Новый самолет вертикального взлета и посадки (СВВП) должен решить извечную проблему вертолета. Многие годы инженеры пытались разработать эффективные СВВП, но так и не смогли увеличить максимальную скорость без снижения дальности полета или полезной нагрузки. Программа DARPA под названием VTOL X-Plane должна решить эту проблему, соединив возможности винтокрылой машины и летательного аппарата с неподвижным крылом. Подобный аппарат уже существует – это V-22 Osprey, разработанный специалистами компаний Bell и Boeing. Osprey является конвертопланом, то есть с помощью поворотных гондол двигателей он может летать по-вертолетному или по-самолетному, развивая скорость более 550 км/ч. Однако, при всех своих преимуществах, V-22 Osprey имеет плохое соотношение собственный вес/полезный груз и весьма недешев: его стоимость сравнима со стоимостью современного истребителя 4-го поколения. Кроме того, военным необходимы аналогичные аппараты с большими грузоподъемностью и скоростью.

Инженеры Boeing уже собрали летающий макет будущего перспективного летательного аппарата (внизу)

Программа VTOL X-Plane может завершить многолетнюю историю вертолетов. Возможности СВВП нового поколения намного превысят возможности винтокрылых машин. Согласно техзаданию DARPA, новый СВВП должен поддерживать максимальную скорость до 740 км/ч, весить 4,5-5,4 т и перевозить полезную нагрузку в 40% от собственной массы. Этот летательный аппарат должен заменить легкие и ударные вертолеты. Благодаря высокой скорости такие машины смогут быстро подходить к рубежу атаки или в зону высадки десанта, а также быстро покидать зону боевых действий. Кроме того, высокая скорость полета означает меньшую уязвимость для огня с земли, особенно это касается переносных зенитных ракетных комплексов, зенитной артиллерии и стрелкового оружия. В будущем на базе технологий нового СВВП, скорее всего, будут созданы более тяжелые машины, способные перевозить тяжелую технику или не менее сотни солдат.

В настоящее время DARPA получило работу по проектированию нового летательного аппарата четырем американским компаниям: Aurora Flight Sciences; Boeing; Karem Aircraft; Sikorsky.

Конвертоплан Karem Aircraft по конструкции похож на V-22 Osprey

Три из четырех компаний уже представили рисунки облика перспективных аппаратов. Аппараты Karem Aircraft и Sikorsky похожи по конструкции на конвертоплан V-22 Osprey. В свою очередь, СВВП Boeing имеет оригинальную конструкцию и использует 4 подъемно-маршевых вентилятора. В настоящее время специалисты Boeing уже создали макет под названием Phantom Swift, который демонстрирует возможности воздушной платформы нового типа.

Компания Aurora Flight Sciences выбрала сложный, но очень перспективный путь: использование высокоскоростных электрических вентиляторов. В настоящее время готов прототип композитного 70-кВт вентилятора диаметром 81 см и тягой около 200 кг.

Об СВВП Sikorsky известно мало, судя по всему, это конвертоплан с поворотным крылом

Особенностью всех четырех концепций летательных аппаратов являются интегрированные многофункциональные системы, которые эффективно используют внутреннее пространство летательного аппарата, снижают его вес и механическую сложность.

К концу 2015 года все четыре компании должны представить эскизные проекты своих СВВП. Затем специалисты DARPA решат, какой проект необходимо довести до стадии опытного образца. Ожидается, что летные испытания прототипа начнутся в 2017-2018 году.

Оптическая память для квантовых компьютеров на подходе

 Александр Березин 

 Кажется, у нас появляются все основания уже в довольно близкой перспективе надеяться на манипулирование группой синхронизированных одиночных фотонов.

 Одиночные фотоны света — оптимальный базовый строительный элемент для квантовых компьютеров и сенсоров. К сожалению, генерация именно одного фотона за раз является исключительно сложным делом: даже специальные источники одиночных фотонов часто не срабатывают и всегда испускают частицы с разными интервалами. Создать на столь шаткой основе работающий компьютер чрезвычайно тяжело.

В теории способна помочь оптическая память, которая может хранить одиночные фотоны, чтобы, собрав значительную их порцию, далее вести вычисления сразу с группой синхронизированных частиц. В этом случае появляется возможность вести вычисления существенно быстрее, чем на обычных компьютерах.

Международная группа специалистов во главе с Майклом Спрэгом (Michael Sprague) из Оксфордского университета (Великобритания) провела новый эксперимент, направленный на создание такой оптической памяти, причём способной работать при комнатной температуре.

В опыте использовались атомы цезия, размещаемые в центре полого оптического волокна. «В отличие от квадратного оптоволокна со стеклянным сердечником... эти волокна могут направлять свет в полую сердцевину, куда для увеличения взаимодействия со входящими оптическими импульсами помещаются атомы цезия, — поясняет г-н Спрэг. — Поскольку атомы и свет удерживаются в очень ограниченном пространстве внутри волокна, количество энергии, нужное для управления такой памятью, снижается в 200 раз в сравнении с предшествующими аналогами». Особенно ценно то, что свет удаётся сохранять с уровнем шума, который был много меньше одного фотона (то есть вероятность шумов однофотонного уровня для каждой операции оставалась весьма малой).

А это значит, что у памяти есть потенциал для сохранения импульсов света с интересующими исследователей квантовыми характеристиками.

Конечно, полое оптоволокно с цезием в сердцевине нельзя считать напрямую совместимым с существующей сетью такого рода. Однако включение подобных фрагментов в обычные сети волне возможно. В то же время впереди большая работа по доводке: пока оптической памяти удаётся хранить отдельные фотоны только 30 нс подряд, однако разработчики полагают возможным очень скоро довести длительность хранения до 100 нс. Вам кажется, что это не очень много? Вспомните, что сам по себе свет за это время способен пройти пару–тройку десятков метров, и способность задержать одиночные фотоны в одной точке на долгий срок действительно выглядит впечатляюще.

И самое главное: это позволит создать синхронизированные группы отдельных фотонов, что является непременным условием реализации квантовых вычислений на такой элементной базе.

Учёный полон оптимизма: «До сих пор никому не удавалось хранить истинные одиночные фотоны в оптической памяти при комнатной температуре. Наша работа показывает, что такой вид памяти, способной оперировать сразу с десятками отдельных фотонов, может стать реальностью всего через несколько лет».

Отчёт об исследовании опубликован в издании New Journal of Physics, а его препринт можно полистатьздесь.

Подготовлено по материалам Оксфордского университета.