科技成果

新型超级电容充电仅需200μs

据美国物理学家组织网近日报道,由美国JME 电容公司总裁约翰·米勒所带领的一个研究团队,对超级电容的结构和电极进行了新的设计,使其充电的时间缩短到了200μs。新型超级电容(DLC)相关论文发表在近期出版的《科学》杂志上。试验显示,与原先的多孔化活性炭结构制成的超级电容相比,新电容效率更高,能在更短的时间内完成充电。

据米勒的研究小组称,这种新型超级电容不但能够取代比其大6倍的传统电容以腾出更多的空间,还能更好地平抑电路中的电压波动。此外,该电容还在一个交流整流滤波电路的测试中获得了成功,而先前由于多孔化活性炭电阻率明显大于金属,超级电容曾一度被认为不能用于交流电路。随着重量和尺寸逐渐缩小,超级电容将在航空、航天、军事等更多领域获得应用。

我国“天河一号”成为全球最快计算机

据北京日报报道,2010年11月17日,全球超级计算机500 强排行榜(又称TOP500)在美国新奥尔良会议中心正式揭晓,我国的“天河一号”(二期)计算机系统(天河-1A)以4 701 万亿次每秒的峰值速度和2 566万亿次每秒的实测速度位居榜首。

“天河一号”,是由中国国防科技大学在2009年9月研制成功,2010年8月在位于天津市滨海新区的“国家超级计算天津中心”投入使用并完成了技术升级。

此前全球最快的超级计算机——美国“美洲虎”以1 759 万亿次每秒的实测性能名列第二。我国曙光公司研制的“星云”紧随其后,位列第三。在全球超级计算机TOP500 中,中国共有41台机器入围,在数量份额上仅次于美国,排名第二。

欧洲大型强子对撞机圆满完成今年质子对撞运行任务

欧洲核子研究中心11月4日宣布,2010年大型强子对撞机(LHC)质子对撞运行任务于当天圆满结束,预计今年年底前开始下一阶段实验,进行铅离子加速并实施首次对撞。

该研究中心称,自今年3月底首次成功实施总能量达7 万亿电子伏特的质子束流对撞以来,大型强子对撞机已完成今年的实验目标,探索了未知领域。已获得的主要成果包括对撞机的“性能参数亮度”达到设计目标,确认粒子标准模型的部分内容,在质子对撞中首次探测到“顶夸克”,确定“受激夸克”等新粒子产生的能级范围。

欧洲核子研究中心指出,即将开始的铅离子对撞实验是一个全新研究领域,有助于揭示宇宙形成之初的物质形成之谜。铅离子对撞运行的主要目标之一是产生“夸克-胶子等离子体”,研究宇宙形成的物质变化过程。此后,大型强子对撞机将停机保养,以待明年2月开展新的质子对撞研究。

德成功研制多层太阳能电池转换效率高达41.1%

据科技日报报道,2010年10月27日,欧洲技术与研究组织协会(EARTO)颁发了2010年创新奖。EARTO是欧洲研究和技术组织的行业协会,其颁发的创新奖旨在表彰研究和技术组织推动经济和社会进步的研究工作。

此次获奖的研究工作来自于弗赖堡的弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)。该所的Andreas Bett 博士和他的团队研发出了效率几乎是传统硅太阳能电池两倍的太阳能电池。这种电池采用了太阳能电池堆叠技术,使整个太阳光谱都可用于能源生产,实现了41.1%的硅基太阳能电池转换效率,这是继2007年美国的S pectrolab 有限公司研制出效率达40.7%的太阳能电池后又一具有里程碑意义的纪录。

为了使这项技术迅速从实验室走向工业化,ISE 还专门建造了一个示范试验室,用来展示它们在工业中如何应用。而从ISE 下属的Concentrix 太阳能公司所生产的集中器系统,已经在西班牙太阳能电厂的应用中帮助实现了太阳能并网发电25%的系统效率。

科通公司为美国军事卫星升级通信终端

据科通公司网站报道,科通电信公司(Comtech)2010年10月13日宣布,其位于美国加利福尼亚州的子公司Comtech EF 数据公司获得了一份价值320万美元的订单,向美国政府提供卫星通信设备。这些设备将被用来升级已部署的卫星终端,支持战术军事通信。提供的设备包括MB T-5003 上/下变频器系统和S LM-5650A卫星调制解调器。

SLM-5650A卫星调制解调器

MBT-5003 上/下变频器系统提供L频段中频和C/X/Ku频段射频之间的频率转换。它封装在一个3RU 平台,采用单一机箱、冗余解决方案,提供高输出功率。该系统是专为坚固fly-aw ay 终端使用。

S LM-5650A卫星调制解调器符合M IL-S TD-188-165A的严格标准,调制解调器类型分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ类,用于国防卫星通信系统(DSCS)卫星、宽带全球卫星通信(WGS)卫星和商业卫星。调制解调器具备先进的功能支持,较高的带宽效率和灵活性,包括传输安全(T RANSEC)和网络处理器模块。这种多用途产品可支持各种应用,最大限度地减少战术终端设置的后勤支持和培训。

欧洲借助航天技术开发新型牙科X 光仪器

据新华网报道,欧洲航天局10月11日宣布,欧洲企业借助太空微型器械制造技术,开发出了一种高分辨率、高对比度的小型牙科X 光仪器。

据欧洲航天局介绍,瑞典纳米太空公司将其生产航天产品的技术和经验进行转化,研制出了这种新型X光仪器,其核心器件名为“闪烁器”,可以将X 光转化为可见光,得到的图像无论是分辨率还是对比度都远远高于目前牙科临床使用的X 光机。由于融入了太空微型器械制造技术,新的X 光仪器要比目前使用的牙科X 光机薄许多。这样牙医就能轻松地将仪器置于患者口中,为牙齿拍摄X 光片。

欧洲航天局表示,上述成果再次表明,航天领域的技术转化实际上大有可为。

国内首款多系统多频率卫星导航SoC芯片研制成功

和芯星通Nebulas 芯片

和芯星通科技(北京)有限公司于2010年9月25日正式发布,国际首款、国内首创的拥有完全自主知识产权的多系统多频率卫星导航高性能SoC芯片——和芯星通Nebulas 芯片研制成功。该芯片的发布将使中国摆脱对外国“导航芯片”的依赖,打破国外垄断,推动中国自己的北斗导航定位系统产业化应用驶入快速轨道。

和芯星通Nebulas 芯片发布会现场(左起:杨元喜院士,北斗系统副总师谭述森研究员,北斗系统总师孙家栋院士,和芯星通CEO 韩绍伟博士,刘经南院士,许其凤院士)

和芯星通Nebulas 芯片采用90nm 低功耗工艺,内置200+M Hz 处理器和192个逻辑通道,支持当前所有的卫星导航系统,包括北斗1、北斗2 B1/B2/B3、GPS L1/L2/L5、G LONASS L1/L2 和GALILEO E1/E5a/E5b 等;该芯片单片可同时支持6个独立频率,如三系统双频或者双系统三频接收机应用,并可以配合双天线进行二维定向或者三天线进行三维定姿,还可以通过并列使用多颗芯片进行扩展,以支持更多系统、更多频率的应用。

目前,在国内卫星导航芯片应用领域,国内企业推出的产品一般应用于低精度领域,受技术限制,中国企业推出的产品即使能支持美国、欧洲、俄罗斯的多系统,也不能同时支持同一系统的不同频率。而和芯星通此次发布的高性能SoC 芯片,不仅可以在低精度的车载导航等领域应用,而且可以更广泛地应用于高精度和涉及国家安全的领域,如测量测绘、地震及灾害预测、精密仪器控制、精确制导等,这将突破卫星导航产业链上游国外厂商的垄断地位。

和芯星通Nebulas 芯片实现了多系统多频率的真正融合。Nebulas 芯片的每个调制模块硬件单元均可支持各种不同的调制模式,包括BPSK、BOC、mBOC、AltBOC 等;相 关器、FFT 和匹 配滤波器混合应用,实现各种不同卫星系统的捕获跟踪算法最优化;每个码发生器硬件单元,均可支持各种不同的测距码,如PRN,不规则测距码和片外产生的实时更换的测距码;内嵌式CPU,算法功能一体化,实现单芯片自主定位以及不同系统的任意四颗卫星联合定位;而接收机自主完好性检测,保障了位置信息的安全性和可靠性。

和芯星通公司通推出世界第一颗同时支持BD1/BD2/GPS/G LONASS/GALILEO 五个卫星导航系统的SoC 芯片,成功填补了国际和国内空白,打破了高精度测量、导航、授时等多个领域长期依赖进口产品的局面。和芯星通Nabulas 芯片是支持“全北斗”(BD1+BD2)工作模式的SoC 芯片,北斗卫星导航系统的创新性和独特性将会被充分挖掘,有助于在我国国民经济关键领域扩大基于北斗系统的应用,拓宽现有卫星导航系统的应用范围,进而推动我国卫星导航产业化的进程。

世界首个太空机器人将送往“国际空间站”

据美国太空网报道,经过为期15年的准备,首个仿真太空机器人将搭载发现号航天飞机前往“国际空间站”。

这款太空机器人称为机器人航天员-2(Robonaut-2),现计划在发射时装载在两个套盒内,并衬垫泡沫。Robonaut-2 机器人从结构上十分接近人类,拥有人类的躯干、头部和臂部,是由NASA和通用公司联合设计,计划协助宇航员在“国际空间站”完成零星工作和维修任务。最终,NASA官员计划让这款太空机器人抵达对于人类过于危险无法胜任的工作区域。

Robonaut-2 机器人

投资250万美元建造的Robonaut-2 机器人抵达“国际空间站”后,将试验它是否能够在预期的零重力环境下正常工作。下一年度,设计者希望通过安排不同任务来测试它,其中包括操作柔韧、易弯曲织物,以及尽可能地帮助宇航员完成一些太空事务。经过对其不同组件的测试,Robonaut-2 便能开始进行一些简单的工作,最终执行复杂的任务。这款机器人很可能进行的两项应用是擦拭栏杆和清洁空气过滤器。

NASA约翰逊航天中心自动化、机器人技术和模拟部代理主管Rob Ambrose 说:“灵巧敏捷、可完成人类工作的Robonaut 机器人项目将是一项重大挑战,从它投入工作之后,这款机器人将对人类同伴十分安全可靠。”

Robonaut-2 太空机器人的敏捷程度远超出其它机器人,它具备类似人类的手指,还有柔软的手掌,能够抓住并抱起物体。Ambrose 称,这是一款“柔软”的机器人。一些金属或者钢质组件会划伤工具,如果宇航员进行操作具有一定的危险性,或许会划破宇航员的手套。而Robonaut-2 太空机器人则可以避免这些情况的发生。这款机器人的传感器设计非常安全合理,如果它接触到程序设计之外物体(像宇航员的头部),运行程序将停止其活动。或者某种力度猛烈地碰撞它,这款机器人将立即停止关闭。

目前,Robonaut-2 太空机器人从结构上仅是上半身,仍放置在美国实验室内。未来机器人研究小组计划测试不同的下半身组件,使这款机器人具备在“国际空间站”内外自由运动。

Robonaut-2 在NASA肯尼迪航天中心

科学家发现两颗行星和两颗恒星共生环绕运行

据美国太空网报道,日前,最新观测发现两颗类似木星的超大质量行星环绕一对彼此非常接近的姊妹恒星系统运行。天文学家指出,通常情况下彼此非常接近的姊妹双星系统存在引力干扰效应,很难形成行星。

最新观测发现:两颗类似木星的超大质量行星环绕一对彼此非常接近的姊妹恒星系统运行

这两颗行星环绕“NN 巨蛇”双星系统运行,距离地球1 670 光年之遥。双星系统中质量较大的恒星是一颗小白矮星——类似太阳的恒星质量耗尽的残留状态,这颗恒星的直径是地球的2.3倍。然而它的温度却超过49 700℃,接近太阳表面温度的9倍。另一颗恒星体积较大,却是一颗寒冷恒星,其质量仅是太阳的1/10。这两颗恒星在一个非常紧密的轨道中共生运行。

当较大的恒星移动至较小恒星前方时,可每次形成持续3h7min 的日食。这种日食现象将改变整个行星系统的亮度,与高精准的时钟有点相似。通过监控日食,天文学家小组能够探测到两颗行星环绕这对恒星时由引力牵引产生的轻微变化,并牵引这两颗恒星,使其日食日程表发生变化。

其行星系统中较大的行星质量是木星的5.9倍,它与姊妹恒星距离8.98亿千米之遥,公转周期长达15.5个地球年。另一颗行星与姊妹恒星稍近,其公转周期为7.75个地球年,其质量是木星的1.6倍。虽然在太阳系之外发现行星现已十分普通,但迄今却很少发现行星同时环绕两颗或者三颗恒星运行。目前,这项最新研究发表在近期出版的《天文学&天体物理学》杂志上。

据悉,近期另一项天文观测发现一颗类似木星大小的行星环绕HR 7162 恒星,而HR 7162 恒星是距离地球49 光年、位于天琴星座的二元姊妹恒星系统。近期的这些发现将使天文学家对于巨大的气体行星的形成理论进行重新思考。

勇气号火星探测器发现火星数十万年前存在水资源的证据

据美国太空网报道,最新一项研究显示,2009年勇气号(Spirit)探测器陷入的沙坑中,包含着接近火星表面的几种不同成分尘埃层,研究人员猜测这些尘埃层是由火星融化的霜或雪形成的薄水层渗透导致的。他们指出,这种薄水层渗透现象是火星旋转倾斜超过其轴线时出现周期性气候变化导致的,这些水分向沙层以下移动,携带着可溶性矿物质进入沙层以下。

勇气号探测器在困陷的沙层中发现火星近代存在水资源的证据

研究人员称,每隔数十万年火星轴线倾斜将呈现出不同的变化,事实上勇气号发现沙层中的灰尘层并不存在于岩石中,这表明这些水资源是近代渗透出现的,并不是数十亿年前。

NASA喷气推进实验室(JPL)火星探测器项目科学家布鲁斯·班德尔特说:“水在岩石中形成冰冻,将持续很长时间,但水在松软的沙层中冰冻却无法长时间保存。”研究人员强调,在火星表面的一些非溶性矿物质包括赤铁矿、硅石和石膏。富含铁的铁硫酸盐更容易溶解,它们会遇水溶解,并沉积至沙质更深的区域。

美国华盛顿大学火星探测器副首席研究员雷·阿维德逊说:“火星表面缺少可溶性矿物质表明铁硫酸盐等物质已溶解。这项发现也暗示着火星在近期气候变化中可能蕴藏着液态水。”目前,这项最新研究发表在《地球物理学研究》期刊上。

月球表面含多种金属元素

据新华社报道,NASA于2010年10月,重2.2t 的半人马座火箭以9 000km/h 的速度撞向常年背阴的凯布斯月球坑,尾随火箭的“月球坑观测与遥感卫星”(LCROSS)随即捕捉撞击画面,分析撞击扬起的尘埃成分,得出月球表面有水的结论。时隔一年,NASA科学家宣布,扬起的尘埃中不止有水,月球表面含有二氧化碳、碳氢化合物、硫磺等化合物,金属成分则有汞、银、钠等。另外,科学家发现月球表面的实际水含量远远超出去年的计算结果。

德新社10月21日援引这份即将发表于最新一期《科学》杂志的报告内容报道,在半人马座火箭撞击月球扬起的尘埃中,水含量达到5.6%。科学家认为,月球表面的水量在人类登月初期足够合成燃料和维持生命所用。

丹麦研发出自行修复功能的计算机

新华社据丹麦媒体10月14日报道,丹麦技术大学扬·马德森领导的研究小组受到人体自我修复能力的启发,研制出无需人工干预便可自行修复功能的计算机,并取名“埃德娜”。该计算机测试成熟后将被NASA用于火星生命探测项目中。

研究人员介绍说,与普通计算机拥有一个中央处理器不同,“埃德娜”有数目众多的小处理器,就像人体内的大量细胞一样。这些小处理器中,一部分正常运转,另外一部分则作为“备份”。一旦某个运转的小处理器出现问题,无法正常工作,就自动激活“备份”处理器中的一个,代替其执行任务,这样就不会因为某一个小处理器出问题就使整机陷于崩溃,整个计算机可以运行得更为可靠和稳定。

据介绍,这种计算机目前在NASA已进入测试阶段,11月份即可得出初步测试结果。