Китайские учёные разработали высокоскоростной инфракрасный датчик, вдохновлённый строением органов жука-златки. Он может лечь в основу нового поколения систем, потенциально превосходящих планируемый американский щит противоракетной обороны «Золотой купол».
Исследователи из Шанхайского института технической физики Китайской академии наук в сотрудничестве с Университетом Тунцзи заявляют, что их новый датчик работает в 20 000 раз быстрее существующих технологий и способен обнаруживать движение и тепло в экстремальных условиях, как дым, пыль или туман.
Читайте: 100 тыс. за перехват – Что делает «Железный купол» передовым противоракетным щитом
Инфракрасный датчик, вдохновлённый жуком-златкой
Как сообщает South China Morning Post, инфракрасное зондирование играет ключевую роль в обнаружении угроз при плохой видимости.
Военные, пожарные и промышленные службы используют эту технологию для отслеживания движения, обнаружения источников тепла и навигации в темноте. Вдохновение китайская команда разработчиков почерпнула у жука-златки.
С помощью специального органа, чувствительного к теплу, этот жук способен ощущать лесные пожары на расстоянии сотен километров. Эта способность помогает жукам находить лучшие места для откладки яиц. Используя эту идею, команда под руководством профессоров Ху Вэйда и Мяо Цзиньшуя создала новый транзистор.
Они использовали два основных материала: диселенид палладия (двумерный материал, эффективно поглощающий инфракрасное излучение) и пентацен (органический полупроводник, имитирующий сенсорную систему жука).
Устройство работает в среднем инфракрасном диапазоне, и способно обнаруживать чрезвычайно низкие уровни тепла. Во время испытаний, имитирующих лесные пожары с температурой до 927 градусов по Цельсию (1700°F), датчик смог отслеживать движение пламени и сохранять тепловые паттерны с точностью почти 95%.
Это делает его перспективным кандидатом для систем ночного видения, обнаружения пожаров, обеспечения промышленной безопасности и оборонного наблюдения.
В сопутствующем исследовании учёные создали второе устройство на основе чёрного фосфора и селенида индия (BP/InSe – комбинация материалов, обеспечивающая сверхбыструю фотонную память), которое достигло скорости фотонной памяти всего 0,5 микросекунды.
По сравнению со старыми устройствами, которые фиксировали лишь размытые сигналы, эта система смогла сохранить 17 точных точек данных об инфракрасных целях.
Конкуренция с планами ПРО США
Исследователи утверждают, что такая скорость и чёткость могут оказаться полезными в военных областях, как противоракетная оборона и высокоскоростное наведение на цель.
Датчики также были протестированы на способность к запоминанию в реальном времени и распознаванию образов, что открывает возможности для их интеграции в автономные дроны, спутники или наземные ракетные комплексы.
Они могут сформировать высокочувствительную инфракрасную сеть наблюдения на суше, море или в космосе.
Хотя о военном применении официально не объявлялось, исследование предполагает, что датчик, вдохновлённый жуком-златкой, может быть интегрирован в китайские системы, как ракетный комплекс HQ-17AE, что позволит ему перехватывать угрозы даже в очень сложных условиях, например, в песчаную бурю или в ночном бою.
Более быстрые чипы на основе BP/InSe могли бы обеспечивать наведение для рельсотронов, установленных на военных кораблях или авианосцах. При этом исследование появилось всего через несколько месяцев после того, как президент США Дональд Трамп анонсировал «Золотой купол» — противоракетный щит из спутников космического базирования с инфракрасными датчиками.
Однако системы США будут полагаться на традиционные кремниевые датчики, которые, по утверждению китайских исследователей, не могут сравниться по скорости и точности с их новыми устройствами.
Недавние исследования в журналах Nature Communications и Light: Science & Applications показывают, что объединение сенсорики, памяти и обработки в одном блоке может сократить задержки, сэкономить энергию и обеспечить эффективную работу в реальном времени.
Эти преимущества имеют решающее значение для будущих флотов БПЛА, беспилотных автомобилей и периферийных вычислений (обработки данных прямо на устройстве, а не в удалённом центре) в сложных условиях.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU