Китайские инженеры решили секретную задачку, над которой ученые Запада ломали головы 60 лет

«Охотник за подлодками» из Поднебесной покорил магнитные поля
Дмитрий Капустин

Китайские инженеры начали 2024 год с феноменального изобретения: они создали самый точный в мире подводный датчик. Причем этот датчик настолько дешевый и простой в производстве, что его можно легко устанавливать на морские беспилотники. Сенсор может полностью изменить расклад сил в Мировом океане, превратив Китай в главную военно-морскую державу.

В основе датчика лежит SQUID — это очень чувствительный магнитометр, используемый для измерения чрезвычайно тонких магнитных полей. Такие магнитомеры созданы на основе сверхпроводящих катушек. Явление сверхпроводимости, напомним, это когда определенные материалы проявляют нулевое электрическое сопротивление при низких температурах.

Благодаря своей сверхчувствительности SQUID находят применение в различных областях — от геофизических исследований до медицинской диагностики. Единственный минус — такие детекторы непомерно дороги. Более того, такой SQUID-датчик можно было устанавливать лишь на специализированных противолодочных самолетах.

Однако китайские инженеры совершили прорыв, упростив SQUID-датчик. Причем открытие не было засекречено, оно стало общественным достоянием: технологию подробно описали в научном журнале на китайском языке Cryogenics & Superconductivity.

Подлодки будут ловить не по шумам, а по магнитному возмущению

Близкие к консерваторам аналитические центры в Вашингтоне выступают за использование подводных лодок для запуска ракет по прибрежным районам Китая в случае потенциального конфликта между двумя странами.

Однако китайские военные эксперты говорят, что если бы НОАК смогла обнаружить и потенциально нейтрализовать американские подводные лодки в открытых водах, это значительно снизило бы вероятность военного вмешательства США. Да и просто отрезвило бы вашингтонских «ястребов».

Теперь же в руках у китайских военных окажется технология, созданная командой во главе с физиком-магнитологом Чжан Инцзы из Северного университета Китая. Ученые хоть и гражданские, однако они заявили, что их детектор можно смонтировать на беспилотниках.

Зонды используют сверхпроводящие катушки, которые могут обнаруживать малейшие возмущения в магнитных полях Земли, вызываемые подводными лодками, когда они перемещаются даже на самых больших глубинах.

Забавно, но сама технология была разработана американскими учеными и впервые применена на военных самолетах в 1964 году. Правда, она оказалась абсолютно неэффективной при обнаружении подводных лодок в движении. Лишь исследователям в Германии потребовались годы работы, чтобы добиться ее первого практического применения.

Параллельно исследования шли и в Китае. Причем долгое время китайские инженеры (как, впрочем, и инженеры из других стран) двигались по другому: подлодки предлагали обнаруживать не по магнитному возмущению, а по тончайшим шумам.

Однако современные двигатели на субмаринах настолько тихие, что обнаружить их фактически невозможно. А вот применение магнитных датчиков — это уже революционно иная технология. И тут Китай обошел и США, и Германию.

Китайские датчики засекут подлодки даже в Марианской впадине

Несколько лет назад ученые из Академии наук Китая, как пишет South China Morning Post (SCMP) совершили значительный прорыв в создании «магнитного» детектора подлодок. Правда, созданный ими детектор оказался чудовищно дорогим. Ведь каждое устройство должно было содержать по меньшей мере 6 сверхчувствительных магнитных градиентометров, причем каждый из них оснащен парой сверхпроводящих катушек.

А вот ученые из Северного университета Китая доказали, что вместо шести детекторов достаточно и одного.

Более того, команда профессора Чжана Инцзы установила, что магнитные градиентометры не только дороги, но и подвержены взаимным помехам при плотной компоновке. А это делает сенсор очень неточным. В лаборатории его применять можно, а вот на практике — увы, нет.

Кроме того, если ломается один из градиентометров, то выходит из строя весь комплекс датчиков. И опять нужно тратить деньги на ремонт.

Молодые ученые из Северного университета глубоко погрузились в основы физики магнитных полей и в итоге блестяще доказали, что тончайшие возмущения магнитного поля Земли может зафиксировать не шесть, а всего один датчик. Зато сверхточный. Правда, для этого пришлось в датчик вмонтировать четыре сверхпроводящие катушки. Зато после долгого моделирования инженеры создали оптимальную схему датчика, который при минимуме вложений будет максимально точным.

Кроме того, сокращение количества компонентов значительно снизило так называемый «шум» устройства (то есть создаваемые им внутренние помехи). В результате и получилась экономичная модель, которая превзошла чувствительность своих дорогостоящих предшественников, заявили исследователи. А поскольку новый сенсор проще, то он будет реже ломаться, его легче обслуживать. Для практичных китайцев это крайне важно.

Более того, ученые уже провели не только лабораторные, но и полевые испытания в море. Команда Чжана Инцзы не раскрыла никаких конкретных областей применения нового сенсора. Но все и так понятно, пишет SCMP: Северный университет Китая тесно связан с военными, и большинство его выпускников идут в оборонную промышленность.

Соавторами профессора Чжана в исследовании были сотрудники Beijing Milestone Technology — это госкомпания, которая уже интегрировало некоторые магнитные детекторы в беспилотники и подводные аппараты.