test adv
,

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября

Отечественные специалисты решают самые разные задачи — от переработки мусора до создания двигателей нового поколения

На заглавном фото — самарские учёные тестируют систему хранения криотоплива. Это важная часть проекта экологичного двигателя, который будет получать энергию из жидкого азота или сжиженного природного газа. В октябре были и другие интересные российские разработки. Самые важные и перспективные технологии — в традиционной подборке за месяц.

В Томске создали сплавы для космоса и Арктики

Проблема: в сложных условиях материалы подвергаются деформации. Из-за этого оборудование быстрее выходит из строя.

Решение: томские физики получили структуру сплавов с гигантской величиной обратимой деформации — 15 %. Материалы, способные восстанавливать исходную форму, можно использовать в космической промышленности, робототехнике, микросистемных технологиях. Ещё одна возможная сфера применения — пожарные сигнализации. При повышении температуры в помещении материал меняет форму и запускает систему пожарной безопасности.

Что дальше: результаты исследования станут основой для разработки новых материалов, адаптированных для Арктики и космоса. Учёные планируют добиться стабильных эксплуатационных характеристик и приступить к внедрению сплавов на производстве.

В Новосибирске разработали нейросеть, которая сортирует пластик

Проблема: для переработки мусор нужно сортировать. Это сложный и монотонный труд, с которым человеку трудно справиться.

Решение: использование автоматизированной системы для сортировки твёрдых бытовых отходов. Её разработали специалисты Института теплофизики им. Кутателадзе СО РАН. В основе системы лежит работа нейросети, обученной на десятках тысяч фотографий. Видеокамеры передают изображение ленты конвейера, по которой двигаются бытовые отходы. Робот с пневматическим захватом собирает определённый тип пластика и складывает его в отдельный контейнер. Сортировщик работает очень быстро — в секунду он способен совершать несколько манипуляций с отходами.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Роботы заботятся об экологии / Воспроизведение GIF по клику

Система отличается гибкостью. Например, можно расставить приоритеты и задать тип мусора, который обладает наибольшей «ценностью». Систему также можно обучать в зависимости от того, мусор какого типа преобладает в регионе. Например, на северных территориях в отходах больше стекла и металла, а в средних широтах — больше бумаги.

Что дальше: экспериментальный образец сортировщика собрали по заказу коммерческой компании, которая занимается сбором мусора в Новосибирской области. Сейчас техническое решение и программное обеспечение находятся на стадии отладки. При этом система уже определяет необходимый тип пластика с точностью до 95 %.

Похожие разработки есть и на Урале. В Свердловской области собрали прототип оптического сепаратора для сортировки отходов. Комплекс различает характеристики материалов и собирает группы вторсырья для последующего использования. По словам разработчиков, комплекс обеспечивает безотходное производство.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Из концепта устройство уже доросло до прототипа / Фото: urfu.ru

Устройство выглядит как конвейерная лента. Отходы на ней распределяются на фракции, после чего поступают на мусоросортировочные станции области. Все ценные продукты отделяются для вторичного использования. Примерно 10 % твёрдых коммунальных отходов пойдут на создание горючего газа и техногрунта — для этого будет разработана отдельная установка. Разработчики говорят, что уже к концу 2020 года готовы внедрить сепаратор в работу. Для реализации проекта планируют привлечь федеральные и областные средства.

Молодые учёные из НИТУ «МИСиС» разработали робота для сельского хозяйства

Проблема: экономические потери, связанные с гибелью урожая в мире, составляют около 70 миллиардов долларов США в год. Проблемы возникают примерно с третью всех посевов: вредители, сорняки, болезни культур. Мониторинг состояния растений помог бы снизить потери, но постоянный контроль требует огромных человеческих ресурсов, которых в сельском хозяйстве нет.

Решение: использовать автоматизированные системы мониторинга состояния посевов. Вместо людей за урожаем может следить робот Siberian Tiger, в разработке которого приняли участие сборная команда студентов московских вузов и ученики нескольких школ.

Siberian Tiger — автономный робот с колёсами на четырёх вертикальных осях. Это позволяет ему передвигаться по самым разным поверхностям практически без ограничений. Для преодоления неровностей работает активная подвеска. Для питания робота используется солнечная батарея, генератор и большой литий-ионный аккумулятор, которые обеспечивают до 16 часов беспрерывной работы. На устройстве установлены камеры, которые проводят съёмку и обнаруживают проблемы, после чего данные пересылаются пользователю через специального бота.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Вес Siberian Tiger — 450 кг, мощность 42 л.с.

Что дальше: команда разработчиков протестировала маленький прототип робота на полях Тимирязевской академии. Тесты большой версии Siberian Tiger прошли в конце октября. Сейчас команда планирует создать промышленный образец робота и запустить его серийное производство.

Ростех разработал систему групповой связи на расстоянии до 20 км

Проблема: до сих пор остаются большие территории, не покрытые сотовой связью. В них часто оказываются люди: охотники, туристы, спортсмены, спасатели. Из-за проблем со связью они не могут координировать свои действия или сообщить о местонахождении при возникновении проблем.

Решение: госкорпорация «Ростех» разработала радиотрекер «Гончак». Устройство включает в себя приёмопередатчик, оснащённый модулями Bluetooth и GPS/ГЛОНАСС. Радиотрекер синхронизируется со смартфонами и планшетами через мобильное приложение и позволяет передавать голосовые сообщения без использования сотовой связи. Кроме того, пользователи могут видеть геопозицию друг друга, сохранять пройденный маршрут и базовые точки на карте.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
«Гончак» обеспечивает связь в любых условиях / Фото: rostec.ru

Система обеспечивает качественную связь на расстоянии до 20 км на открытой местности и до 5 км в густом лесу. Приемопередатчик можно использовать как ретранслятор, передавая данные геопозиции и голосовые сообщения между абонентами по цепочке на десятки километров. Аккумулятор обеспечивает беспрерывную работу трекера в течение суток.

Что дальше: сейчас устройство тестируют охотники. Опыт применения в реальных условиях будет учитываться при доработке радиотрекеров перед серийным производством, которое запланировано на 2021 год.

В Самаре разрабатывают экологически чистый криогенный двигатель

Проблема: двигатели внутреннего сгорания производят огромное количество вредных веществ. Чтобы снизить негативное влияние на окружающую среду, ученые ищут новые способы уменьшения выбросов. Один из путей решения этой задачи — использование экологичного топлива.

Решение: в Самарском национальном исследовательском университете им. академика Королёва разрабатывают двигатель на жидком азоте. При нагреве топливо превращается в пар высокого давления и совершает полезную работу в расширительной машине роторно-поршневого типа. По размеру и весу криодвигатель сопоставим с поршневыми ДВС такой же мощности. Расход криотоплива в нём составляет от 5 до 15 кг на киловатт-час.

Среди преимуществ двигателя нового типа — высокая экологичность и возможность применения в разработках специального назначения. Например, беспилотники с криодвигателем невозможно обнаружить с помощью средств инфракрасного слежения, так как они не оставляют тепловой след. Продуктом работы двигателя будет обычный воздух, поэтому его можно использовать на транспортных средствах, работающих в заповедных территориях.

Что дальше: сейчас специалисты занимаются тестированием системы хранения криотоплива — это один из самых сложных элементов нового двигателя. Она позволяет хранить топливо как в жидком, так и в газообразном состоянии в зависимости от эксплуатационных задач. По мнению разработчиков, двигатель может появиться на рынке через 3-4 года.

В Санкт-Петербурге создали наноспутники для вывода оборудования на орбиту

Проблема: снаряжение полноценной космической миссии обходится в миллиарды рублей. Из-за этого исследования затягиваются.

Решение: использование наноспутников, из которых можно собирать различные конфигурации для вывода на орбиту материалов и оборудования. Их разработали учёные СПбПУ. Размер наноспутников — 10 на 10 см. Разработчики могут брать эти «кубики» и конструировать аппарат любой формы. При этом стоимость запуска значительно снижается по сравнению с классическим подходом. Для полноценной миссии требуется 20-25 млн рублей. За эти деньги можно собрать, протестировать и запустить трёхюнитовый аппарат с оборудованием для проведения экспериментов.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Из этих небольших кубиков можно собрать мощный космический аппарат / Фото: hsapst.spbstu.ru

Доставлять юниты на орбиту можно двумя способами. Первый — на ракете, которая позволит вывести сотни аппаратов за одну миссию. Второй — доставка сначала на МКС, откуда юниты будут отправлять на орбиту. Важно, что наноспутники после выполнения задания не будут становиться космическим мусором. Основная зона применения этих аппаратов — околоземная орбита (300-600 км). Юниты будут работать на орбите около 2 лет, постепенно опускаясь ниже к Земле под воздействием гравитации, влияния Солнца и других внешних факторов. В течение 3-4 лет наноспутники сгорят в атмосфере планеты.

Что дальше: возможно несколько направлений применения наноспутников: фундаментально-прикладное, технологическое и образовательное. Например, с их помощью можно изучать ионосферу Земли и влияние на неё солнечной активности. Разработка, тестирование и вывод спутника на орбиту занимает примерно 2 года. Это позволит участвовать в работе молодым специалистам — студентам, магистрантам, аспирантам.

В Ростове разработали проект солнечно-ветровой установки с умным управлением

Проблема: не везде можно использовать линии электропередач для получения энергии. От этого страдают люди, которые живут в частном секторе, дачных посёлках, деревнях, на удалённых территориях, а также целые сферы — например, сельское хозяйство.

Решение: использование солнечно-ветровой установки с адаптивным управлением. Если скорости ветра не хватает, энергию получают из солнечных батарей. Ночью и в пасмурные дни, когда солнечного света недостаточно, энергию генерирует ветровая установка. Такой подход позволяет станции работать практически беспрерывно вне зависимости от погодных условий.

Важная часть установки — умная система адаптивного управления. Она обеспечивает рациональное переключение между разными источниками энергии. Для этого используется система слежения за солнцем. Благодаря ей суточная генерация энергии увеличивается на 30-40 % по сравнению со стационарными солнечными батареями.

Что дальше: проект получил грант Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Средства пойдут на закупку оборудования: солнечных панелей, роторов, ветрогенератора, контроллеров заряда, двигателей следящей системы, аккумуляторов. По словам разработчиков, к 2022 году будет создан полнофункциональный прототип, после чего установку запустят в производство.

В Белгороде разработали сплав для авиационных двигателей нового поколения

Проблема: по мнению экспертов, невозможно добиться увеличения энергоэффективности современных газотурбинных двигателей, используя в качестве материалов для их создания титановые и никелевые сплавы. В качестве их перспективной замены рассматривают тугоплавкие высокоэнтропийные материалы. Однако у большинства из них крайне низкая пластичность при комнатной температуре. При этом стандартными технологическими методами (например, термической обработкой) управлять структурой и свойствами тугоплавких высокоэнтропийных материалов нельзя.

Решение: специалисты Белгородского государственного национального исследовательского университета разработали высокоэнтропийный металлический сплав, который обладает одновременно высокой прочностью и пластичностью.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Результата удалось добиться благодаря отжигу с разными температурами / Фото: bsu.edu.ru

В составе нового материала — титан, ниобий, гафний и алюминий. Механические свойства сплава могут быть точно настроены при простой термической обработке. Например, пластичное состояние получается при высокотемпературном отжиге. Последующий отжиг при более низкой температуре повышает прочность сплава на 50 % при комнатной и повышенной температурах без заметной потери пластичности.

Что дальше: разработчики считают, что благодаря уникальному сочетанию характеристик сплав будет востребован для создания лопаток и дисков газотурбинных двигателей. Сейчас учёные продолжают исследования эксплуатационных качеств нового материала, чтобы оценить перспективы его дальнейшего применения.

Томские учёные разработали технологию, которая удешевит перспективное водородное топливо

Проблема: водород — экологичное топливо, которое при сгорании даёт чистую воду. Однако стоимость получения водородного топлива остаётся высокой из-за использования дорогих платиновых катализаторов.

Решение: специалисты Томского политехнического университета научились получать перспективный материал — кубический карбид вольфрама высокой чистоты. Он может заменить традиционные дорогие катализаторы из металлов платиновой группы. Это позволит значительно снизить стоимость водородного топлива.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Благодаря томским учёным вместо платины можно использовать менее дорогие материалы / Фото: news.tpu.ru

Кубический карбид вольфрама высокой чистоты сложно получить в обычных условиях. Для синтеза необходима температура около 3000° С и высокая скорость охлаждения. Томским учёным удалось решить эту проблему за счёт использования коаксильного магнитоплазменного ускорителя. Он работает на основе сверхбыстрых плазменных струй. В качестве исходных материалов используются относительно дешевые порошки вольфрама и технического углерода, которые помещаются в ускоритель. В ходе плазмохимической реакции они превращаются в кубический карбид вольфрама.

Что дальше: томские учёные совместно с китайскими коллегами подтвердили высокий потенциал применения материала для электрокаталитического получения водорода. Специалисты планируют научиться управлять характеристиками материала, чтобы повысить его каталитическую активность и в результате полностью отказаться от использования платиновых катализаторов.

Самарские учёные создали материал для восстановления костных тканей

Проблема: остеопороз — хроническое заболевание, при котором снижается минеральная плотность костной ткани. Из-за этого кости становятся менее прочными, повышается риск переломов. Это достаточно частая проблема. По словам специалистов, остеопороз находится на чётвертом месте по распространённости после сердечно-сосудистых заболеваний, онкологии и сахарного диабета.

Решение: коллектив учёных при участии биологов из Самарского университета им. С.П Королёва разработал новый вид гидроксиапатита (ГАП) — биоматериала для лечения остеопороза. Его уникальность в том, что он восстанавливает не только минеральные компоненты (как другие гидроксиапатиты), но и органическую составляющую, которая является каркасом всех биотканей.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Так выглядит постепенное поражение костной ткани при остеопорозе / Фото: nationalgeographic.com

Что дальше: полученные результаты исследований позволяют разработать комплекс методов оценки состояний костной ткани при использовании нового биоматериала для предотвращения разрушения костной ткани в наземных условиях и в условиях микрогравитации — невесомость во время космического полёта вызывает специфическую потерю костной массы, что приводит к развитию остеопороза.

В Томске разработали прибор для лечения депрессии с помощью света

Проблема: депрессивные расстройства — одна из самых обсуждаемых проблем современности. Особенно часто проявляются сезонные депрессии. Например, осенью и зимой из-за недостатка света увеличивается продолжительность сна, появляется дневная сонливость, увеличивается вес тела, усиливается аппетит — всё это так называемые атипичные депрессивные симптомы. Считается, что важную роль в развитии сезонной депрессии играет дефицит яркого света.

Решение: в Томске разработали прибор, который создаёт сбалансированный спектр светового потока интенсивностью до 10 000 люкс. Он позволяет проводить терапию даже в случае непереносимости лекарств, во время беременности или грудного вскармливания.

Сделано в России: фермерский робот, наноспутники для изучения космоса и другие изобретения октября
Этот простой аппарат поможет бороться с депрессивными расстройствами / Фото: inobrnauki.gov.ru

Светодиодная терапия повышает качество жизни у пациентов с депрессивными расстройствами. Яркий свет способствует синтезу мелатонина — важного нейрогормона с широким профилем биологического действия, изменение количества которого и становится причиной аффективного сезонного расстройства.

Что дальше: сейчас учёные изучают эффективность терапии ярким светом для лечения несезонной депрессии. Они предполагают, что её действие не ограничивается только влиянием на синтез мелатонина и является более комплексным и сложным.

Последнее изменение:
 
HYSTEREO
HYSTEREO 10, 1 ноября 2020 - 14:10   (...)
Вроде уже есть хороший аппарат для лечения депрессии и выглядит он +- вот так:
Ответить
HYSTEREO
HYSTEREO 10, 1 ноября 2020 - 14:12   (...)
Правда технология немного отличается, так как лечение осуществляется при помощи специальной жидкости. 😃
Ответить
Pochemuta
Pochemuta, 1 ноября 2020 - 14:50   (...)
Возможно комплексное лечение светом и жидкостью. Так повышается эффективность.
Ответить
HYSTEREO
HYSTEREO 10, 1 ноября 2020 - 17:45   (...)
Обычно у таких пациентов высокая светочувствительность :D
Ответить

Добавить комментарий
Если нужно ответить кому-то конкретно,
лучше нажать на «Ответить» под его комментарием