Инновации в мире науки

Высокий темп освоения новых знаний, создание наукоемкой продукции и передовых технологий, а также масштабные исследования обеспечивают эффективное решение комплекса задач. Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем чрезвычайных ситуаций в рубрике #инновации_в_мире_науки каждую неделю рассказывает о мировых технологических лидерах и инновациях научно-технического развития в области обеспечения безопасности.

Обеспилоченный «Черный ястреб» потренировался тушить пожары в Калифорнии

Он сам находит место возгорания и сбрасывает на него воду.

Производитель вертолетов Sikorsky и компания Rain, разрабатывающая решения для автоматизации тушения пожаров с воздуха, провели в конце апреля в Калифорнии демонстрационные испытания технологии борьбы с природными пожарами с помощью обеспилоченного вертолета.
В ходе двухнедельных испытаний вертолет Sikorsky Black Hawk наполнял подвесную емкость водой из резервуара, после чего находил заранее подготовленные очаги возгорания и сбрасывал на них воду, сообщается в пресс-релизе.

С начала 2010-х годов американская компания Sikorsky, входящая в состав корпорации Lockheed Martin, разрабатывает для вертолетов систему автопилотирования под названием MATRIX. Этот программно-аппаратный комплекс относительно легко устанавливается на вертолеты с электродистанционной системой управления, после чего те могут выполнять полеты без участия пилота или с минимальным вмешательством. MATRIX позволяет вертолету самостоятельно взлетать, прокладывать маршрут, облетать препятствия и садиться в незнакомых местах. За прошедшее время система была успешно испытана на созданном на базе Sikorsky S-76 опытном вертолете SARA (Sikorsky Autonomy Research Aircraft), а также на многоцелевых вертолетах UH-60 Black Hawk.

Недавно Sikorsky совместно с американской компанией Rain, специализирующейся на разработке технологий для борьбы с лесными пожарами, продемонстрировали возможное практическое применение беспилотного вертолета под управлением MATRIX. В конце апреля в штате Калифорния прошли испытания автономного тушения природных пожаров с воздуха. Для этого использовался вертолет Black Hawk, оборудованный автопилотом MATRIX с дополнительным программным обеспечением от Rain, спутниковой системой передачи данных, а также тепловизорами и видеокамерами.

Программное обеспечение Rain интегрировано с автопилотом MATRIX и отвечает за обнаружение и отслеживание очага возгорания, разработку плана тушения и навигацию к месту для точного сброса воды. Информация с сенсоров, включая видеопоток с камер, передается на планшет наземного оператора, который контролирует работу и может назначать беспилотному вертолету задачи. К примеру, можно направить вертолет к источнику воды, чтобы наполнить подвесную пожарную емкость, а затем — на поиски очага возгорания. С помощью разработанной системы можно искать очаги пожара, оценивать их размеры, рассчитывать траекторию полета, скорость и высоту с учетом силы и направления ветра, а также определять точный момент для сброса воды.

Испытания проходили на высоте до 1000 метров при порывах ветра до 15 метров в секунду. Вертолет Black Hawk с подвесной емкостью для тушения пожаров объемом 1226 литров на 12 метровом тросе выполнял задачи автономно. Находившиеся в кабине пилоты контролировали ситуацию, но не вмешивались в управление. Воду вертолет набирал из резервуара, установленного в полутора километрах от очагов горения — контролируемо подожженных сухих веток. Общая продолжительность полетов за две недели испытаний составила 24 часа. Во время одной из сессий тушения беспилотный вертолет успешно действовал совместно с вертолетом, пилотируемым человеком, что продемонстрировало возможность безопасных полетов в одной зоне с другими летательными аппаратами.

Беспилотные вертолеты уже не только самостоятельно взлетают, садятся и следуют по маршруту, но могут правильно действовать и в чрезвычайных обстоятельствах. Например, обеспилоченный вертолет компании Skyryse способен самостоятельно сесть в режиме авторотации при отказе двигателя.

Стартап запускает производство древесины, которая прочнее стали

Первые партии «супердреесины» начнут производить уже этим летом, сообщает TechCrunch со ссылкой на представителей компании.

Разработка основана на результатах исследования, которое было опубликовано в журнале Nature еще в 2018 году. Тогда исследователи из Мэрилендского университета нашли простую технологию, которая позволяет на порядок повысить прочность древесины. В отличие от многих подобных исследований, метод вышел за пределы лабораторных тестов и дошел до коммерциализации.

В 2018 году представили двухэтапный процесс для обработки древесины. Они частично удаляли лигнин и гемицеллюлозу из волокон с помощью кипячения в водной смеси гидроксида и сульфата натрия. После этого заготовку прессуют, что приводит к полному разрушению клеточных стенок и уплотнению древесины с помощью целлюлозных нановолокон.

Цель состоит в том, чтобы укрепить целлюлозу, присутствующую в древесине. Нанокристалл целлюлозы на самом деле прочнее углеродного волокна, отмечают разработчики. Испытания показали, что метод подходит для различных пород древесины. При этом удельная прочность готового материала выше, чем у большинства конструкционных металлов и сплавов.

«Мы можем уплотнить материал в 4 раза, и вы можете подумать: «О, он станет в четыре раза прочнее, потому что в нем в четыре раза больше волокон». Но на самом деле он будет в 10 раз прочнее из-за всех этих дополнительных связей, которые создаются.» - Алекс Лау, генеральный директор InventWood.

В течение нескольких лет ученые работали над совершенствованием технологии, чтобы сократить с более чем недели до нескольких часов время, необходимое для изготовления материала. Готовую технологию запатентовали для стартапа InventWood.

В компании заявляют, что материал на 50% прочнее стали, а соотношение прочности к весу в 10 раз лучше. Он также устойчив к пламени, гниению и вредителям. С некоторой полимерной пропиткой его можно использовать и на открытом воздухе.

Для первого завода InventWood привлекла $15 млн инвестиций. В компании заявляют, что материал начнут поставлять уже летом. Первыми продуктами станут фасадные материалы для коммерческих и элитных жилых зданий. Но в компании планируют в дальнейшем производить деревянные балки, которые смогут заменить металлоконструкции в основе зданий.

В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти

Ученые из Пермского государственного национального исследовательского университета предлагают для очистки активировать естественные микроорганизмы в загрязненном грунте и морской воде. О технологии сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза.

Пермские исследователи разработали биотехнологию, которая использует естественные процессы разложения нефтепродуктов местными микроорганизмами. В отличие от традиционных решений такой метод не наносит дополнительного вреда экологии в процессе ликвидации последствий катастрофы. Метод предлагают использовать для устранения последствий разлива нефти в Керченском проливе.

«Технология основана на активизации естественных процессов разложения нефтепродуктов. Она учитывает не только характеристики загрязнения, но и особенности самого загрязненного объекта, в том числе микробиологические, что позволяет достичь очистки, не нанося ущерб окружающей среде.» - Николай Максимович, заместитель директора Естественнонаучного института ПГНИУ.

Для активации микроорганизмов используют многоканальный скважинный инъектор, который вводит кислород в загрязненный грунт и подземные воды. Это стимулирует жизнедеятельность природных микроорганизмов, способных разлагать нефтепродукты. Перед процедурой ученые собирают образцы местных бактерий, увеличивают их биомассу в лабораторных условиях и затем возвращают обратно в почву и воду.

Изначально технологию планировали применять для решения проблем загрязнения в Пермском крае. Однако после аварии танкеров исследователи предложили использовать метод для очистки пострадавшего побережья. Ученые получили образцы загрязненного грунта и воды с места аварии для лабораторных исследований, планируется переход к полномасштабным полевым работам.

Напомним, в декабре прошлого года из-за сильного шторма у побережья Анапы в Керченском проливе произошло два кораблекрушения. Танкер «Волгонефть-212» затонул, а танкер «Волгонефть-239» получил повреждения и сел на мель вблизи порта Тамань. В результате в море вытекли тысячи тонн сырой нефти. Росприроднадзор оценил ущерб в 84,9 млрд рублей.

Ранее сообщалось, что исследователи из Томского государственного университета испытали у побережья Анапы образец устройства для автоматизированного сбора мазута с морского дна.