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美国X-37B航天器飞行两年后成功返航

美国空军网站报道,当地时间2019年10月27日凌晨,美国空军的X-37B轨道测试飞行器五号机在升空780天后成功返回地球,并在肯尼迪航天中心成功降落。

空军快速能力办公室宣布在轨期间成功完成了空军研究实验室的实验,并为小型卫星提供飞行服务。各方公开消息显示,X-37B的这次飞行还进行了热防护系统、导航与控制系统、自主返航和自主降落系统、新型离子推进器试验,以及100多种先进材料的测试。平台和先进材料测试实验可能只是其中一部分,结合美先进技术发展,还可能进行先进通信技术和指挥控制系统、激光武器、动能武器、侦察监视和预警装备、电子战装备等先进装备和技术的测试实验。

X-37B项目起始于1999年7月,是美国军方授权波音公司所测试的一款可重复使用的无人太空飞机,其最初目的是用于替换当时已经服役20年的航天飞机。X-37B仅约5吨重,长8.8米,高2.9米,翼展为4.6米,是传统航天飞机的四分之一大小,由于采用了先进的热防护系统及新型合成材料,X-37B可以在突破大气层后在外太空轨道依靠太阳能电池持续供电,保持长达数百天的轨道运行。此外,美国还创新研发出以与N2O4为主要成分的双组元自燃推进剂,让X-37B的动力性能远远高出目前现役所有的空军战机最高速度,达到惊人的25倍音速以上。这也意味着,目前各种常规军用雷达,将根本无法捕捉到其飞行轨迹。

X-37B作为美“全球快速打击系统”的重要平台,从研制到2010年首飞,再到后来的五次飞行测试,长期处于神秘不言、高度保密的状态。最新的第五次飞行任务于2017年9月7日发射,搭载了猎鹰公司Space X Falcon 9助推器,空军正准备在2020年进行第六次飞行任务。

从目前各方披露的有限信息来看,X-37B具备实现太空武器化的几大优势:

一是在轨运行时间长。目前在轨运行的空间器需要多名宇航员在里面维护,受人体机能影响,宇航员在轨记录也只有340天。而此次X-37B在轨运行780天,是无需宇航员维护的自主飞行,其经济成本和适用性是前者不可比拟的。

二是作为卫星发射平台。目前世界各国的卫星发射都需要通过火箭作为载体,发射时间还需要综合考虑天气、窗口等各种因素。而X-37B搭载的卫星不仅可以随时发射,还可以利用X-37B的超强机动性选择最佳位置入轨,不必依靠从地面用火箭等待天时的发射,贻误战机。

三是作为武器搭载平台。X-37B可以悄无声息的靠近敌国卫星,释放干扰后,伸出机械手臂轻松将其收入囊中;X-37B可以类似现在的无人机,搭载各种武器弹药;X-37B搭载了激光武器后,可以在敌国战略导弹进入大气层外的飞行中段而将其击毁。(af.mil网站10月27日消息综合)

先进纳米技术捕获红外光并将其转换为太阳能

瑞典皇家理工学院(KTH)研究团队近日开发一种新型的薄膜,结合纳米晶体和微透镜能够吸收红外光用于能量转换,这极大提高太阳能电池转换效率。提高太阳能电池板性能的方法之一是在它们上面添加特殊种类的纳米颗粒。研究人员将其开发的颗粒称为升级纳米粒子(UCNP)。通过将这些微小粒子掺杂到含金属如镧离子的染料中,提高捕获红外光的能力。此外还对UCNP进行空间上的调制,以使正确的方式聚焦红外光。研究人员表示如果技术继续优化,估计能实现20%到25%的效率。该技术目前已申请了专利。(瑞典皇家理工学院网站10月30日消息)

美开发稀土金属回收新方法

美国宾夕法尼亚大学的研究人员开发出回收稀土金属混合物的新方法。稀土金属之间化学和物理性质非常相似,使得传统标准分离方法既耗时又耗能,还会产生大量的酸废。该方法借助磁场技术,有望朝着更清洁、更循环的稀土金属回收技术发展。研究人员根据每种稀土金属的顺磁性及对磁场的吸引力不同开发出磁场与稀土之间的化学反应或相移耦合方法。磁场与低温相结合会导致金属离子以不同的速率结晶。新方法有效地分离重稀土元素与轻稀土元素,其回收效率高达99.7%,与未使用磁铁分离技术相比,其回收效率提高了100%。(美国宾夕法尼亚大学网站10月23日消息)

可看清黑夜里其他“颜色”的新型红外探测器

美国中佛罗里达大学发研究人员受仿生蛇类视觉启发,开发出新型的红外探测器。这种探测器除了辨识标准的夜视颜色(绿色、橙色或黑色)之外,还能够辨识指定的其他红外“颜色”,其代表的不同波长的红外光物体,因此可以在黑暗中探测到其他无法辨识的物体,例如敌人隐藏起来的武器。新型红外探测器的诀窍在于将二维纳米材料石墨烯改造成可以导电的材料。研究人员将这种材料设计成不对称结构,当吸收的光照射到材料的不同部分时就会产生温差,温差导致电子从一边流向另一边,从而产生电压。与当前市面上昂贵的低温制冷型红外相机不同,新型红外探测器不需要用液氮将其冷却至零下196℃就有足够的灵敏度以探测不同的红外波长,其波长可扩展到16,000纳米。其次,它的运行速度也比现有的夜视相机快很多。研究人员表示增强夜视相机的性能将有助于改善其用于太空探索、化学和生物灾区以及战场。(美国中佛罗里达大学网站10月23日消息)

日开发轻质安全的储氢材料

日本多所大学研究人员近日研究发现硼化氢纳米片(HB片)在常温常压下可通过光照释放出氢,这种材料有望用作为更加轻质、更安全的氢载体材料。HB片在2017年9月首次被该研究团队合成成功,作为一种高质量密度的储氢材料,有望作为轻质安全氢载体材料应用,替代具有爆炸风险的高压储氢罐,例如氢燃料电池汽车。研究人员发现,硼和氢的组成比为1:1的硼化氢纳米片在紫外线照射下可大量释放出氢,甚至在常温常压下通过光照也能释放出氢。研究人员研究发现,硼化氢纳米片能大量储存和释放氢,一是与其二维结构有关,二是与其独特的电子能带结构有关。(日本东京工业大学网站10月25日消息)

西班牙开发低成本、

超耐久材料

西班牙塞维利亚大学和萨拉戈萨大学研究人员近日开发出生产碳化硼B6C相的新方法,可为飞机、汽车和其他交通工具的设计提供低成本、超耐久的材料,此外,B6C还具有超强的抗放射性。碳化硼B6C相由强激光辐射熔合后快速凝固而成,而此前仅在理论上存在。测试表明,以这种方式获得的B6C相的硬度达到52GPa。相比之下,钻石的杨氏硬度只有45GPa,这使B6C相成为继金刚石和氮化硼立方相之后自然界中最坚硬的材料。(Phys.org网站10月25日消息)

美实现更高效、更紧凑的

核电站

美国圣地亚哥DIII-D国家聚变研究所的研究人员展示了一种将微波注入聚变等离子体的新方法,该方法使关键技术的效率提高了一倍,从而实现更高效、更紧凑的核电站,可能对未来的聚变反应堆产生重大影响。传统上,电子回旋共振电流驱动(ECCD)微波是从托卡马克的外部曲线向等离子体中心注入的。然而,研究人员最近通过DIII-D的计算机建模,将注入点移向托卡马克的顶部并将其小心地引导到远离中心的精确点上,发现可极大提高效率。基于该建模,研究人员设计并安装了新的系统,将微波从顶部注入。这种新的顶部发射配置使微波轨迹与等离子体的磁场和能量分布对齐,使微波仅与能量最高的电子选择性地相互作用,从而使驱动电流效率加倍。(Phys.org网站10月21日消息)

美开发锂电池快充技术

美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发出一种锂离子电池技术,可使电动汽车充电短短10分钟就能行驶200英里至300英里(即320公里至480公里)。众所周知,电动汽车的电池一直是其发展的主要障碍,而目前大多电动汽车采用的都是锂电池。正常情况下,锂离子电池的快速充电会降低电池的容量,而在较高温度下充电则可以避免这个问题,但是长时间的高温也会使电池退化。研究人员开发了一种用镍箔制造的自加热结构电池,电池加热到60℃,然后冷却至室温,实现了在10分钟内充电80%,又能避免损坏电池。而目前特斯拉Model S充电到80%还需要40分钟的时间。新技术可使电池充电2500次而不出现容量问题,相当于大约75万公里的使用寿命。(美国宾夕法尼亚州立大学网站10月30日消息)

光助力锂离子电池充电时间缩短一半

美国阿贡国家实验室研究人员利用全新的光辅助技术和透明外壳,使锂离子电池的充电时间缩短一半或者更多。为探究充电过程,研究团队使用带有透明石英窗的小型锰酸锂LiMn2O4(LMO)锂离子电池进行测试。LMO是一种已知能与光发生相互作用的半导体材料,其吸收光子后,锰元素会从三价态激发变为四价态,对应着锂离子从阴极喷射的速度将加快,提高了电池的充电速度。测试表明,光照后电池充电时间可缩短一半且电池性能和循环寿命不会降低。(美国阿贡国家实验室网站10月30日消息)

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