Существует также вопрос нацеливания и распределения тепла. В некоторых конструкциях гиперзвуковых ракет разность температур между верхней и нижней частями ракеты настолько велика, что они меняют форму во время полета, что сильно затрудняет точное наведение на цель. 3D-печать может предложить решение. Если вы хотите изготовить вентиляционные отверстия с помощью субтрактивного производства, то для этого необходимо просверлить отверстия в материале и надеяться, что этот процесс не нарушит его структурную целостность. Для создания охлаждающих отверстий в 3D-печатной детали достаточно запрограммировать принтер так, чтобы он с самого начала печатал деталь с отверстиями. Более того, сверление охлаждающих каналов с помощью субтрактивного производства накладывает гораздо больше ограничений на их форму, в то время как формирование каналов с помощью 3D-принтера позволяет создавать сложные формы, которые отводят тепло гораздо эффективнее.

Существуют и другие проблемы, требующие решения. Высокая скорость гиперзвукового оружия может также разрушить молекулы в атмосфере, создавая поле заряженных частиц (или "плазму") вокруг аппарата, нарушая его способность принимать сигналы наведения от GPS и других источников. Как признает Управление научных исследований ВВС США, мы «все еще не до конца понимаем физику гиперзвукового полета».

Резюме

Разработка гиперзвуковых ракет, как в крылатом, так и в бустерном вариантах, соответствует общей долгосрочной тенденции в военном соревновании к увеличению скорости и дальности полета, часто в ущерб полезной нагрузке и физической защите. Если гиперзвуковое оружие будет соответствовать заявленным характеристикам, оно может сделать неэффективной самую современную противовоздушную и противоракетную оборону. Они могут быть особенно эффективны против высокоценных целей, которые трудно спрятать или защитить, таких как надводные военные корабли. Гиперзвуковые крылатые ракеты и ракеты с активным стартом также могут внести большой и, возможно, решающий вклад в победу в соревновании по разведке, например, путем нейтрализации ключевых узлов в боевой сети противника и устранения наземных систем ПСС и разведывательных платформ, расположенных на авиабазах.

Гиперзвуковое оружие - особенно если оно достигнет высокой точности - может вызвать ударные волны в стратегическом балансе. Сочетание скорости, кинетической энергии и точности сокращает время предупреждения обороняющейся стороны об атаках на базы бомбардировщиков, ракетные шахты, защищенные загоны для подводных лодок и подземные центры управления. Результатом может стать дальнейшее стирание различий между ядерными и неядерными формами атаки. Это также может привести к дальнейшему усилению стимулов для упреждающих атак. Например, один из прототипов гиперзвуковых ракет, разрабатываемых в настоящее время американскими военными, предназначен для полета со скоростью от 15 до 20 Махов, или более 11 400 миль в час. Если их запустить с американских подводных лодок у берегов Шанхая, они смогут поразить любую цель в Китае менее чем за тридцать минут. Соответственно, аналогичная батарея китайских гиперзвуковых ракет, расположенная недалеко от Шанхая, сможет поразить крупную американскую авиабазу Кадена на Окинаве менее чем за пять минут. Хотя баллистические ракеты могут наносить удары с еще большей скоростью, гиперзвуковые ракеты имеют значительное преимущество в том, чтобы избежать обнаружения, а в случае обнаружения победить попытки перехвата.

Существуют значительные препятствия на пути создания высоконадежного гиперзвукового оружия, особенно в вариантах крылатых ракет. Проблемы, связанные с разработкой двигателя гиперзвуковой ракеты и структурной целостностью, весьма значительны, и неясно, что гиперзвуковое оружие будет соответствовать точности современных высокоточных боеприпасов. Однако было бы глупо сбрасывать со счетов потенциал гиперзвукового оружия. Ведущие военные страны мира, безусловно, не сбрасывают его со счетов.

Квантовые вычисления

Термин "квантовые вычисления" (КВ) был введен в 1980-х годах нобелевским лауреатом и физиком Ричардом Фейнманом, который выдвинул идею о том, что квантовые явления, например, использование свойств субатомных частиц "не смотри и меня не существует", могут обрабатывать информацию.

Идея квантовых вычислений получила распространение благодаря работе доктора Питера Шора, математика из Bell Laboratories. В 1994 году Шор опубликовал работу, в которой показал, что квантовый компьютер может определить простые числа, которые при умножении вместе дают очень большое число. Это означало, что Шор показал, по крайней мере теоретически, что квантовый компьютер может взломать криптографические протоколы, используемые для защиты военных коммуникаций и ключевой экономической инфраструктуры, например, для обеспечения безопасности операций с кредитными картами - экспоненциальный скачок в вычислительных возможностях по сравнению с современными компьютерами.

Мощь квантовых вычислений обусловлена способностью квантовых битов, или "кубитов" - единицы квантовой информации - делать больше того, что делается в классических компьютерах, которые чередуют ноль и единицу. Кьюбиты способны существовать в состоянии "ноль" и "один" - и в обоих состояниях одновременно. Этот дополнительный режим называется "суперпозицией", математической комбинацией 0 и 1. Это ключ к тому, чтобы сделать кьюбиты более мощными, чем обычные биты. Но сами по себе кубиты не могут обеспечить огромную вычислительную мощность, которую обещают квантовые вычисления. Квантовые биты должны быть "спутаны". Квантовая запутанность - это весьма контринтуитивное явление, которое возникает, когда два кубита в суперпозиции находятся в таком состоянии, что определенные операции над одним из них оказывают мгновенное воздействие на другой, независимо от разделяющего их расстояния. Это дает квантовому компьютеру огромное преимущество перед традиционным компьютером, которому необходимо считывать и записывать из каждого элемента памяти отдельно, прежде чем работать с ним. Другими словами, когда кубиты запутаны, работа с одним кубитом подразумевает работу, в той или иной степени, со всеми теми кубитами, которые запутаны вместе с ним. Алгоритмы квантовых компьютеров используют запутанные кубиты и их суперпозицию для создания кратчайшего пути в вычислениях. Это позволяет им выполнять невероятно сложные вычисления на скоростях, намного превышающих возможные сегодня, и решать определенные классы задач, которые не под силу даже самым современным суперкомпьютерам.

Квантовые вычисления начинаются с выбора алгоритма для решаемой проблемы. Вычисления выполняются с помощью квантово-механических законов, действующих на наложенных друг на друга и запутанных кубитах. Результатом является огромное увеличение сложности программирования, которое может быть выполнено, по крайней мере, для определенных типов проблем.

Чтобы получить представление о мощности квантовых вычислений, подумайте о том, что для современных компьютеров добавление одного бита к классическому компьютерному чипу оказывает незначительное влияние на его вычислительную мощность. Добавление одного кубита удваивает мощность квантового компьютерного чипа. Классический компьютерный чип с 300 битами может обеспечить работу базового карманного калькулятора. Чип с 300 кубитами, с другой стороны, обладает вычислительной мощностью двух новемвигинтиллионов битов - двойки, за которой следует девяносто нулей, или десять до девяностой степени - число, превышающее количество атомов в известной Вселенной.

Последствия

Хотя квантовые компьютеры не идеальны для всех вычислительных задач, для некоторых они могут обеспечить экспоненциальное увеличение скорости, учитывая, что их преимущество над классическим компьютером увеличивается с сильно нелинейной скоростью с размером задачи.