Протяжённость территории России с севера на юг превышает 4 тысячи километров, с запада на восток — приближается к 10 тысячам. Укрепление связей между регионами, создание качественной и современной инфраструктуры, освоение Арктики и космического пространства, — всё это невозможно без внедрения инновационных технологий и новых решений.
Согласно плану Года науки и технологий в России, июль объявлен месяцем связанности территорий и освоения пространства.
На Земле и в космосе
С 5 по 8 июля на международной промышленной выставке-форуме «ИННОПРОМ» в Екатеринбурге (она входит в основной план мероприятий Года науки и технологий) представляют передовые разработки учёных и инженеров в области телекоммуникаций, транспорта, индустриальной автоматизации и других направлений.
Также в июле планируется запуск многофункционального лабораторного модуля «Наука» к Международной космической станции (МКС). Он предназначен для реализации российской программы научно-прикладных исследований и экспериментов. После ввода в эксплуатацию нового модуля российский сегмент МКС получит дополнительные объёмы для обустройства рабочих мест и размещения аппаратуры для регенерации воды и кислорода, повысится безопасность всего экипажа станции.
А 20-25 июля состоится презентация достижений российских учёных на Международном авиакосмическом салоне «МАКС-2021». В его рамках также пройдёт конференция Научно-образовательного центра мирового уровня «Сверхзвук» по развитию сверхзвуковой авиации.
Сверхзвуковой пассажирский самолёт
Кстати, о сверхзвуке. Специалисты Московского авиационного института (МАИ) создали прогнозный дисплей для гражданских самолётов, повышающий безопасность пилотирования. Технология позволяет прогнозировать траекторию движения воздушного судна и визуализировать её с помощью индикатора на лобовом стекле, очков виртуальной реальности или установленного в кабине многофункционального дисплея. Пилот видит трёхмерный коридор с набором меток, что облегчает процесс управления самолётом.
Использование метода снижает риск внештатных ситуаций в сложной вихревой обстановке, что доказано в ходе экспериментов. Технология будет применена при создании сверхзвукового пассажирского самолёта нового поколения, работа над которым как раз ведётся центром «Сверхзвук» в рамках национального проекта «Наука и университеты».
Связь и телекоммуникации
Учёные Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению «Технологии беспроводной связи и интернета вещей», созданного на базе Сколтеха, в партнёрстве с ПАО «РЖД» разработали квантовый мессенджер. Он предназначен для организации безопасной связи на железных дорогах, но также им смогут воспользоваться крупные российские предприятия. Мессенджер использует инфраструктуру квантового распределения ключей, построенную ПАО «РЖД». Само приложение может устанавливаться на обычных смартфонах под управлением Android, подключённых к сетям мобильной связи четвёртого и пятого поколений.
Специалисты кафедры телекоммуникационных систем Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) создали антенну для обеспечения бюджетной связи для сетей 5G и 6G. Её разработка ведётся в рамках проекта «Технологии и компоненты интегральной радиофотоники» Евразийского научно-образовательного центра мирового уровня, получившего поддержку в рамках нацпроекта «Наука и университеты».
Благодаря миниатюрному размеру эту антенну можно встроить в любое устройство — датчик или сенсор. Как уверяют разработчики, широко используемый сейчас нижний СВЧ-диапазон переполнен различными мобильными службами, что ограничивает скорость передачи данных. Но с развитием интернета вещей, виртуальной реальности, беспилотного транспорта и тактильного интернета возникает потребность в качественной, быстрой и надёжной связи. На решение этих задач и нацелена разработка учёных УГАТУ, использующая новый диапазон частот.
Развитие железнодорожного транспорта
Связанность территорий — это не только мобильная связь, интернет и телекоммуникации, но и железные дороги. Специалисты центра компетенций НТИ по направлению «Искусственный интеллект» на базе МФТИ научили нейросеть создавать расписание поездов за 5 секунд.
Сейчас железнодорожники используют для составления расписания специальные программы. Но проблема в том, что эти решения учитывают только расположение линий, светофоров и маршрут. Программы не берут в расчёт, например, наличие других составов на пути или снижение скорости поезда из-за изменения ландшафта. В итоге графики получаются неточными.
Учёные МФТИ предложили решить эти проблемы с помощью искусственного интеллекта, способного учитывать около 30 факторов. Нейросеть постоянно учится на реальных данных.
Освоение космоса и Арктики
Молодые учёные осваивают не только земное, но и космическое пространство, а студенты занимаются техническим творчеством и запускают ракеты. Так, при Самарском университете им. С.П. Королёва работает Студенческое конструкторское бюро RocketLAV. В апреле ребята провели пуск экспериментальной ракеты нового поколения «Capella-МЛ». Согласно данным телеметрии, в ходе полёта она достигла высоты в 1750 метров. Все системы сработали штатно, с помощью парашютной системы ракета совершила мягкую посадку в 1,5 километрах от места запуска.
В Самарском университете им. С.П. Королёва разработаны «цифровые двойники» систем электропитания малых космических аппаратов — они должны снизить число нештатных ситуаций на борту и повысить живучесть спутников. Также его сотрудники работают над созданием перспективного газогенератора для двигателя тягой 24 тонны и глобальной лазерной информационной системы.
А белгородские учёные из Научно-образовательного центра «Инновационные решения в АПК» используют данные с космических спутников для мониторинга полей и обучают нейронные сети для нужд сельского хозяйства.
Исследователи Северного (Арктического) федерального университета разрабатывают технологию экстракции морских водорослей Белого моря для получения продуктов с высоким содержанием биологически активных веществ. Планируется организовать в Архангельске комплексную, безотходную переработку водорослей. Проект ведётся в рамках НОЦ мирового уровня «Российская Арктика: новые материалы, технологии и методы исследования».
Новые источники энергии для транспорта
Освоение территорий и создание новых видов транспорта невозможно без создания принципиально новых источников энергии. Именно этим заняты специалисты центра компетенций НТИ «Новые и мобильные источники энергии» при Институте проблем химической физики РАН. Они разрабатывают и тестируют инновационные водородные топливные элементы для беспилотных грузовиков, которые готовятся к испытаниям в Магнитогорске. Кроме того, учёные завершают создание первой в России автономной водородной заправочной станции.
