новости космоса
7682 32
15 марта 2017 20:00:55

Российские ученые занимаются развитием фотонных технологий

Сотрудники холдинга РКС («Российские Космические Системы») сегодня провели пресс-службу, в которой рассказали о запланированных исследовательских работах на 2018 год. Российскими инженерами и учеными началось создание новой микрофотонной элементной базы, позволяющей увеличить возможности работы космических аппаратов в несколько раз. В основу создания целевых нагрузок и обслуживающих систем для космических аппаратов входят революционно новые технологии микрофотоники. Благодаря ей снизится стоимость возможностей, а соответственно продолжительность и надежность работы «микрофотонных» спутников возрастет в разы. Это повлияет на экономический уровень космоса в целом.

Алексей Романов – научный заместитель генерального директора РКС, в интервью так же добавил, что к 2018-2020 годам уже планируется получить первые результаты, так как уже завершено создание дорожной карты развития микрофотоники. Параллельно для нано-инженерной и космической промышленности на базе фотонных сенсоров уже завершается разработка датчико-преобразующих аппаратур и базы фотонных компонентов. Для РКС реализовать подобный проект, значит – изменить представление о современной космической индустрии, и её возможностях в целом. Так как, что именно отличает фотонные технологии от микроэлектроники – это низкая энергопотеря во время передачи сигналов.

Таким образом, прием, обработка и передача радиосигналов по новым технологиям может осуществляться до 200 раз быстрее, уменьшиться суммарный размер и масса космических систем и практически в 20 раз уменьшится масса передающих сигналы линий на космических аппаратах. И при всем при этом получится избежать воздействия на них электромагнитных помех и космической радиации, что значительно сократить энергопотребление. В результате, применение новых фотонных разработок в среднем увеличит срок работы спутника на околоземной орбите в 1,5-2 раза.

В будущем, за счет развития фотонных технологий, планируется реализация проектов по созданию оптических акселерометров, менее габаритных антенн из метаматериалов и лазерных линий связи типа «спутник-спутник» и «спутник-Земля».


(Добавил: AndromedO)

комментарии
1
Petr_1 · 15-03-2017

Правильно! Сначала нужно фотонный компьютер. Потом фотонный двигатель. А уж затем фотонный "звиздалёт". И вот как раз на нем мы все и "палетим" в "прикраснае далёко". Все верно, ошибок нет.

2
Dimas94 · 15-03-2017

Петр,откуда столько иронии и демарша?!вроде всё -По делу?!если есть факты-То изложите и растолкуйте!

3
DimitriyP166 · 15-03-2017

Если до ракеты своё "железо" доведут и сработает оно так, как надо, то честь им и хвала. Без шуток.
Это не "прорыв-прорыв", конечно, но штука очень полезная.
Ну, три года срок не долгий, поглядим чего получится.
В любом случае - успехов.

4
Petr_1 · 15-03-2017

моя ирония действительно появилась не на пустом месте! Ничего "по делу" в этой затее нет и не было изначально. И изначально все участники это понимали и понимают!
______________________________________
Итак.
Передача данных по оптическим каналам со спутника на Землю - идея, которой лет 50. Фактически она появилась с момента изобретения самого лазера (точнее мазера, ибо он был первым). И конечно проводилась масса практических экспериментов (на МКС в том числе - почитайте про это, источников полно).
Сама техническая реализация - это относительно просто и пройдено тысячу раз (оптоволоконный линии связи). Высокая мощность - ну чуть новой, но не принципиально. Итого: связь наладили, оборудование работает и все ОК. И было это лет, эдак 15 назад.
Но это не используется в данный момент. А вот потому, что есть несколько неприятных "но". Конечно самое очевидное - погода. Любая тучка и линия "падает" наглухо. Прямая видимость - тоже не очень приятное ограничение. И самое главное "но" - инженерная нецелесообразность.
Т.е. есть обычный приемопередатчик К диапазона. Быстр, надежен, жрет много. Но! Работает в любую погоду и есть готовая система наземных станций сопровождения. Да и спутников-ретрансляторов тоже полно. Что надо - пару лишних киловатт. Неприятно, но решаемо технически.
Далее - есть оптическая система. Быстро, капризно (погода), требует модернизации ВСЕХ наземных станций и запуска НОВЫХ спутников-ретрансляторов. При этом форс мажорная погода может длится не минуты, а недели!!!!!!!!!
Возникает резонный вопрос "зачем"!!!!!
На что и был получен ответ - "да незачем оно не надо".
На чем сие и закончилось.
И тут появилась потребность в ПИАРЕ!!!! Надо найти тему... Тема нужна... Ой, тема нужна... Финансирование же можно выбить... Тема нужна...
И ЭВРИКА - родилась ТЕМА!!!
____________________________________
Вот такой источник моего скепсиса и иронии.

5
AmateurFF26 · 15-03-2017

Блин (жареный), совсем расстроили. Я думал и вправду уже фотонный ускоритель разработали.
PS. Анектод сразу вспомнился, улыбнуло:
В военную часть ждали генерала с инспекцией. Был отдан приказ все отдраить и покрасить. В последнюю минуту, когда кортеж штабных машин уже вьезжал в ворота части, обнаружили одну ракету непокрашенной.
Солдат схватил ведро с краской и надел сверху на ракету. Подходит генерал и начинает орать, глядя на ведро:
— А это что такое?!
— Фотонный отражатель, товарищ генерал!
— Сам вижу, что фотонный отражатель. Я спрашиваю, почему не покрашен?!

6
dr_ovosek0 · 15-03-2017

"снизится стоимость возможностей, а соответственно продолжительность и надежность", -- а вот это самая правдивая часть заметки. )))

7
viktor7777104 · 15-03-2017

Если получится то честь и хвала нашим ученым.Петр по больше оптимизма то 😊 всё наше пытаетесь обхаить.

8
Teylor92 · 15-03-2017

А чем вам пульт от телевизора не фотонная технология?:)

9
Petr_1 · 15-03-2017

"Петр по больше оптимизма то 😊 всё наше пытаетесь обхаить."
_____________________________________________________
"Оптемизмь" тут не при делах! Я просто инженер с очень немалым опытом и знаниями, и понимаю о чем речь!!! Вот был бы повод - с радостью!!!!!! бы "возрадовался"!!!!!!!!!!!!! Ибо хочу этого очень!
Да вот беда - поводов нет!
А эти "агитки" - для тупых. Т.е. 99,9% "электората". Значит очень хорошие! агитки...
______________________________
И опять повода радоваться нет! - ибо вместо дела - "агитки"...
Ничего не могу поделать - "что вижу, то и пою". Увы.

10
dr_ovosek0 · 15-03-2017

История религии вместо астрономии -- песок плохая замена овсу.

11
dilettant163 · 16-03-2017

Применение этого типа связи имеют наибольшую перспективу для линий "спутник-спутник", для связи с Землёй перспектива не айс, атмосфера может создать большие помехи, тут Пётр прав!
При создании глобальной группировки спутников и при наличии достаточного количества наземных базовых станций связи эта технология имеет право на жизнь. Вопрос, а насколько это оправдано в современных реалиях?

12
dehkanin87 · 16-03-2017

Кто знает что такой фотон? Ими моих коров можно кормит? У меня как всегда к весне нехватка кормов. Говорят что они, только на лету имеют массу, может мои коровы от таких кормов тоже полетят, набирая массу.

13
SlRom129 · 16-03-2017

По названию статьи ,складывается впечатление о грандиозном открытии фотонных технологий.Прочитав понимаеш ,все как всегда,тема в стиле "Впереди планеты всей".А давайте назовем береговые маяки "Фотонными системами безопасности двжения по воде".Во технологический прорыв то будет.

14
SlRom129 · 16-03-2017

"Что такой фотон" знает корова.Она его кушать,потом выбрасывать с другой сторона контур в виде большой лепешка.

15
dehkanin87 · 16-03-2017

//"Что такой фотон" знает корова// SlRom, а Вы тоже... знаешь(те)?

16
Reynkarnfil0 · 16-03-2017

Пётр, вы явно не в теме, и несёте лабуду 15-летней давности.
Изучите вопрос о фотонике, что это вообще такое, а потом пишите свои опусы.

17
Reynkarnfil0 · 16-03-2017

Причём здесь связь с Землёй и фотоника?
Фотоника это вообще новые технологии. Если кратко, то смысл заключается в том, что если 20 век был веком электроники, т.е. все эти схемы использовали, грубо говоря электроны и "дырки", то 21 век, будет веком фотоники. То есть, сейчас активно изучаются некие прявления вещества, которые по своей сути не являются тем, что мы потребляем из розетки, и не то, что "светит" нам в глаза, то что мы это видим. "Это" нечто промежуточное между волной и частицей. Естественно это более сложные явления, но главное достоинство их и заключается в том, что "они" двигабтся намного быстрее электронов, но конечно же помедленнее фотонов. И вот использование этих "ускоренных" проявлений "недоволны-недочастицы", и есть суть того, что здесь недосказано в этой новости.

18
Reynkarnfil0 · 16-03-2017

Да, любители википедии, здесь вам надо бы поосторожнее напирать на свою библию, всётаки проХгресс несколько быстрее происходит, чем...

19
Reynkarnfil0 · 16-03-2017

Ну а чтобы Петр было полегче рыться в инете и искать, вам в помощь такие слова:
"Магноны, фононы, поляритоны, экситоны, полароны, плазмоны". :).

20
Otzzi132 · 16-03-2017

"...уже завершается разработка датчико-преобразующих аппаратур и базы фотонных компонентов..."
Мне так кажется, что уже завершена дележка бабок по карманам, выделенных под это дело. А термины, так вообще убивают. Аппратур!
"...В будущем, за счет развития фотонных технологий, планируется реализация проектов..."
Это и есть ключевая фраза новости. В будущем, у нас все самое лучшее и передовое - в будущем, далеком и недоступном, как горизонт.
Нет у нас будущего. Космос наш на ладан дышит. Зато телевизорным патриотам бальзам на душу, как у нас все круто в телевизоре.

21
max13111964104 · 16-03-2017

"прием, обработка и передача радиосигналов по новым технологиям может осуществляться до 200 раз быстрее" - ну, обработка, допустим, но каким образом прием-передача может быть в 200 раз быстрее скорости света?

22
dilettant163 · 16-03-2017

max..., весь комплекс мероприятий по приёму/обработке/передаче сигнала. Быстродействие всей системы повышается на порядок-два. Наглядный пример - трансляция картинки с камеры на табло на стадионе во время соревнований, задержка картинки около секунды, потеря времени происходит в основном при обработке сигнала от видеокамеры для дальнейшего показа она табло стадиона. Скорость передачи сигнала, что по проводам, что по воздуху практически одинаковая, тут выигрыш только в том насколько можно уплотнить информацию при передаче, тут есть ограничения, но дальше встаёт вопрос как быстро удастся информацию дешифровать (распаковать), обработать, снова упаковать и передать дальше, и вот здесь уже упёрлись в "практический потолок", нужен "прорыв-прорыв", перспективным направлением как раз и является фотоника, позволяющая "расширить узкие места".

23
DiakonX95 · 16-03-2017

"...сегодня провели пресс-службу..." Только меня смутило, что куда-то провели целую службу. Может пресс-конференцию?

24
geolux130 · 16-03-2017

Согласен с тем, что прокукарекали рановато, если пока только "разработана дорожная карта". Но, по-моему, народ не понял смысла статьи. Речь идёт о разработке радиокомпонентов (микросхем и пр.), в которых связь между отдельными элементами осуществляется не электронами, а фотонами. Соответственно, эти элементы - излучающие и принимающие, усиливающие, преобразующие и генерирующие сигналы - приборы фотонные: светоизлучающие и фототранзисторы, свето- и фотодиоды, фоторезисторы. Или новые разработки приборов, непосредственно генерирующие и усиливающие поток фотонов. Компоненты аппаратуры на таких элементах легко сопрягаются меж собой и с оптическими линиями связи без преобразователей фото-электро и намного устойчивее к внешнему электромагнитному воздействию. И быстродействие намного выше.
По-моему, как-то так.

25
Reynkarnfil0 · 16-03-2017

Геолюкс, не совсем так.
Начнём с мат.части.
Электроны, которые используются в современной технике, медленные. То есть дальше как бы быстрее мы ни пытались гнать электроны, задавая разности потенциалов, они только нагревают нашу электронику, но быстрее уже ничего (таже инфо) двигаться не может. Электроны очень маленькие, поэтому можно создавать маленькие микросхемы, но они медленные.
А фотоны очень быстрые. Но фотон большой, у него большая длина волны (по сравнению с электроном-дыркой). Хотя длина волны меняется, но всё равно она гораздо больше, чем длина волны электрона. И поэтому то, что делают с электроном, с фотоном сделать нельзя Фотонные лазеры сейчас это 100 микрон, в то время как устройства порядка микрона. И ещё, если электрон взаимодействующая частица, то фотон – не взаимодействующая частица. То есть между собой они не взаимодействуют практически. А для того чтобы можно было управлять системой, например, создавать очень быстрые модуляции, нужно, чтоб система была взаимодействующей.
В этом их принципиальное различие.
Так вот, то что здесь называется фотоникой, это создание нечто того, что есть вместо электрона и фотона - нечто третье , гибрид, «часть» от электрона, а другая от фотона. В квантовой механике такое соединение возможно. То есть возникают новые частицы, они не фундаментальные частицы. Они своей личности не имеют. Но система начинает себя вести так, как будто она состоит из частиц с определённой массой и импульсом. Но они очень короткоживущие.
У полупроводников есть такое свойство, что ты светишь каким-то определённым цветом, и возбуждается электрон. То есть он поступает в возбуждённое состояние, оставляет за собой дырку. И вот эта дырка и этот возбуждённый электрон ведут себя как частица, как будто это была бы отдельная живущая частица, то есть они движутся с какой-то скоростью, у них есть эффективная масса… Но она не долгоживущая, потому что это возбуждённое состояние. И поэтому вот этот экситон через какое-то время выпустит фотон, который поглотил. Но можно поставить такие зеркала, отражатели, что фотон отражается, опять поглощается, электрон возбуждается, фотон испускается, отражается от зеркала и так далее, делает это несколько раз. То теперь у нас экситон, вернее, даже электрон, дырка, фотон, электрон, дырка, фотон, а в квантовой механике возникает суперпозиция состояний, то есть возникает такая особая как бы частица. И теперь эта частица называется поляритон.
И такую игру можно продолжать довольно много. Можно создать например, магнон-поляритон. Магнон – это магнитный спин волны. И возбуждения этой частицы можно соединить с возбуждением этого поляритона. Можно взять вибрацию решётки. Вибрация решётка – это сама квазичастица фонон. Фонон соединить с поляритоном – получится поляритон-фонон и так далее. Всё зависит от того, насколько близки будут энергии этих квазичастиц. Если у них энергии будут близки, то они могут начать взаимодействовать уже между собой, как-то сцепляться. И в результате этого взаимодействия возникают какие-то ещё новые состояния. То есть получается, что мы начали с электрона и фотона, а закончили таким неким набором не фундаментальных частиц. В общем это магноны, фононы, поляритоны, экситоны, полароны, плазмоны. То есть в зависимости от того, что мы с чем зацепили, то и начнём у нас жить своей жизнью.
Если посмотреть по частоте, по скорости передачи информации или по размеру, тут электроны далеко слева, а тут фотоны далеко справа. И вот теперь я созданы частицы, которые занимают весь этот промежуток слева и направо по любой заданной позиции, по этой частоте, будет необходимая частица. И тогда можно рассчитать то что вам нужно: вот так, и тогда у вас будет частица, которая соответствует именно вот этому размеру или именно этой скорости передачи информации, либо частоте, в зависимости от того, какая характеристика необходима.
Двигаться эти частицы будут гораздо быстрее, чем электрон, но медленнее, конечноже, чем фотон. И, что важно, по массе тот же поляритон в неорганических штуках будет в 10 000 раз легче, чем электрон, и поэтому он будет двигаться быстро. И эти поляритоны будут взаимодействовать, это сильное взаимодействие частиц.
Но жизнь этих частиц проходит очень стремительно. Эти поляритоны, потом начинают между собой сталкиваться, рекомбинировать, что-то из себя испускать, и в итоге они все идут по энергии и скапливаются в минимально возможные для них энергии. Они там все скапливаются, и возникает удивительный феномен бозе-кондесация. Это вообще новое состояние вещества. Это открыто в 1924 году Эйнштейном и индийским математиком Бозе. Бозе-кондесат – когда много частиц в системе, они все скапливаются на минимальном уровне по энергиям. А поскольку эти частицы идентичны, у вас возникает большая макроскопическая система, где все частицы начинают вести себя абсолютно одинаково. То есть возникает такая гигантская волна, такой объект большой, но в его становлении участвовали как раз вот эти квантовые эффекты. То есть новое состояние вещества.
И вот эти частицы, которые до этого прыгали туда-сюда, то теперь они все вместе дышат одинаково, ровно, с одной частотой, то есть их уже друг от друга пометить нельзя. Возникло одно целое. И это одно целое удивительно по многим вещам. На основе бозе-конденсации можно делать удивительно аккуратные приборы, сенсоры. Почему? Потому что это система, которая на малейшие изменения окружающей среды будет реагировать макроскопически, созданием каких-то больших объектов, например, квантовых вихрей (привет Гришин). То есть на этой основе можно уже какие-то сенсоры, интерферометры. Можно проводить измерение магнитного поля Земли, гироскопы, то есть поменять базу GPS-устройств, использовать в микросхемах транспортного авиационного оборудования. Они гораздо более чувствительны, гораздо легче, гораздо дешевле.
Вот собственно о чём эта новость то.
Пётр, завязывайте рыться в инетах, инженерия ушла вперёд :).

26
dilettant163 · 16-03-2017

Реинкарнфил, браво, брависсимо!!!

27
Petr_1 · 16-03-2017

Reynkarnfil, вы конечно здорово расписали современное состояние фотоники, но возражу по 2-м пунктам.
________________
1) Эта "агитка" (а это именно агитка) не про фотонику! а исключительно о передаче информации в видимом диапазоне (лазерное излучение). С использованием классических преобразователей, модуляторов и детекторов. Все. Ничего иного. Все иные "додумки" - ложны. Проверьте на других новостных сайтах, если не верите!
____________________________
2) Что касается самой фотоники. Да - это развивается и идут эксперименты. Но не все тут гладко. Вы вскользь затронули главную проблему фотоники - единичные частицы и квантовые эффекты. Оперируя этими псевдо частицами можно поймать какой то эффект взаимодействия в лабораторных условиях. Но это будет крайне! неустойчиво. Даже просто потому, что положение фотона (как и псевдо частицы) неопределенно и она может оказаться в миллиметрах!!! от нужной точки в другой части кристалла (пламенный првед Шредингеру). Квантовость всего происходящего и постоянно присутствующая СТАТИСТИКА вероятности события (очень далекой от 1-цы) делает такие логические ячейки больше похожими на генераторы случайных чисел с неравномерным графиком статистического распределения. А это в электронике неприемлемо ни в какой степени!
И кстати. Миниатюризация классической электроники уже почти уперлась в "вылезание" квантовых эффектов. А они делают систему неопределенной. Это теоретический и непреодолимый предел миниатюризации классического транзистора (полевичка в микросхеме).
Фотоника существует уже пару десятилетий. Сдвиги есть. Но пока это "проклятие" НЕ!!! преодолено. И перспективы туманны.
Это как с арсенидом галлия (полупроводник) или использованием алмаза (тоже в качестве полупроводника (включения)) - это ОЧЕНЬ перспективные материалы! Но они перспективны уже лет 35-40. И таковыми остаются и поныне.
Лично я не верю в фотонику, как основу вычислительных ядер. Узкое использование в датчиках и преобразователях - возможно.
Нужно ли проводить исследования - нужно. Но это пока строго наука, а не инженерия!
И да, к теме "агитки" и "попила" это все отношения не имеет никакого.

28
Reynkarnfil0 · 17-03-2017

Ну можно согласится - это пока не инженеринг, но ведь смысл новости в этом же, что пока "развитие фотонных технологий". Ну а по второму пункту, так ведь потому и нет инженеринга, что есть проблемы, о которых вы пишите, но всему своё время...

29
Otzzi132 · 17-03-2017

Reynkarnfil, круто завернул!
....
Petr_, поправлю. У нас на всех новых КА панели солнечных батарей - исключительно арсенид-галиевые. Кремний еще используется на старых, серийных КА, но на новых - нет.

30
max13111964104 · 17-03-2017

Reynkarnfil, это известно, что электроны медленные сами по себе. Но информацию передают не они сами, а электромагнитные поля, в которых они находятся. Условно говоря, электрон, выходящий из пункта А и электрон, в тот же временной момент входящий в пункт В это два разных электрона, но с точки зрения передачи информации это один электрон.

31
max13111964104 · 17-03-2017

dilettant, а я уж было обрадовался, что скорость света преодолена. А оказалось, что просто эволюция в обработке огромных цветных, насыщенных изображений зашла в тупик.

32
Petr_1 · 17-03-2017

Otzzi, я тогда уточню свою мысль а арсенид-галлиевый изделиях.
"Перспективность" - это использование этого полупроводника при создании ядер процессоров!!! Поскольку это обещало поднятие частот раза в два минимум. Но проблемы в технологических процессах не дали этому случится.
А арсенид широко используется не только в солнечных батареях. Но и при создании ВЧ трактов приемопередатчиков. иными словами - хорошие ВЧ транзисторы.
Даже скажу больше - без арсенидовых транзисторов вся индустрия сотовой связи просто не существовала бы.
Но!!! Это материал для узкого применения в специальных задачах.
Т.е. я его привел как возможный вариант будущего для фотоники. Узкое специальное применение. Но не основа для сложных вычислительных систем.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2024. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!