و پرواز به سبک دانۀ افرا (+فیلم و عکس)

فروریختن هزاران میکروفلایر از هواپیماها یا ساختمان های بلند می تواند روشی منحصر به فرد برای نظارت بر شرایط محیط زیست، مانند آلودگی، نشت مواد سمی، و گسترش بیماری ها باشد.

عصر ایران - همانند دانه های بالگردی درخت افرا که به آرامی روی زمین فرود می آیند، پژوهشگران موفق به ساخت ریزتراشه هایی به نام "میکروفلایر" شده اند که با کمک جریان باد می تواند جابجا شود.

مهندسان دانشگاه نورث‌وسترن در ایوانستون، ایلینوی برای توسعه ریزتراشه های قادر به پرواز منفعل خود تا حد زیادی از طبیعت الهام گرفته اند. میکروفلایرها می توانند با نسیمی ملایم نیز در هوا جابجا شوند، در شرایطی که حرکت چرخشی هنگام پرواز امکان نزول آرام و کنترل شده را برای آنها فراهم می کند.

سقوط آزاد میکروفلایر (راست) در برابر دانه تریستلاتیا (چپ)

دانلود فیلم

تیم پژوهشی دانشگاه نورث‌وسترن به رهبری مهندس جان راجرز برای درک بهتر این که چگونه طبیعت پس از میلیون ها سال تکامل به روش هایی عالی برای پخش کردن دانه ها دست یافته است، گیاهان و درختان مختلف را مطالعه کردند. دانه هایی که با کمک جریان باد جابجا می شوند از یکی از چهار راهبرد بالگردی، چرخشی، گلایدری، و چتر نجاتی استفاده می کنند.

به گفته راجرز، تکامل به احتمال زیاد نیروی محرک برای ویژگی های پیچیده آیرودینامیکی است که بسیاری از گروه های دانه ها از آنها برخوردارند. این ساختارهای بیولوژیکی به گونه ای طراحی شده اند تا به آرامی و به روشی کنترل شده به سمت زمین حرکت کنند، از این رو، آنها می توانند با الگوهای مختلف باد برای طولانی‌ترین دوره زمانی ممکن تعامل داشته باشند و در محیط گسترده‌تری پراکنده شوند.

فروریختن هزاران میکروفلایر از هواپیماها یا ساختمان های بلند می تواند روشی منحصر به فرد برای نظارت بر شرایط محیط زیست، مانند آلودگی، نشت مواد سمی، و گسترش بیماری ها باشد. میکروفلایرهای اصلاح شده می توانند شبکه های پیوندی قدرتمندی متشکل از هزاران گره را شکل داده یا به صورت بی سیم با دستگاه های خارجی ارتباط برقرار کنند و به عنوان حسگرهایی در اینترنت اشیا عمل کنند. در حقیقت، کاربردهای بالقوه برای آنها عملا نامحدود هستند.

پژوهشگران پس از آزمایش های مختلف دریافتند که دانه های بالگردی و چرخنده، به ویژه دانه های گیاه تریستلاتیا، بهترین عملکرد را دارند. دانه های بالدار این گیاه با باد حرکت کرده و در حالت چرخش به آرامی به سمت پایین حرکت می کنند. تیم پژوهشی مجموعه ای از میکروفلایرهای شبه تریستلاتیا از جمله نمونه ای با سه بال به جای پنج بال را ساختند. همچنین میکروفلایرها در اندازه های مختلف ساخته شدند، از جمله نمونه هایی بسیار کوچک به اندازه یک دانه شن (کوچک‌ترین نسخه 500 میکرومتر پهنا داشت). بر همین اساس، میکروفلایر را می توان کوچک‌ترین سازه پروازی جهان تا به امروز در نظر گرفت.

اندازه میکروفلایر در قیاس با مورچه

شبیه سازی های رایانه ای انجام شده نشان داد که هوا چگونه ممکن است در اطراف میکروفلایرها جریان یابد و تونل های باد تحت تاثیر قرار گرفتن آیرودینامیک به واسطه تغییرات طراحی، مانند تغییر در قطر، ساختار و نوع بال را مشخص می کردند. آزمایش ها نشان دادند که حرکت چرخشی عاملی کلیدی است زیرا به تثبیت و آرام بودن سقوط شی کمک می کند و به آن اجازه می دهد مسافت بیشتری را طی کند. همچنین، سقوط آرام به دستگاه اجازه می دهد تا مدت زمان طولانی‌تری وظایف نظارتی خود را هنگام حرکت در هوا انجام دهد.

وزن کم، یکی دیگر از مولفه های نزول کنترل شده موفق است. بدون حجم مناسب، میکروفلایر از کنترل خارج می شود و بدون مرکز ثقل پایین نمی تواند بچرخد. میکروفلایر دارای دو بخش بال و قطعات الکترونیکی است که بالاها در تماس با باد حرکتی چرخشی ایجاد کرده و بخش الکترونیکی با وزن بیشتر در مرکز و پایینتر از بال ها قرار می گیرد.

سه اندازه مختلف میکروفلایر روی پنل شیشه ای

دانلود فیلم

در آزمایش ها، مشخص شد که یک میکروفلایر پنج سانتیمتری قادر به نظارت بر ذرات معلق در هوا هنگام نزول آرام است. تیم پژوهشی دانشگاه نورث‌وسترن قصد دارد در آینده نسخه هایی برای نظارت بر کیفیت آب با حسگرهای pH و بررسی نور خورشید با تشخیص دهنده های نور را آزمایش کند. از کاربردهای عملی برای میکروفلایرها می توان به ردیابی نشت مواد شیمیایی یا نفت، آلودگی هوا در ارتفاعات مختلف و شاید حرکات انسان اشاره کرد.

البته پیامدهای اخلاقی و حقوقی این فناوری باید بررسی شود تا از سوء استفاده احتمالی مانند ردیابی مخفیانه افراد جلوگیری شود. همچنین، تیم پژوهشی از این واقعیت آگاه است که خود میکروفلایرها ممکن است به نوعی زباله یا آلاینده تبدیل شود. آنها در حال کار روی نسخه هایی هستند که در آب حل شده یا با گذشت زمان زیست تخریب‌پذیر باشند. همچنین، آنها در پی میکروفلایرهای قادر به پرواز فعال هستند که به طور قابل توجهی چالش برانگیزتر خواهد بود.

این پژوهش در نشریه Nature منتشر شده است. 

---------------------------------------------------------------------------

بیشتر بخوانید: 

*مینی ربات‌ها به جنگ سلول‌های سرطانی می‌روند

*تبدیل افکار به متن با یک ایمپلنت مغزی جدید (+فیلم)

*معرفی کوچک‌ترین تراشه قابل کاشت جهان در دانشگاه کلمبیا(+عکس)

هواپیمایی که می‌تواند ۹۰ روز در آسمان پرواز ‌کند

این هواپیما که "Skydweller" نام دارد توسط "Skydweller Aero" توسعه یافته است. طراحی این هواپیما بر اساس هواپیمای سرنشین‌دار Solar Impulse 2 انجام شده است.این هواپیما در ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ دور دنیا سفر کرد.

به گزارش ایسنا و به نقل از دیلی میل، نیروی دریایی ایالات متحده در حال توسعه یک هواپیمای بدون خلبان خورشیدی است که می‌تواند ۹۰ روز در آسمان پرواز کند تا به نظارت کشتی‌های نیروی دریایی بپردازد یا به عنوان پلتفرمی برای بازپخش ارتباطات عمل کند.

 

این هواپیما که "Skydweller" نام دارد توسط "Skydweller Aero" توسعه یافته است. طراحی این هواپیما بر اساس هواپیمای سرنشین‌دار Solar Impulse 2 انجام شده است.این هواپیما در ۲۰۱۵ و ۲۰۱۶ دور دنیا سفر کرد. البته این هواپیما هر ۵ روز یکبار مجبور به توقف بود.اما در این هواپیمای جدید اتاقک خلبان حذف خواهد شد که این کار فضا را برای تعبیه سخت افزارهایی که توانایی‌های حرکت خودکار هواپیما را فراهم می‌کند، آزاد می‌کند.

 

"رابرت میلر" (Robert Miller)، مدیرعامل Skydweller Aero در گفتگو با New Scientist گفت: وقتی اتاقک خلبان را برداریم، استقامت هواپیما را بالا برده و فرصت نصب حداکثر ۴۰۰ کیلوگرم بار را فراهم می‌کنیم.

 

 

 

این هواپیمای بدون خلبان دارای بال‌هایی به طول ۲۳۶ فوت (نزدیک 70 متر) است که روی آنها با سلول‌های خورشیدی پوشیده شده است، اما سازندگان آن ممکن است سلول‌های سوختی هیدروژنی را نیز برای تقویت عملکردش به آن اضافه کنند.

 

"میلر" افزود: ما در حال حاضر برنامه خود را برای آزمایش پرواز خودکار، سپس بلند شدن خودکار، سپس فرود خودکار و در نهایت اولین پرواز خودکار خود دنبال می‌کنیم. پس از آزمایش همه این موارد، ما به برنامه و آزمایش طولانی مدتمان و هدفمان که کارکردن هواپیما برای ۹۰ روز است، خواهیم پرداخت.

 

این بال‌ها با ۲۹۰۰ فوت مربع (نزدیک 290 متر مربع) سلول فتوولتاییک که ۲ کیلووات انرژی تأمین می‌کنند، پوشانده خواهند شد، اما افزودن سلول‌های سوختی هیدروژنی باعث عملکرد بهتر این هواپیما می‌شود.

 

فتوولتاییک (Photovoltaics) یا به اختصار PV، فناوری تبدیل (انرژی) نور به الکتریسیته از راه استفاده از نیم‌رساناها است.

 

این هواپیمای خودران با سرعت ۱۰۰ گره و در ارتفاع ۴۵ هزار و ۹۳۱ فوت (نزدیک 15 کیلومتر) از سطح زمین پرواز خواهد کرد و قادر به حمل ۸۰۰ پوند (نزدیک 360 کیلوگرم) بار نیز خواهد بود.

اسکلت بیرونی؛ افزایش نیروی بدنی با فناوری رباتیک (فیلم)

اکسواسکلت (اسکلت خارج از بدن) تجهیزات رباتیک پوشیدنی است که قدرت انسان را افزایش می‌دهد. این تجهیزات که از جمله در بلندکردن بار سنگین به انسان کمک می‌کنند، همین امروز هم در بیمارستان‌ها، کارخانه‌ها و فرودگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دانلود فیلم