Біполярний прогрес. Як США та Китай воюють у сфері технологій

Багаторазові космічні ракети

Створення працюючої ракетної системи вертикального зльоту та посадки — завдання складне, але здійсненне. Вже не один десяток аерокосмічних компаній і просто стартапів змогли це зробити. Набагато складніше зробити ракетний прискорювач (перший ступінь), який виведе корисне навантаження в космос, а потім успішно приземлиться на тязі своїх двигунів.

На даний момент частково багаторазові ракети-носії є тільки у компанії SpaceX Ілона Маска. Завдяки здатному повертатися на Землю першому ступеню ракети Falcon компанія щоразу економить мільйони доларів, а її послуги коштують дешевше, ніж у конкурентів.

Наприкінці 2014 р. дозвіл на створення ракет-носіїв отримали приватні компанії Китаю. Скласти конкуренцію SpaceX прагне, зокрема, компанія Deep Blue Aerospace, заснована у 2017 р. Як і SpaceX, вона використовує реактивний спосіб посадки ракети. Це означає, що апарат спускається на Землю з включеними двигунами, які гальмують рух униз.

У липні 2021 р. Deep Blue Aerospace провела тестування своєї ракети Nebula-M1. Апарат вертикально піднявся на 10-метрову висоту і вертикально сів. Двигун цієї ракети, як і двигун першого ступеню ракети Falcon, використовує у якості палива гас, а як окисник — рідкий кисень.

13 жовтня компанія випробувала Nebula-M1 у польоті на 100 м. На відео можна помітити, що ракета злетіла із заздалегідь розкритими опорами для м’якої посадки. Досягши запланованої висоти, вона зависла у повітрі і почала опускатися на посадкову платформу. Коли до Землі залишалося 4–5 м, ракета різко зменшила швидкість, але потім дуже швидко опустилася. Торкнувшись поверхні, трохи підстрибнула і, перш ніж остаточно приземлитися, нахилилася.

Звісно, усе це не було заплановано. В ідеалі ракета мала поступово зменшувати швидкість і м’яко опуститися на платформу. Схоже, двигун ракети не зміг плавно регулювати тягу. Представник Deep Blue Aerospace повідомив SpaceNews, що технічна команда зараз вивчає дані випробувань, перш ніж прийняти рішення про наступні кроки.

Компанія планує, що її двоступенева ракета Nebula-1 діаметром 2,25 м здійснить перший політ у 2023 р. і буде здатна виводити на орбіту вантаж масою 500 кг. Далі Deep Blue Aerospace має намір використати здобутий досвід для створення більш важкої двоступеневої ракети Nebula-2, яка зможе піднімати на орбіту вантаж масою до 4,5 т. 

Гіперзвукова зброя

У лютому міністерство оборони США повідомило про свою стратегію розвитку гіперзвукової зброї. Йдеться передусім про розробку ударної гіперзвукової зброї з морським, повітряним та сухопутним базуванням, здатної вражати об’єкти, критично важливі для противника. Керівник цього напрямку Майк Уайт розповів, що Пентагон хоче отримати таку зброю до середини 2020-х.

Гіперзвуковими називають швидкості понад 6 тис. км/год, тобто які перевищують швидкість звуку в атмосфері більш ніж уп’ятеро. Ще більшу швидкість мають балістичні ракети — понад 22 тис. км/год. Однак гіперзвукова зброя має свою перевагу: здатність змінювати траєкторію і маневрувати під час польоту, що робить її невразливою для систем протиповітряної та протиракетної оборони противника.

27 вересня Агентство передових оборонних дослідницьких проєктів (DARPA) міноборони США оголосило про успішне випробування гіперзвукової крилатої ракети. Її запустили з борту літака, після чого було активовано її двигун. Завдяки відносно невеликій масі та габаритам таку зброю можуть отримати різні американські літаки — як стратегічні бомбардувальники, так і винищувач п’ятого покоління F-35.

Однак 16 жовтня Financial Times повідомила, що Китай ще в серпні випробував гіперзвукову систему, здатну нести ядерний боєзаряд. Ракета-носій "Чанчжен-2C", яка зазвичай використовується для запуску супутників, облетіла навколо Землі, після чого від неї від’єднався глайдер (тобто планер), який на гіперзвуковій швидкості полетів до своєї цілі (сама ж ракета згоріла в щільних шарах атмосфери). "Випробування показало, що Китай досяг разючого прогресу в розробці гіперзвукової зброї і набагато далі просунувся у цій сфері, ніж вважали американські офіційні особи", — констатували джерела газети. Утім, вони зазначили, що система показала невисоку точність: глайдер відхилився від цілі на 30 км. Для США особливо небезпечно те, що такі системи можуть атакувати з боку Південного полюса, тоді як американська протиракетна оборона очікує атак з протилежного боку.

20 жовтня президент США Джо Байден висловив занепокоєння щодо китайської гіперзвукової зброї. Того ж дня військово-морські та сухопутні сили США провели три випробування прототипів компонентів гіперзвукової зброї. Пентагон назвав випробування успішними. Льотні випробування нової зброї мають пройти вже наступного року. 

Ударні дрони

На виставці Airshow China 2021, що проходила в Чжухаї, на півдні Китаю, з 28 вересня по 3 жовтня, були представлені китайські безпілотні літальні апарати нового покоління. Зокрема, державна Китайська аерокосмічна наукова і технологічна корпорація (CASC) продемонструвала ударний дрон CH-6 (Cai Hong 6). Він має максимальну злітну масу 7,8 т, може вмістити 2 т озброєння і боєприпасів, має загальну ширину 20,5 м, довжину 15 м, висоту 5 м, крейсерську швидкість 500–700 км/год, крейсерську висоту польоту 10 км, максимальну тривалість польоту 8 годин, максимальну дальність 4500 км. Як зазначає The Drive, серед американських ударних дронів найближчим до CH-6 за своїми тактико-технічними характеристиками, ймовірно, є Avenger від General Atomics, хоча CH-6 у своїй конструкції робить менший акцент на низькій помітності та має простіший загальний дизайн. Відмінністю CH-6 є два реактивних двигуни, розташовані у хвостовій частині. Наявність двох двигунів підвищить надійність, що може бути ключовим з огляду на відстані, на які розраховані ці дрони, і менш розвинений стан китайських технологій реактивних двигунів порівняно з американськими.

Ще однією новинкою від CASC на авіасалоні в Чжухаї став дрон FH-97 (Fei Hong 97), який виглядає як копія експериментального безпілотника XQ-58 Valkyrie, розробленого американською компанією Kratos для військово-повітряних сил США. Але FH-97, як і CH-6, оснащений двома реактивними двигунами замість одного.

Отже, Китай іде шляхом, яким зараз ідуть США, в напрямку широкого використання скритних ударних безпілотників, оптимізованих для небезпечних бойових вильотів з метою ураження різних цілей, радіоелектронної боротьби або розвідки. Крім того, очікується, що ці види дронів у поєднанні з розробками в галузі штучного інтелекту працюватимуть для супроводу пілотованих військових літаків або як мережеві зграї для різних місій, включаючи повітряні бої.

США з цією метою створили штучний інтелект Skyborg і вже випробували його здатність управляти дронами UTAP-22 Mako від Kratos і MQ-20 Avenger від General Atomics. Є ознаки того, що Китай проводить випробування подібної концепції на секретній авіабазі Малань у провінції Сіньцзян. Освоєння цих технологій є частиною зусиль обох країн задля швидкого підвищення безпілотних можливостей своєї військової авіації, стверджує The Drive. 

Безпілотні електромобілі

Китайська компанія WM Motor 22 жовтня представила концепт електричного седана M7. Автомобіль отримає три лідари і ще майже 30 вимірювальних пристроїв. M7 відрізнятиметься значною для електромобіля дальністю — 700 км.

Лідари — ключові датчики для безпілотних автомобілів. Вони посилають лазерні промені та вимірюють час, за який відбите від об’єктів світло доходить до приймача. Це дозволяє точно визначити відстань до об’єктів і навіть побудувати рельєфну карту простору.

Вартість набору з лідара, радара та інших сенсорів може перевищувати вартість самого автомобіля, і деякі розробники створюють безпілотні автомобілі без лідарів — завдяки розвиткові алгоритмів комп’ютерного зору. Наприклад, на електромобілях Tesla стоять лише радари та камери (утім, самі машини при цьому назвати безпілотниками не можна), і цього року компанія оголосила, що відмовиться навіть від радарів і використовуватиме для навігації лише камери.

У вересні минулого року американська компанія Lucid Motors представила електричний седан Air, який зможе проїжджати на одному заряді до 837 км. Електромобіль виділяється просунутою системою допомоги водієві з камерами, радарами та фронтальним лідаром. Автомобіль уже надійшов у продаж. Його можна придбати за $77,4 тис.

Електричний седан M7 китайської компанії WM Motor обладнаний не одним, а трьома лідарами із загальним кутом огляду в 330 градусів. Крім того, він має п’ять радарів, що випромінюють міліметрові хвилі, 12 ультразвукових датчиків, сім камер з роздільною здатністю 8 мегапікселів, чотири панорамні камери та високоточний модуль позиціонування.

Обробляти дані з усіх цих пристроїв будуть чотири чіпи NVIDIA DRIV Orin-X. Обчислювальна здатність кожного з них — 254 трлн операцій на секунду. Крім того, WM Motor обіцяє невпинне покращення інтелектуальних алгоритмів розпізнавання об’єктів і керування автомобілем, завдяки чому інтелектуальна система водіння M7 ставатиме ще безпечнішою та надійнішою.

Масове виробництво автомобіля M7 заплановане на 2022 р. Своєю метою компанія називає забезпечення можливістю автономного керування п’ятого рівня. Це означає повну автоматизацію водіння за всіма сценаріями (паркування, рух міськими дорогами та міжміськими магістралями). Такі автомобілі зможуть їхати, куди потрібно власникові, і робити все, що здатен зробити досвідчений водій. 

Квантові комп’ютери

Конкуренція між Китаєм і США наростає також у сфері квантових обчислень. Це технологія завтрашнього дня. Сьогодні вона перебуває лише на стадії експериментальних випробувань, проте завтра обіцяє дивовижні досягнення.

Розмір квантового комп’ютера вимірюється в кубітах, при цьому кожен новий кубіт подвоює потужність пристрою. У ролі кубітів можуть використовуватися фотони (частинки світла), електрони, атомні ядра, локальні ефекти в надпровідниках тощо.

23 жовтня 2019 р. у журналі Nature вийшла стаття, де команда Google похвалилася створенням 54-кубітного надпровідного квантового комп’ютера Sycamore. Його обчислювальні можливості було випробувано на моделюванні випадкових квантових ланцюжків. Команда Google заявила, що процесор Sycamore за 200 секунд впорався із завданням, для виконання якого сучасному класичному суперкомп’ютеру знадобилося б 10 тис. років. Щоправда, компанія IBM заявила, що її суперкомп’ютер Summit здатен виконати таке завдання за 2,5 доби. Але все ж таки 200 секунд — це більш ніж у тисячу разів швидше, ніж 2,5 доби.

Через два роки цей рекорд побили китайці. 25 жовтня 2021 р. в Physical Review Letters вийшла стаття, де команда Науково-технічного університету Китаю сповістила про створення 66-кубітного надпровідного квантового комп’ютера "Цзучунчжі". Його теж було випробувано на моделюванні випадкових квантових ланцюжків. Завдання, виконане "Цзучунчжі", за обсягом обчислень у сотні разів перевищило те, на якому команда Google випробувала свій процесор Sycamore два роки тому. "За нашими оцінками, завдання, з яким "Цзучунчжі" впорався приблизно за 1,2 години, займе у найпотужнішого суперкомп’ютера принаймні вісім років", — заявила китайська команда. 1,2 години — це майже у 60 тис. разів швидше, ніж вісім років.

Тоді ж у тому ж таки виданні вийшла стаття тієї ж команди про її успіхи у створенні квантового комп’ютера іншого типу — фотонного. Торік вона створила фотонний комп’ютер "Цзючжан", який виконав тестове завдання у 100 трлн разів швидше, ніж це міг би зробити класичний суперкомп’ютер. І ось тепер вона розповіла про "Цзючжан-2", який перевищив класичний суперкомп’ютер у трильйон трильйонів разів.

Перспективні застосування квантових комп’ютерів — прогнозування цін на акції, розрахунок генних мутацій, створення нових матеріалів і ліків, моделювання гіперзвукового польоту тощо.