Оптическое волокно продолжает активно использоваться в самых высокотехнологичных областях. К примеру, недавно специалисты холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех представили инновационное кварцевое оптоволокно, на основе которого можно создавать системы связи нового поколения для промышленности и транспорта. Про новинку «Швабе», а также об устройстве и принципе действия оптоволоконного кабеля – в нашем материале.

 

Использовать свет для передачи информации научились достаточно давно. Можно вспомнить оптический телеграф, который появился во Франции еще в XVIII веке. Тогда он был способен удивить своей невероятной скоростью – передать информацию на 200 км всего за пятнадцать минут. Кстати, известный русский изобретатель Иван Кулибин доработал данную технологию и буквально через год представил свою «дальнеизвещающую машину».

В 1824 году в России начала свою работу первая линия оптического телеграфа, а немного позже открылась линия связи Петербург-Варшава длиной 1200 км, по тем временам это мировой рекорд по протяженности. Отправку «оптической» телеграммы можно сравнить с современным Интернетом, за исключением скорости – около 20 минут занимала передача 45 условных сигналов из Петербурга в Варшаву.

Оптическая связь в современном понимании возникла в 1950-х годах, когда научились изготавливать тонкие двухслойные волокна из специальных прозрачных материалов. Изобретение лазеров в 1970-х сделало возможным построение волоконно-оптических линий передач. У нас в стране первая оптическая линия связи была запущена в 1977 году в Зеленограде. Кстати, советские технологии в этой области не отставали от лучших мировых аналогов. На первой европейской конференции по волоконно-оптической связи в 1976 году лидерами в отрасли были признаны СССР и Япония.

 

Итак, свет можно использовать для передачи информации, и люди поняли это столетия назад. Вначале примитивный способ работал только на расстоянии прямой видимости, а потом оптоволокно позволило передать свет на много тысяч километров, и далеко не по прямой траектории. Но как это возможно? Ключевое слово в объяснении данного явления – преломление. Это и есть основа принципа действия оптоволокна – в нем свет многократно преломляется, оставаясь внутри. По аналогии с электричеством, текущем по металлическому проводу, оптическое волокно иногда называют «светопроводом».

Источником света в кабеле становится лазер. На другом конце кабеля свет ожидает приемное устройство, которое его обратно перекодирует в электрический сигнал. Происходит это очень быстро – лазер включается и выключается несколько миллиардов раз в секунду, передавая миллиарды бит данных. Для сравнения, самый популярный для компьютерных сетей восьмижильный кабель из четырех скрученных пар пропускает до 1000 мегабит в секунду, а оптоволоконный кабель по одной жиле – в три раза больше. Бесспорно, скорость – одно из главных преимуществ оптоволокна. И неудивительно, ведь свет – самое быстрое, что известно во Вселенной.

Само оптическое волокно представляет собой неполую прозрачную трубку, изготовленную из особого материала, обладающего свойствами стекла. Для этой цели ученые стали использовать кварцевое стекло. Несмотря на кажущуюся хрупкость стекла, оптическое волокно обладает особой гибкостью. Его можно даже скрутить в кольцо – на характеристиках кабеля это никак не отразится, и свет без проблем продолжит «бежать» по нему.

 

Недавно было представлено новое отечественное кварцевое оптоволокно с улучшенными характеристиками. Новинка – результат кооперации экспертов «Сколкова», холдинга «Швабе» и Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики.

Этот продукт обладает всеми достоинствами традиционного оптоволокна. Помимо малого веса, удобства монтажа и скорости, это еще и невосприимчивость к электромагнитным помехам – световой сигнал невозможно перехватить. У новинки «Швабе» есть и явное преимущество перед существующими аналогами – увеличенный до 100 мкм диаметр сердцевины, вместо типовых 50 мкм и 62,5 мкм, и специальный градиентный профиль показателя преломления. Это повышает надежность сети передачи данных без потери пропускной способности.

Инновационное оптоволокно в первую очередь рассчитано на кабельные системы, работающие в агрессивных условиях окружающей среды. Например, разработка будет применяться в составе бортовых кабельных систем – от поезда метро до самолетов, и даже космических кораблей.

Кстати, прежде чем на полярной орбите начнет собираться из базовых модулей новая Российская орбитальная служебная станция, мы отправим на эту «радиационно напряжённую орбиту» миссию «Ковчег» («Бион-2») с различными биологическими организмами (млекопитающие из отряда грызунов, пресмыкающиеся и растения) для проверки радиационного фона и других космических факторов влияния на жизнь, — написал Дмитрий Рогозин в своём Telegram-канале.

Ранее мы уже писали о том, что Роскомос хочет как можно скорее вывести на орбиту научно-энергетический модуль — первый элемент РОСС.

Ракетно-космический центр «Прогресс» (входит в Роскосмос) направил заявку на получение патента на систему дистанционного зондирования Земли, которая сможет вести наблюдения в оптическом и инфракрасном диапазоне. Соответствующий документ был распространен Федеральным институтом промышленной собственности.

В документе уточняется, что система включает как ракету-носитель, так и сам космический аппарат наблюдения. Предполагается, что спутник сможет разворачиваться в плоскости, перпендикулярной плоскости орбиты.

Максимальный поперечный размер космического аппарата не превышает 0,6 диаметра D зоны полезного груза РН, максимальная высота космического аппарата не превышает D, размер апертуры оптико- электронной аппаратуры d может находиться в пределах от 0,11 D до 0,25 D, — говорится в заявке на патент.

Сейчас на орбите работает спутник «Аист-2Д», который был создан в РКЦ «Прогресс» (производитель ракет «Союз»). Обычно его камеры направлены на Землю, поскольку это аппарат дистанционного зондирования Земли. Чтобы снимать другие небесные тела, ориентацию аппарата меняют. В частности, это позволило следить из космоса за неконтролируемым сходом с орбиты второй ступени ракеты-носителя Long March-5B («Чанчжэн-5Б»). В настоящий момент РКЦ «Прогресс» создает спутник «Аист-2Т» для стереоскопической съемки Земли. Он станет первым аппаратом, который будет запущен с космодрома Восточный на ракете-носителе «Ангаре».

НПО Лавочкина уже по сути дела приступили, даже не дожидаясь 15 июля, потому что я, честно говоря, сильно сомневаюсь, что в нынешней ситуации Европейский союз пойдёт на совместную миссию в 2024 году, — сказал Рогозин.

15 июля Европейское космическое агентство даст Роскосмосу окончательный ответ о готовности отправить совместную миссию ExoMars в 2024 году, но гендиректор госкорпорации по этому поводу не испытывает никаких иллюзий.

При таком лае, который звучит в Брюсселе, об этом речи быть не может, поэтому мы идём на национальную миссию, в этом нет никаких сомнений, — добавил он.

Дмитрий Рогозин уточнил, что перелётный модуль марсианской миссии будет аналогом того, на котором в 2019 году космическая обсерватория «Спектр-РГ» отправилась в точку Лагранжа L2 (где уравновешивается влияние Солнца и Земли) в 1,5 миллиона километров от Земли.

Рогозин напомнил, что разработчикам предстоит оценить, что из задела по посадочному модулю «Казачок» можно будет взять для реализации новой национальной миссии.

ЕКА прекратило сотрудничество с Роскосмосом по ExoMars-2022 в марте из-за событий на Украине. Однако затем стало известно, что госкорпорация и агентство обсуждают возможность реализации миссии совместно. Позднее же появилась информация, что стороны обсуждают лишь взаимный возврат оборудования.

Создание первого органического биполярного транзистора было большой проблемой с технической точки зрения, — пишут исследователи, — Нам пришлось разработать высокоточные технологии изготовления слоев из органических материалов и технологии укладки этого в виде трехмерной структуры. Однако, превосходные показатели получившегося транзистора стали вознаграждением за эти усилия.

Появление органического биполярного транзистора открывает совершенно новые перспективы в области гибкой органической электроники, которая теперь сможет самостоятельно выполнять задачи по предварительной обработке данных и передаче этих данных при помощи различных технологий.

Могу сказать, что цена будет намного ниже, чем Tesla и другие подобные автомобили. Стремимся сложить экономику этого производства таким образом, чтобы электромобиль был доступным для различных категорий потребителей — как частных, так и корпоративных заказчиков для каршеринга, такси, — сказал он.

Точную стоимость массового российского электромобиля Валерий Горбунов не назвал. В США цена базовой заднеприводной Tesla Model 3 без автопилота составляет 49 тысяч долларов без учёта программ государственных субсидий, с ними цена снижается до примерно 41 тысячи долларов. Но ориентироваться тут нужно скорее на Китай, где стоимость небольшого электромобиля с запасом хода около 400 км находится у отметки в 15–20 тысяч долларов.

 

Отражатель – это оптический элемент, который перенаправляет падающий свет обратно в сторону падения. Данное свойство дает возможность применять их в производственных и исследовательских процессах по выполнению измерений, технических испытаниях, а также в настройке оптических систем или распределении по классам лазерной аппаратуры. 

Традиционно такие отражатели широко используются в спектральной технике, для точных измерений расстояний. Вместе с тем их задействуют в лазерной локации Луны или искусственных спутников Земли, в топографической съемке и строительстве. Среди прочего с их помощью можно повысить заметность навигационных знаков для радиолокаторов морских и речных судов.

Ранее изделия такого типа импортировались в Россию из-за рубежа и широко применялись в спектральной технике. В рамках импортозамещения КМЗ провел работы по разработке и выпуску высокоточных полых отражателей с аналогичными характеристиками. Наши инженеры изготовили и испытали несколько опытных образцов. И в ближайшее время мы планируем наладить их серийное производство, — рассказал генеральный директор КМЗ Александр Новиков. 

Первые экземпляры новой импортозамещающей оптики представлены в зоне «Швабе» на объединенном стенде Ростеха в павильоне №1 на стенде №1Н3. Международная промышленная выставка «Иннопром-2022» проходит в Екатеринбурге с 4 по 7 июля.

Проект был представлен вместе с другими разработками молодых учёных РКС на Международном молодежном промышленном форуме «Инженеры будущего — 2022». 

Перспективная технология предполагает создание космического аппарата, который при помощи специальной сети сможет собирать вышедшие из строя малоразмерные спутники, обломки космических аппаратов и разгонных блоков, а также прочий эксплуатационный мусор.

Как отмечают в Роскосмосе, оригинальность технического решения состоит в возможности переработки собранного мусора в топливо, которое будет использоваться самим аппаратом для продолжения очистки более высоких орбит.

Серия ЦАП с высокими характеристиками позволит заменить импортные микросхемы в широком классе аппаратуры и приборов. Гражданский вариант К5023НА024 позволит заменить импортные микросхемы DAC0808 и MC1508, что повысит устойчивость поставок цифро-аналоговых преобразователей российским компаниям.Состав серии 5023НА для оборонной промышленности8-разрядные ЦАП с параллельным интерфейсом ввода данных (функциональные аналоги DAC0808, National Semiconductor и MC1508, Philips Semiconductors):

Четырёхканальные 12-разрядные ЦАП со сбросом в середину шкалы (функциональный аналог DAC8412, Analog Devices):

Четырёхканальные 12-разрядные ЦАП со сбросом в ноль шкалы (функциональный аналог DAC8413, Analog Devices):

Отмечается, что только одной Intel вскоре потребуется около 6 тысяч инженеров в США и 3 тысячи инженеров в Германии для трех строящихся заводов. При этом новые полупроводниковые фабрики строят также Samsung, TSMC и GlobalFoundries.

По данным The Register, спад интереса к профессии инженера-электроника связан с более высокими зарплатами в программировании. В результате обучение азам проектировки чипов предпочитает лишь малая часть студентов. Издание констатировало, что о работе в компаниях Apple, Microsoft или Google мечтают чаще, чем в Intel или GlobalFoundries.

Источники, знакомые с ситуацией, заключили, что без роста числа специалистов в ближайшие годы отрасль умрет сама по себе. По их оценкам, в других странах ситуация с инженерами обстоит так же плачевно.