W Jinan działa pełnowymiarowy system torów elektromagnetycznych, który jest zdolny do rozpędzania obiektów o masie jednej tony do prędkości przekraczającej barierę dźwięku. Jest to niezmiennie codziennie funkcjonująca instalacja, której precyzji mogą tylko pozazdrościć inne potęgi nawet pokroju Stanów Zjednoczonych. Przełom w tym sektorze nastąpił w 2023 roku, kiedy to chiński system “sań elektromagnetycznych” jako pierwszy na świecie przekroczył Mach 1. Teraz z kolei zespół z Instytutu Inżynierii Elektrycznej Chińskiej Akademii Nauk opublikował recenzowany artykuł, w którym szczegółowo opisano metodę utrzymania pełnej kontroli nad systemem przy prędkościach, gdzie tradycyjna elektronika po prostu zawodzi. Innymi słowy, naukowcy zdradzili, w jaki sposób udało im się rozwiązać problem uznawany przez dekady za niemożliwy do pokonania.
Problem kontroli przy prędkościach naddźwiękowych, czyli czujniki do lamusa
Na pierwszy rzut oka może się wydawać, że największym wyzwaniem jest samo osiągnięcie Mach 1 przy użyciu pola elektromagnetycznego, a więc bez kropli paliwa czy klasycznych silników odrzutowych. W praktyce jednak podstawowym wyzwaniem nie było samo rozpędzenie obiektu do ponad 340 metrów na sekundę. Prawdziwą przeszkodą okazało się utrzymanie nad nim kontroli.
Czytaj też: Pole elektryczne przepisuje chemię wody. Eksperci mówią o konsekwencjach dla sektora energetycznego
Grom dźwiękowy generowany przy takich prędkościach działa jak niszczycielska fala uderzeniowa, dosłownie roztrzaskując delikatne sensory pomiarowe. W kluczowym momencie system zostaje praktycznie oślepiony, a problem ten narasta na niskich wysokościach, poniżej stu metrów oraz w temperaturach spadających poniżej -30 stopni Celsjusza. W takich warunkach niestabilne siły aerodynamiczne generowane przez fale uderzeniowe mogą łatwo doprowadzić do katastrofy, a bez dokładnych danych każdy błąd w obliczeniach kończy się utratą stabilności.
Dla porównania, amerykański system EMALS, stosowany na lotniskowcach klasy USS Gerald R. Ford, rozpędza maszyny do około 78 metrów na sekundę, czyli daleko poniżej progu dźwięku. Zarówno USA, jak i ZSRR przez dziesiątki lat próbowały zbudować niezawodną naddźwiękową wyrzutnię elektromagnetyczną, jednak ich projekty nie wyszły poza fazę prototypów lub testów z ograniczonym powodzeniem.
Słuchanie zamiast patrzenia, czyli genialnie proste rozwiązanie inżynieryjnego problemu
Chińscy inżynierowie podeszli do zagadnienia od zupełnie innej strony. Zamiast wzmacniać i chronić czujniki, postanowili się ich w ogóle pozbyć. Opracowana przez nich metoda bezsensorowa polega na tym, że system nasłuchuje subtelnych zmian w sygnałach elektrycznych płynących przez segmentowane cewki napędowe. Brzmi to niemal banalnie, ale w praktyce wymagało stworzenia zaawansowanego algorytmu, który łączy odczyty z wielu sąsiadujących cewek, filtruje zakłócenia spowodowane falami uderzeniowymi i przeprowadza samokalibrację w czasie rzeczywistym. Podczas testów system był w stanie śledzić pozycję i prędkość pojazdu z dokładnością do 1,1 procent przy prędkościach sięgających 370 metrów na sekundę. Taka precyzja wystarcza do utrzymania pełnej kontroli w zakresie naddźwiękowym, a to akurat osiągnięcie, którego nie udało się zrealizować nikomu innemu na świecie.
Od laboratorium do realnych zastosowań. Co dalej z tą technologią?
Instalacja w Jinan jest oficjalnie przedstawiana jako otwarta platforma badawcza dla technologii hipersonicznych, nowych materiałów lotniczych oraz eksperymentalnych systemów wynoszenia ładunków w przestrzeń kosmiczną. To nie tylko pasuje do narracji o cywilnych zastosowaniach, lecz także ma sens czysto techniczny: możliwość wielokrotnego odtwarzania ekstremalnych warunków aerodynamicznych przy kontrolowanych parametrach jest bezcenna dla laboratoriów pracujących nad powłokami termicznymi, strukturami kompozytowymi czy nowymi typami osłon termicznych.
Czytaj też: 140-GHz potęga uderza w centra danych. Czy to początek końca przewodowych połączeń?
Jednocześnie trudno ignorować fakt, że przy tej skali energii i tej precyzji sterowania system idealnie wpisuje się w potrzeby nowoczesnych programów zbrojeniowych – od wyrzutni pocisków po testowanie elementów broni hipersonicznych. Decyzja o opublikowaniu szczegółów metody w recenzowanym czasopiśmie na początku 2026 roku można odczytywać jako sygnał pewności siebie. Chiński zespół najwyraźniej uznał, że nawet jeśli konkurenci poznają zasadę działania algorytmu, to nadrobienie zaległości w praktycznej realizacji takiego systemu będzie i tak wymagało lat inwestycji w infrastrukturę i elektronikę mocy.
Czytaj też: Sprytnie połączą paliwa kopalne z odnawialnymi. Czy taka przyszłość ma sens?
Ponad dwuletnia praca toru w Jinan pokazuje, że bezsensorowe sterowanie nie jest już tylko obiecującym kierunkiem badań, lecz rozwiązaniem sprawdzonym w dużej, działającej instalacji. To ważny sygnał także dla innych branż, w których klasyczne czujniki zawodzą przy skrajnych temperaturach, dużym promieniowaniu czy silnych drganiach. Ostatecznie to nie sama rekordowa liczba metrów na sekundę jest tu najciekawsza, lecz sposób, w jaki Chińczycy poradzili sobie z niewidzialnym przeciwnikiem tej technologii – brakiem wiarygodnej informacji zwrotnej. Jeśli ta filozofia projektowania przyjmie się szerzej, tor w Jinan może zostać zapamiętany nie tylko jako miejsce kolejnego rekordu, ale jako punkt zwrotny w tym, jak budujemy systemy działające na granicy możliwości materiałów, elektroniki i aerodynamiki.