Новая подборка новостей мира науки и техники 29-01-2016
Ученые произвели высокоточные измерения электрического заряда атома водорода и антиводорода
прибор для определения заряда
В науке считается, что получение отрицательных результатов каких-либо исследований или экспериментов так же является положительным результатом. Но результаты последних исследований, проведенных в рамках международного проекта ALPHA Collaboration, можно отнести к своего рода нейтральным результатам. Исследования в рамках проекта сосредоточены на изучение свойств антивещества и последним успехом ученых стали измерения нейтрального электрического заряда атома антиводорода, точность которых превышала точность предыдущих подобных измерений в 20 раз. И все это производится в рамках поисков ответа на один из главных вопросов - куда подевалось все антивещество, если в момент Большого Взрыва оно образовалось в равных количествах с обычным веществом?
"Наши измерения заряда атома антивещества показывают, что разница в электрических зарядах вещества и антивещества может быть исключена из возможных вариантов ответа на вопрос об антивеществе" - рассказывает Скотт Менэри (Scott Menary), профессор из Йоркского университета, - "Проводимые нами эксперименты направлены на поиски чего-то, отсутствующего в нашем понимании окружающего нас мира. И лишь благодаря этому пока отсутствующему фактору материя и антиматерия не аннигилировали друг с другом и Вселенная образовалась в том виде, в котором мы ее видим в настоящее время".
принцип работы для определения заряда
Согласно законам физики, у каждой частицы обычной материи есть частица-антипод, обладающая такой же массой и противоположным электрическим зарядом. С этой точки зрения атом антиводорода должен иметь такой же нейтральный заряд, как и атом водорода. Заряды антипротона и позитрона, из которых состоит атом антиводорода, должны полностью компенсировать друг друга, как заряды протона и электрона в атоме обычного водорода.
Измерения электрического заряда, проведенные на оборудовании проекта ALPHA, показали, что атомы водорода и антиводорода являются электрически нейтральными. При этом, точность этих измерений в 20 раз превышает точность подобных измерений, сделанных ранее. Кроме этого, точность измерения заряда позитрона была увеличена в 25 раз. И оба полученных результата измерений находятся в полном соответствии со Стандартной Моделью физики элементарных частиц, что служит еще одним доказательством ее достоверности.
схема измерения заряда
Проведенные эксперименты являются первым практическим использование модернизированной системы ALPHA-2, которая начала работу в прошлом году. Самый большой компонент этой системы, криостат, был разработан и изготовлен специалистами консорциума TRIUMF и университета Калгари. Кроме этого, к делу модернизации оборудования приложили свои знания и руки ученые из университета Саймона Фрэзера, университета Британской Колумбии и других научных организаций.
В скором времени ученые проекта ALPHA Collaboration собираются произвести исследования и других аспектов природы антиматерии, включая световые спектры и реакцию на воздействие сил гравитации. Именно последнее будет исследовано в рамках эксперимента ALPHA-G, проведение которого запланировано на будущее.
Источник
Функция самоподогрева позволит литиевым аккумуляторам работать в холодной окружающей среде
схема самоподогрева
Известно, что чрезвычайные условия окружающей среды очень плохо сказываются на работоспособности литий-ионных аккумуляторных батарей. Не так давно мы рассказывали о новой технологии, позволяющей снизить перегрев батарей и уменьшить вероятность их возгорания. Однако, при понижении окружающей температуры аккумуляторы существенно теряют емкость, а по достижению отметки ниже -23 градусов Цельсия некоторые из них полностью теряют свою работоспособность и иногда выходят из строя. Для решения этой проблемы исследователи из Пенсильванского университета (Penn State University) разработали технологию самоподогрева литий-ионных аккумуляторов, которая позволит эксплуатировать эти батареи в условиях полярного и даже космического холода.
Батарея, которая способна работать в холодных условиях, может быть очень полезна во многих областях, начиная от космической техники и заканчивая высотными беспилотными летательными аппаратами. Но самым перспективным направлением применения таких батарей пенсильванские исследователи считают электрические автомобили, которые в настоящее время не очень приспособлены для эксплуатации в северных регионах. Температуры ниже точки замерзания воды приводят к существенному замедлению процесса зарядки, к снижению эффективности работы технологий рекуперационного торможения, а снижение дальности поездки на одном заряде за счет понижения температуры может достигать 40 процентов.
Производители электрических и гибридных автомобилей борются с проблемой низких температур различными способами. В электрической модели Ford Focus 2010 года, к примеру, для этого использовались нагревательные элементы, которые подогревали антифриз, который, в свою очередь, прокачивался сквозь систему ячеек аккумуляторных батарей. Несмотря на все принимаемые меры, низкая температура окружающей среды продолжает оставаться реальной проблемой для владельцев электрических автомобилей.
Функция самоподогрева, разработанная исследователями Пенсильванского университета, реализована при помощи никелевой фольги, включенной в конструкцию аккумуляторной батареи. Интегрированный датчик температуры изменяет силу протекающего через фольгу электрического тока, который подогревает батарею изнутри, поддерживая ее температуру в заданных рамках. Это не позволяет электролиту батареи замерзнуть, а в случае отсутствия необходимости подогрева датчик полностью отключает ток и не расходует энергию, накопленную в батарее.
Во время испытаний системы самоподогрева аккумуляторная батарея была нагрета от -20 до 0 градусов Цельсия всего за 20 секунд времени, а нагрев от -30 до 0 градусов был произведен за 30 секунд. При этом, на нагрев было израсходовано соответственно 3.8 и 5.5 процента от общего количества энергии в батарее, что несравнимо мало по отношению к 40-процентной потере ее емкости при отрицательной температуре.
В системе самоподогрева используются достаточно распространенные и недорогие материалы. Наличие такой системы увеличивает вес батареи всего на 1.5 процента, а ее стоимость увеличивается на смехотворные 0.04 процента. Такие показатели говорят о том, что технология, разработанная учеными из Пенсильванского университета, вполне жизнеспособна, и ожидать появления первых самоподогревающихся аккумуляторных батарей можно в самом ближайшем времени.
Источник
Новый парадокс квантовой механики - три голубя в двух голубятнях
голуби в голубятне
Ученые, занимающиеся изучением принципов, законов и явлений из области квантовой физики, ввели в обиход понятие нового квантового парадокса, который можно охарактеризовать фразой "принцип квантовой голубятни". С точки зрения основных принципов природы, если поместить трех голубей в две голубятни, то по крайней мере два голубя будут находиться в одной из голубятен. Однако, результаты исследований, проведенных учеными из Института квантовых исследований (Institute for Quantum Studies, IQS) университета Чапмена (Chapman University), указывают на возможность нарушения вышеупомянутого принципа, с этой новой точки зрения возможно разместить сколь угодно большое количество квантовых частиц в двух "коробках", при этом в любой из коробок не будет находиться одновременно двух или большего количества частиц.
"Это открытие указывает на одну весьма интересную особенность квантовой механики, которая до последнего времени оставалась незамеченной учеными" - рассказывает Якир Ахаронов (Yakir Aharonov), один из руководителей института IQS, - "В связи с этим открытием мы будем вынуждены пересмотреть некоторые из фундаментальных понятий как квантовой, так и обычной физики".
В своих исследованиях ученые использовали несколько воображаемых экспериментов наподобие известного эксперимента с кошкой Шредингера. В этих экспериментах исследовались особенности природы взаимодействия квантовых частиц. Согласно полученным результатам, в мире квантовой физики существуют несколько новых правил и явлений, в то время, как некоторые из известных фундаментальных принципов ставятся под сомнение. "Еще рано говорить о последствиях, которые повлекут за собой результаты наших исследований" - рассказывает Джефф Толлэскен (Jeff Tollasken), один из членов научной группы, - "Но мы предполагаем, что последствия будут весьма значимыми, так как они затрагивают некоторые из фундаментальных основ и понятий".
Законы квантовой механики определяют, что квантовые объекты могут находиться одновременно в нескольких местах. Но все это верно до тех пор, пока вы не "посмотрите" на этот объект. Как только вы начинаете процесс наблюдения, это вынуждает объект наблюдения быть только в одном из возможных мест его пребывания. "Если единственным инструментом, который вы можете использовать - это молоток, то Вы склонны рассматривать при его помощи все вокруг, будто бы это является гвоздями" - рассказывает Толлэскен, - "Наши существующие научные инструменты можно сопоставить с этим гипотетическим молотком, который не очень подходит для проведения исследований тонкого и хрупкого квантового мира".
Якир Ахаронов и его научная группа уже в течение достаточно долгого времени работают над созданием технологий "нежных и слабых" измерений. "Эти измерения похожи на легкое касание чего-либо кончиком пальца вместо того, чтобы бить по нему молотком" - рассказывает Джефф Толлэскен, - "И такие измерения позволят нам производить наблюдения за квантовым миром, не внося в него искажений, не нарушая состояний суперпозиции и не разрывая узы квантовых запутанностей".
Следует отметить, что результаты данных исследований могут иметь в буквальном смысле революционное значение для понимания экзотического аспекта квантовой механики, принципа нелокальности, проявлением которого является квантовая запутанность. Напомним, что благодаря квантовой запутанности воздействие, оказанное на одну из запутанных частиц, оказывает моментальное влияние и на вторую запутанную частицу, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. "Квантовая запутанность уже давно рассматривается как одно из самых громких научных открытий, и оно является ресурсом, на основе которого будет строиться множество технологий будущего" - рассказывает Джефф Толлэскен.
И в заключении стоит сказать, что некоторые из теоретических воображаемых экспериментов, описанные учеными, были выполнены на практике. А полученные в ходе этих практических экспериментов результаты в большинстве случаев совпадают с теоретическими значениями и это указывает на то, что в области исследований квантовой физики намечается грандиозный переворот.
Источник
Новая система искусственного интеллекта составляет тексты убедительных политических выступлений
выступление президента
Ни для кого не является секретом, что тексты для выступлений политиков разного класса пишутся специалистами, весьма поднаторевшими в этом деле. Тем не менее, действительно побуждающие, зажигательные и убедительные выступления политиков можно пересчитать буквально по пальцам. В основной своей массе такие выступления можно отнести к посредственным и в нынешнее время для создания текста такого "среднего" выступления уже не требуется работы человека, с этим делом весьма достойно справляется новая система искусственного интеллекта.
Эта система была создана специалистами из Массачусетского университета (University of Massachusetts) в Амхерсте. Обучение системы было произведено путем анализа текстов порядка 4 тысяч выступлений на 53 различные темы из обсуждений в Законодательной палате Конгресса США. Техника самообучения системы основана на технологии n-граммов (n-grams), которая была разработана в свое время специалистами компании Google. Суть этой технологии заключается в поисках последовательностей из "n" слов или фраз для понимания построения анализируемого текста.
Программное обеспечение системы искусственного интеллекта "проглотило" в общей сложности 50 тысяч предложений, состоящих в среднем из 23 слов. Каждое из предложений было снабжено метками, указывающими на то, был ли выступающий сторонником или противником обсуждаемой темы, и на другую дополнительную информацию. После этого, программа оказалась способна строить короткие связанные предложения, длиной максимум в пять слов, на заданную тему. А после дополнительной модернизации система искусственного интеллекта стала в состоянии писать тексты выступлений на заданные темы, которые могут достойно конкурировать с текстами выступлений большинства современных политиков даже самого высокого уровня.
Ниже мы приведем пример текста выступления, составленный новой системой. Для соблюдения "чистоты эксперимента" мы не стали делать перевод и приводим этот текст на его изначальном, английском языке:
"Mr. Speaker, for years, honest but unfortunate consumers have had the ability to plead their case to come under bankruptcy protection and have their reasonable and valid debts discharged. The way the system is supposed to work, the bankruptcy court evaluates various factors including income, assets and debt to determine what debts can be paid and how consumers can get back on their feet. Stand up for growth and opportunity. Pass this legislation".
Люди, владеющие английским, могут отметить, что текст выступления составлен достаточно неплохо. Однако, весьма маловероятно, что системы искусственного интеллекта смогут в ближайшем времени заменить квалифицированных людей, специализирующихся на написании текстов выступлений. Ведь эти люди могут в своей работе учитывать множество дополнительных моментов, таких, как текущая политическая ситуация, особенности личности политика, для которого составляется текст выступления и многие другие факторы, которые пока остаются далеко за пределами возможностей даже самых совершенных систем искусственного интеллекта.
Тем не менее, у данной системы уже сейчас имеется несколько областей практического применения. И самым очевидным является автоматизация процесса составления текстов новостей на политические темы для различных средств массовой информации.
Источник
Новая технология позволит сократить размеры наземных и космических телескопов следующего поколения
космический телескоп
Телескопы, основной астрономический инструмент человечества, не претерпевали кардинальных изменений принципов их функционирования на протяжении 400 лет. Однако, благодаря реализации проекта Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance (SPIDER), который является частью более масштабной программы Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, разработана новая технология, которая позволит заменить большие и громоздкие линзы и зеркала более компактными узлами. Использование этих оптических узлов, разработанных специалистами компании Lockheed Martin, в состав которых входит множество миниатюрных светопреломляющих элементов, позволит сократить размеры телескопов следующего поколения в 10-100 раз.
Базовая конструкция и принципы работы телескопа, по сути, оставалась неизменной, начиная с момента изобретения этого устройства в 1608 году. Большая передняя линза фокусирует свет и направляет его в сторону тыловой меньшей линзы, которая формирует изображение. За последнее столетие конструкция телескопа претерпела множество модернизаций, но основное препятствие, мешающее увеличению возможностей таких телескопов, так и осталось неразрешенным. И заключается оно в том, что для того, чтобы сделать телескоп более мощным, требуется увеличение размеров и, соответственно, веса, передней основной линзы.
схема работы нового телескопа
Проблема заключается в том, что процесс изготовления оптических линз является медленным процессом, требующим необычайно высокой точности, и на изготовление основных линз больших телескопов могут потребоваться годы времени. Кроме этого, стеклянные линзы имеют тенденцию прогибаться под воздействием силы тяжести, они не являются полностью прозрачными для света с определенными длинами волн и у них всегда присутствует некий уровень остаточных цветовых и сферических искажений. Все это является причиной того, что самый большой преломляющий телескоп на сегодняшний день имеет линзу, диаметром в 100 сантиметров, он находится в Йеркской обсерватории и он был построен в 1895 году.
Разработанная специалистами компании Lockheed Martin и учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе технология SPIDER, позволяет заменить одну большую линзу телескопа множеством крошечных линз по аналогии с фасетчатыми глазами насекомых. Каждая крошечная линза фокусирует свет на поверхности датчиков, кремниевых фотонных интегральных схем. Таким образом один телескоп превращается в множество микроскопических отдельных камер.
внешний вид ячеек нового телескопа
Ключевым моментом технологии SPIDER является то, что для своей работы она использует принципы интерферометрии. Обычно такие принципы используются астрономами при помощи нескольких оптических или радиотелескопов, находящихся на удалении друг от друга, которые аппаратным и программным путем объединяются в один огромный телескоп. Используя данные об амплитуде и фазе принимаемых радиосигналов или света, ученые могут получать изображения с намного большей разрешающей способностью, нежели изображения, получаемые при помощи одного единственного телескопа.
Специалисты компании Lockheed Martin использовали тот же самый принцип, но только в намного меньших масштабах. В результате у них получился достаточно компактный и легкий телескоп, который можно устанавливать на стандартной платформе космических аппаратов.
"Используя самые современные технологии, мы создали интерферометрическую матрицу, которая обеспечивает разрешающую способность, сопоставимую с разрешающей способностью матриц качественных цифровых фотокамер" - рассказывает Алан Дункан (Alan Duncan), старший научный сотрудник компании Lockheed Martin.
интерферометрическая матрица
Крошечные линзы отдельных элементов матрицы SPIDER не требуют столь тщательной и точной обработки, как линзы телескопов. Для получения разрешающей способности, соответствующей, к примеру, разрешающей способности 100-сантиметрового телескопа, матрица SPIDER должна иметь такие же размеры. Но матрица SPIDER будет настолько тонка, что суммарная экономия места и веса может составлять до 99 процентов. Кроме этого, для изготовления оптических компонентов матрицы SPIDER требуется несколько недель, а не лет.
Телескоп, основанный на матрицах SPIDER, является плоской конструкцией, которая может иметь круглую, шестиугольную или более сложную форму для того, чтобы его можно было установить на поверхности космического корабля, к примеру. В настоящее время технология SPIDER находится на ранней стадии ее реализации и для ее доведения до уровня практического применения может потребоваться до 5-10 лет.
"Технология SPIDER обладает потенциалом, который позволит в будущем делать захватывающие открытия. Ведь ничего не будет мешать поместить компактные высококачественные системы на орбиты таких планет, как Сатурн и Юпитер" - рассказывает Алан Дункан, - "С учетом сокращения размеров и веса телескопов в 10-100 раз в космос можно будет запускать большее количество астрономических инструментов, которые позволят ученым обнаружить массу нового и интересного".
[video=https://youtu.be/ryxt4gKt1vY]
Источник
Генно-модифицированные вирусы бешенства позволяют ученым составлять точные "карты" головного мозга
схема нейронов мозга
На свете существует небольшое количество болезней, таких как бешенство, вирусы которых размножаются очень быстрыми темпами и подавляют работу головного мозга. Эти вирусы распространяются от нейрона к нейрону и выводят их из строя до тех пор, пока мозг не теряет возможности нормального функционирования и зараженный организм погибает. Однако, ученые нашли способ как поставить на службу человеку вирусы бешенства и использовать все их свойства для составления подробных карт головного мозга живых существ.
Первая подобная попытка была предпринята восемь лет назад исследователями из Института биологический исследований Солка (Salk Institute). Они взяли ослабленный вирус, используемый в вакцинах, и удалили у него определенные гены, ограничив возможности вируса к самовоспроизводству. Это поймало вирус в своего рода ловушку и дало ученым в руки возможность исследований процессов перемещения вирусов от одного нейрона к другому. Однако, вирус все равно продолжал оставаться смертельным и быстро убивал зараженный организм.
А недавно исследователи из Колумбийского университета также создали особый штамм вируса бешенства, который уже не убивает организм носителя. Тем не менее, модифицированные вирусы самовостпроизводятся и распространяются по нейронам практически с прежней скоростью, что позволяет ученым использовать это в своих исследованиях. Новый штамм вируса бешенства очень близок к "дикому" штамму и такие вирусы живут в организме носителя гораздо дольше вирусов, используемых для приготовления вакцин.
Генные модификации вируса бешенства направлены на то, чтобы позволить ему "перепрыгивать" от одного синапса только к оному другому за один раз. Это позволяет растянуть исследования с использованием организма одного живого подопытного животного на месяц, почти в два раза дольше, чем это было возможно ранее. Кроме этого, в состав вируса введены биолюминесцентные цепочки, которые позволяют увидеть процессы распространения вируса под микроскопом.
Используя вирусы в качестве своего рода светящихся маркеров, ученые имеют возможность не только отслеживать пути распространения инфекционных заболеваний. Эта возможность может быть и уже частично используется для составления подробной карты головного мозга, при помощи которой можно будет производить поиски путей с некоторыми отклонениями или заболеваниями.
"Сейчас мы используем вирусы для построения моделей некоторых заболеваний" - рассказывает Томас Рирдон (Thomas Reardon), ведущий исследователь, - "Однако, само превращение вируса в инструмент для проведения исследований также является работой, направленной на возможность использования этих инструментов в так называемой персонифицированной медицине, в медицине, методы лечения которой разрабатываются индивидуально для каждого пациента в отдельности".
Все вышесказанное означает то, что в отдаленном будущем измененные вирусы бешенства могут быть использованы для составления карт мозга каждого отдельно взятого пациента. На основе таких карт могут быть разработаны персонифицированные лекарственные препараты и методы лечения, которые будут иметь максимальную эффективность в каждом случае. Следует отметить, что подобные достижения стали возможными лишь в последнее время благодаря появлению технологий генной инженерии типа CRISPR. Пока, к сожалению, подобные технологии еще не полностью безопасны и не могут быть использованы по отношению к человеку.
Источник
Астрономы обнаружили самую большую из всех известных на сегодняшний день звездную систему
планета в космосе
У планеты, одиноко "плывущей" в космосе на удалении 100 световых лет от Земли, может иметься связанная с ней звезда, хотя такие "отношения" вряд ли можно назвать близкими. Эта планета, известная под названием 2MASS J2126, в 11-15 раз больше Юпитера и она вращается на расстоянии порядка триллиона километров от своей "родительской" звезды TYC 9486-927-1, на расстоянии, в 7 тысяч раз превышающем расстояние от Солнца до Земли. Свету от звезды для того, чтобы преодолеть это расстояние, требуется около одного месяца времени.
Следует отметить, что планета 2MASS J2126 и звезда TYC 9486-927-1 были обнаружены впервые около восьми лет назад, но до последнего времени ученым не удавалось обнаружить связь между этими двумя космическими объектами. Однако, группе астрономов из университета Хартфордшира (University of Hertfordshire), Англия, удалось выявить "родственные" связи, определив, что звезда и планета движутся в космосе синхронно в одном направлении.
"Никому ранее не удавалось найти взаимосвязь между этими двумя объектами. Поначалу мы считали, что планета 2MASS J2126 относится к классу блуждающих планет, плавающих в космосе в полном одиночестве" - рассказывает Найэл Дикон (Niall Deacon), астроном из университета Хартфордшира, - "Теперь мы считаем, что звезда и планета образуют систему. При этом, данная система является самой большой по размерам среди всех известных людям систем".
Ученым абсолютно неизвестно, что же могло заставить планету 2MASS J2126 удалиться от звезды TYC 9486-927-1 на столь большое расстояние. Эта загадка становится еще глубже, если принять во внимание огромные размеры планеты, из-за которых она сама может превратиться или в полноценную звезду или в красного карлика, в "неудавшуюся" звезду, которая так и не сумела разогреться до высокой температуры.
"Очень тяжело представить себе, как формировалась эта уникальная система. Гораздо проще представить, как она не могла формироваться. Так как соотношение масс звезды и планеты достаточно велико, то весьма маловероятно, что планета 2MASS J2126 могла сформироваться из протопланетарного диска, окружавшего в свое время молодую звезду, так, как сформировались планеты-газовые гиганты в Солнечной системе" - рассказывает Найэл Дикон.
Ученые предполагают, что в начале планета 2MASS J2126 сформировалась на не очень большом удалении от центральной звезды. Но затем, под влиянием некоторых процессов, молодая планета была "изгнана" далеко в космос. А эти процессы могут быть результатами орбитальных взаимодействий с другими планетами этой системы, которые пока еще не были обнаружены. Так же существует вероятность, что эти два космических объекта, звезда и планета, сформировались из фрагментов одного и того же газового облака. Звезде TYC 9486-927-1 удалось превратиться в нормальную звезду, а массы планеты 2MASS J2126 оказалось недостаточно для превращения и для формирования бинарной звездной системы.
"Существует и третий, самый маловероятный сценарий, согласно которому планета 2MJ2126 изначально сформировалась в другой звездной системе и была изгнана оттуда в результате какого-то катаклизма. Поблуждав по космосу в одиночестве, эта планета была захвачена звездой TYC 9486-927-1 и движется теперь вокруг нее по очень дальней орбите" - рассказывает Найэл Дикон, - "Сейчас мы не можем сказать точно, какой из сценариев имел место при формировании этой системы. Для того, что бы дать ответ на этот вопрос потребуются более тщательные дополнительные наблюдения".
Источник
PISCES - робот-строитель, предназначенный для сооружения баз и космодромов на других планетах
строительный робот
В настоящее время людям еще не доводилось возводить никаких сооружений в космосе. Все, что покидало пределы атмосферы нашей планеты, было построено руками людей из материалов, добытых из недр Земли. Однако, для дальнейшего продвижения человечества вглубь космоса и налаживания постоянного сообщения между Землей и другими планетами будет требоваться возведение баз, космодромов и просто посадочных площадок на поверхности других планет, крупных астероидов и других космических тел. И, естественно, все это будет делаться из местных материалов специализированными роботами, которые будут отправлены в космос гораздо раньше людей.
К таким роботам, предназначенным для строительства в космосе, относится робот, разработанный специалистами Тихоокеанского международного центра исследований космоса (Pacific International Space Center for Exploration, PISCES), который уже в течение нескольких месяцев проходит программу испытаний. И первой работой, с которой успешно справился этот робот полностью в автоматическом режиме, является строительство посадочной площадки в одном из уголков Гавайев. В принципе, если роботу удалось все это сделать на Земле при помощи местных материалов, он точно также сможет справиться с подобной задачей на поверхности другой планеты.
Специализированные посадочные площадки будут иметь важное значение в деле изучения и колонизации других планет. Совершающие посадку космические корабли могут производить настоящие песчаные бури и разбрасывать вокруг достаточно увесистые камни и куски скал, которые могут повредить близлежащие строения и инженерные сооружения, к примеру, фермы солнечных батарей. Поэтому поверхность посадочной площадки должна быть ровной, покрытой слоем прочного материала. А по ее периметру должен быть насыпан вал, не дающий разлетаться пыли и камням под воздействием потока газов, вырывающихся из дюз корабля.
Заметим, что создание робота-строителя специалистами PISCES было выполнено в рамках более обширной программы НАСА под названием Additive Construction with Mobile Emplacement (ACME). Конечной целью этой программы является использование местных материалов на поверхности других планет роботами-строителями различных типов, не только роботами-бульдозерами, роботами-экскаваторами, но и роботами-трехмерными принтерами и т.п.
[video=https://youtu.be/JvYdC5AQcQE]
Источник
Основной компонент реактивного двигателя, изготовленный при помощи трехмерной печати, выдерживает испытания на гиперзвуковых скоростях
компьютерное моделирование компонента
Технологии космической трехмерной печати, использовавшиеся при изготовлении ключевых компонентов прямоточных реактивных двигателей, успешно выдержали испытания на гиперзвуковых скоростях. Основным компонентом была камера сгорания прямоточного реактивного двигателя, которая была установлена в аэродинамической трубе Исследовательского центра НАСА имени Лэнгли в Вирджинии. В течение 20 дней непрерывно этот компонент испытывал на себе воздействие сил и высокой температуры, которые возникают при полетах со скоростью 5 Махов и это является самым долгим в истории испытанием в аэродинамической трубе для подобных компонентов двигателей.
Камера сгорания была изготовлена по заказу компании Orbital ATK специалистами компании Ronkonkoma из Нью-Йорка и лаборатории баллистики Ракетного центра (Allegany Ballistics Laboratory in Rocket Center) в Западной Вирджинии. Для изготовления использовался метод аддитивного производства путем сплавления порошкового материала (Powder Bed Fusion, PBF). В ходе этого процесса на основание принтера наносится слой порошкообразного материала, который затем при помощи луча лазера или луча высокоэнергетических электронов сплавляется в монолитный металл. Затем наносится очередной слой порошка и процесс повторяется до получения готового изделия, которое может иметь форму любой степени сложности. По окончанию процесса неиспользованный порошок удаляется, а поверхность изделия доводится до требуемой чистоты при помощи обычных средств механической обработки.
прототип аэрокосмического аппарата
Использование трехмерной печати позволило существенно упростить процесс изготовления камеры сгорания. Иначе для этого потребовалось бы изготовления множества отдельных частей, что повышает длительность процесса производства и существенно влияет на стоимость конечного изделия. Представители компании Orbital ATK сообщают, что использование технологий трехмерной печати позволит им быстро и недорого изготавливать и испытывать прототипы узлов космических кораблей, реактивных двигателей и другие критичные детали.
Камера сгорания уникальной формы используется для поддержания стабильного сгорания топлива в прямоточном реактивном двигателе, который способен разгонять летательный аппарат до скорости в 5 Махов (6125 километров в час). Во время испытаний камеры в аэродинамической трубе специалисты проверяли не только пригодность технологий трехмерной печати для изготовления подобных вещей. Основной целью испытаний было определение соответствия характеристик изготовленного устройства ряду технических требований. И, согласно имеющейся информации, все эти характеристики или соответствовали или превышали технические требования.
"Технологии аддитивного производства открывают совершенно новые возможности для наших конструкторов и инженеров" - рассказывает Пэт Нолан (Pat Nolan), один из руководителей высшего звена компании Orbital ATK, - "Эта камера сгорания является примером изделия, которое невозможно было сделать всего несколько лет назад. А успешные испытания изделия должно подтолкнуть наших инженеров к большему использованию инновационных инструментов и технологий в своей работе".
Источник
Космический аппарат Cassini готовится к драматическому кульминационному моменту его миссии
фото Сатурна
Исследовательский космический аппарат НАСА Cassini закончил второй из пяти запланированных включений его двигателей, которые должны вывести его из плоскости колец Сатурна на полярную орбиту вокруг этой планеты. Такое перемещение аппарата является подготовкой к реализации заключительной фазы его миссии, в течение которой аппарат выполнит серию близких и "смелых" пролетов мимо Сатурна, что позволит получить максимально возможное количество научной информации до самого завершения этой выдающейся миссии.
Аппарат Cassini находился на экваториальной орбите Сатурна, начиная с весны 2014 года. Используя особенности этой орбиты, при помощи воздействия гравитации планеты и ее спутников аппарат совершил полеты мимо нескольких спутников этого газового гиганта. Такие близкие полеты позволили ученым НАСА собрать очень богатый набор научной информации относительно системы колец Сатурна и о спутниках этой планеты. Но, к сожалению, срок эксплуатации аппарата Cassini подходит к концу, и операторы миссии начали перемещение аппарата на новую полярную орбиту.
Последний маневр был выполнен аппаратом 23 января 2016 года. Переход на новую орбиту будет произведен при помощи пяти маневров и при помощи сил гравитации Титана. После 35-секундного включения гидразинового двигателя, аппарат Cassini разогнался до скорости в 6.8 метра в секунду. Момент максимального влияния гравитации Титана на траекторию движения аппарата Cassini произойдет 1 февраля 2016 года, в результате скорость движения аппарата увеличится до 774 метров в секунду. А 25 марта и 4 апреля 2015 года будут произведены очередные включения двигателя аппарата, которые позволят ему ускориться еще больше и вырваться из гравитационной ловушки Титана.
Запутанный "танец" аппарата Cassini и Титана является финалом подготовки аппарата к "заключительному акту" его миссии. После того, как аппарат займет полярную орбиту вокруг Сатурна, лежащую за пределами крайнего кольца F, он совершит 22 оборота вокруг планеты. А затем, после самого последнего изменения траектории, аппарат устремится в промежуток между планетой и кольцами, после чего он 15 сентября 2017 года войдет в плотную и бурную атмосферу Сатурна, где и закончит свое существование.
Источник
прибор для определения заряда
В науке считается, что получение отрицательных результатов каких-либо исследований или экспериментов так же является положительным результатом. Но результаты последних исследований, проведенных в рамках международного проекта ALPHA Collaboration, можно отнести к своего рода нейтральным результатам. Исследования в рамках проекта сосредоточены на изучение свойств антивещества и последним успехом ученых стали измерения нейтрального электрического заряда атома антиводорода, точность которых превышала точность предыдущих подобных измерений в 20 раз. И все это производится в рамках поисков ответа на один из главных вопросов - куда подевалось все антивещество, если в момент Большого Взрыва оно образовалось в равных количествах с обычным веществом?
"Наши измерения заряда атома антивещества показывают, что разница в электрических зарядах вещества и антивещества может быть исключена из возможных вариантов ответа на вопрос об антивеществе" - рассказывает Скотт Менэри (Scott Menary), профессор из Йоркского университета, - "Проводимые нами эксперименты направлены на поиски чего-то, отсутствующего в нашем понимании окружающего нас мира. И лишь благодаря этому пока отсутствующему фактору материя и антиматерия не аннигилировали друг с другом и Вселенная образовалась в том виде, в котором мы ее видим в настоящее время".
принцип работы для определения заряда
Согласно законам физики, у каждой частицы обычной материи есть частица-антипод, обладающая такой же массой и противоположным электрическим зарядом. С этой точки зрения атом антиводорода должен иметь такой же нейтральный заряд, как и атом водорода. Заряды антипротона и позитрона, из которых состоит атом антиводорода, должны полностью компенсировать друг друга, как заряды протона и электрона в атоме обычного водорода.
Измерения электрического заряда, проведенные на оборудовании проекта ALPHA, показали, что атомы водорода и антиводорода являются электрически нейтральными. При этом, точность этих измерений в 20 раз превышает точность подобных измерений, сделанных ранее. Кроме этого, точность измерения заряда позитрона была увеличена в 25 раз. И оба полученных результата измерений находятся в полном соответствии со Стандартной Моделью физики элементарных частиц, что служит еще одним доказательством ее достоверности.
схема измерения заряда
Проведенные эксперименты являются первым практическим использование модернизированной системы ALPHA-2, которая начала работу в прошлом году. Самый большой компонент этой системы, криостат, был разработан и изготовлен специалистами консорциума TRIUMF и университета Калгари. Кроме этого, к делу модернизации оборудования приложили свои знания и руки ученые из университета Саймона Фрэзера, университета Британской Колумбии и других научных организаций.
В скором времени ученые проекта ALPHA Collaboration собираются произвести исследования и других аспектов природы антиматерии, включая световые спектры и реакцию на воздействие сил гравитации. Именно последнее будет исследовано в рамках эксперимента ALPHA-G, проведение которого запланировано на будущее.
Источник
Функция самоподогрева позволит литиевым аккумуляторам работать в холодной окружающей среде
схема самоподогрева
Известно, что чрезвычайные условия окружающей среды очень плохо сказываются на работоспособности литий-ионных аккумуляторных батарей. Не так давно мы рассказывали о новой технологии, позволяющей снизить перегрев батарей и уменьшить вероятность их возгорания. Однако, при понижении окружающей температуры аккумуляторы существенно теряют емкость, а по достижению отметки ниже -23 градусов Цельсия некоторые из них полностью теряют свою работоспособность и иногда выходят из строя. Для решения этой проблемы исследователи из Пенсильванского университета (Penn State University) разработали технологию самоподогрева литий-ионных аккумуляторов, которая позволит эксплуатировать эти батареи в условиях полярного и даже космического холода.
Батарея, которая способна работать в холодных условиях, может быть очень полезна во многих областях, начиная от космической техники и заканчивая высотными беспилотными летательными аппаратами. Но самым перспективным направлением применения таких батарей пенсильванские исследователи считают электрические автомобили, которые в настоящее время не очень приспособлены для эксплуатации в северных регионах. Температуры ниже точки замерзания воды приводят к существенному замедлению процесса зарядки, к снижению эффективности работы технологий рекуперационного торможения, а снижение дальности поездки на одном заряде за счет понижения температуры может достигать 40 процентов.
Производители электрических и гибридных автомобилей борются с проблемой низких температур различными способами. В электрической модели Ford Focus 2010 года, к примеру, для этого использовались нагревательные элементы, которые подогревали антифриз, который, в свою очередь, прокачивался сквозь систему ячеек аккумуляторных батарей. Несмотря на все принимаемые меры, низкая температура окружающей среды продолжает оставаться реальной проблемой для владельцев электрических автомобилей.
Функция самоподогрева, разработанная исследователями Пенсильванского университета, реализована при помощи никелевой фольги, включенной в конструкцию аккумуляторной батареи. Интегрированный датчик температуры изменяет силу протекающего через фольгу электрического тока, который подогревает батарею изнутри, поддерживая ее температуру в заданных рамках. Это не позволяет электролиту батареи замерзнуть, а в случае отсутствия необходимости подогрева датчик полностью отключает ток и не расходует энергию, накопленную в батарее.
Во время испытаний системы самоподогрева аккумуляторная батарея была нагрета от -20 до 0 градусов Цельсия всего за 20 секунд времени, а нагрев от -30 до 0 градусов был произведен за 30 секунд. При этом, на нагрев было израсходовано соответственно 3.8 и 5.5 процента от общего количества энергии в батарее, что несравнимо мало по отношению к 40-процентной потере ее емкости при отрицательной температуре.
В системе самоподогрева используются достаточно распространенные и недорогие материалы. Наличие такой системы увеличивает вес батареи всего на 1.5 процента, а ее стоимость увеличивается на смехотворные 0.04 процента. Такие показатели говорят о том, что технология, разработанная учеными из Пенсильванского университета, вполне жизнеспособна, и ожидать появления первых самоподогревающихся аккумуляторных батарей можно в самом ближайшем времени.
Источник
Новый парадокс квантовой механики - три голубя в двух голубятнях
голуби в голубятне
Ученые, занимающиеся изучением принципов, законов и явлений из области квантовой физики, ввели в обиход понятие нового квантового парадокса, который можно охарактеризовать фразой "принцип квантовой голубятни". С точки зрения основных принципов природы, если поместить трех голубей в две голубятни, то по крайней мере два голубя будут находиться в одной из голубятен. Однако, результаты исследований, проведенных учеными из Института квантовых исследований (Institute for Quantum Studies, IQS) университета Чапмена (Chapman University), указывают на возможность нарушения вышеупомянутого принципа, с этой новой точки зрения возможно разместить сколь угодно большое количество квантовых частиц в двух "коробках", при этом в любой из коробок не будет находиться одновременно двух или большего количества частиц.
"Это открытие указывает на одну весьма интересную особенность квантовой механики, которая до последнего времени оставалась незамеченной учеными" - рассказывает Якир Ахаронов (Yakir Aharonov), один из руководителей института IQS, - "В связи с этим открытием мы будем вынуждены пересмотреть некоторые из фундаментальных понятий как квантовой, так и обычной физики".
В своих исследованиях ученые использовали несколько воображаемых экспериментов наподобие известного эксперимента с кошкой Шредингера. В этих экспериментах исследовались особенности природы взаимодействия квантовых частиц. Согласно полученным результатам, в мире квантовой физики существуют несколько новых правил и явлений, в то время, как некоторые из известных фундаментальных принципов ставятся под сомнение. "Еще рано говорить о последствиях, которые повлекут за собой результаты наших исследований" - рассказывает Джефф Толлэскен (Jeff Tollasken), один из членов научной группы, - "Но мы предполагаем, что последствия будут весьма значимыми, так как они затрагивают некоторые из фундаментальных основ и понятий".
Законы квантовой механики определяют, что квантовые объекты могут находиться одновременно в нескольких местах. Но все это верно до тех пор, пока вы не "посмотрите" на этот объект. Как только вы начинаете процесс наблюдения, это вынуждает объект наблюдения быть только в одном из возможных мест его пребывания. "Если единственным инструментом, который вы можете использовать - это молоток, то Вы склонны рассматривать при его помощи все вокруг, будто бы это является гвоздями" - рассказывает Толлэскен, - "Наши существующие научные инструменты можно сопоставить с этим гипотетическим молотком, который не очень подходит для проведения исследований тонкого и хрупкого квантового мира".
Якир Ахаронов и его научная группа уже в течение достаточно долгого времени работают над созданием технологий "нежных и слабых" измерений. "Эти измерения похожи на легкое касание чего-либо кончиком пальца вместо того, чтобы бить по нему молотком" - рассказывает Джефф Толлэскен, - "И такие измерения позволят нам производить наблюдения за квантовым миром, не внося в него искажений, не нарушая состояний суперпозиции и не разрывая узы квантовых запутанностей".
Следует отметить, что результаты данных исследований могут иметь в буквальном смысле революционное значение для понимания экзотического аспекта квантовой механики, принципа нелокальности, проявлением которого является квантовая запутанность. Напомним, что благодаря квантовой запутанности воздействие, оказанное на одну из запутанных частиц, оказывает моментальное влияние и на вторую запутанную частицу, невзирая на разделяющее их расстояние, которое может быть сколь угодно большим. "Квантовая запутанность уже давно рассматривается как одно из самых громких научных открытий, и оно является ресурсом, на основе которого будет строиться множество технологий будущего" - рассказывает Джефф Толлэскен.
И в заключении стоит сказать, что некоторые из теоретических воображаемых экспериментов, описанные учеными, были выполнены на практике. А полученные в ходе этих практических экспериментов результаты в большинстве случаев совпадают с теоретическими значениями и это указывает на то, что в области исследований квантовой физики намечается грандиозный переворот.
Источник
Новая система искусственного интеллекта составляет тексты убедительных политических выступлений
выступление президента
Ни для кого не является секретом, что тексты для выступлений политиков разного класса пишутся специалистами, весьма поднаторевшими в этом деле. Тем не менее, действительно побуждающие, зажигательные и убедительные выступления политиков можно пересчитать буквально по пальцам. В основной своей массе такие выступления можно отнести к посредственным и в нынешнее время для создания текста такого "среднего" выступления уже не требуется работы человека, с этим делом весьма достойно справляется новая система искусственного интеллекта.
Эта система была создана специалистами из Массачусетского университета (University of Massachusetts) в Амхерсте. Обучение системы было произведено путем анализа текстов порядка 4 тысяч выступлений на 53 различные темы из обсуждений в Законодательной палате Конгресса США. Техника самообучения системы основана на технологии n-граммов (n-grams), которая была разработана в свое время специалистами компании Google. Суть этой технологии заключается в поисках последовательностей из "n" слов или фраз для понимания построения анализируемого текста.
Программное обеспечение системы искусственного интеллекта "проглотило" в общей сложности 50 тысяч предложений, состоящих в среднем из 23 слов. Каждое из предложений было снабжено метками, указывающими на то, был ли выступающий сторонником или противником обсуждаемой темы, и на другую дополнительную информацию. После этого, программа оказалась способна строить короткие связанные предложения, длиной максимум в пять слов, на заданную тему. А после дополнительной модернизации система искусственного интеллекта стала в состоянии писать тексты выступлений на заданные темы, которые могут достойно конкурировать с текстами выступлений большинства современных политиков даже самого высокого уровня.
Ниже мы приведем пример текста выступления, составленный новой системой. Для соблюдения "чистоты эксперимента" мы не стали делать перевод и приводим этот текст на его изначальном, английском языке:
"Mr. Speaker, for years, honest but unfortunate consumers have had the ability to plead their case to come under bankruptcy protection and have their reasonable and valid debts discharged. The way the system is supposed to work, the bankruptcy court evaluates various factors including income, assets and debt to determine what debts can be paid and how consumers can get back on their feet. Stand up for growth and opportunity. Pass this legislation".
Люди, владеющие английским, могут отметить, что текст выступления составлен достаточно неплохо. Однако, весьма маловероятно, что системы искусственного интеллекта смогут в ближайшем времени заменить квалифицированных людей, специализирующихся на написании текстов выступлений. Ведь эти люди могут в своей работе учитывать множество дополнительных моментов, таких, как текущая политическая ситуация, особенности личности политика, для которого составляется текст выступления и многие другие факторы, которые пока остаются далеко за пределами возможностей даже самых совершенных систем искусственного интеллекта.
Тем не менее, у данной системы уже сейчас имеется несколько областей практического применения. И самым очевидным является автоматизация процесса составления текстов новостей на политические темы для различных средств массовой информации.
Источник
Новая технология позволит сократить размеры наземных и космических телескопов следующего поколения
космический телескоп
Телескопы, основной астрономический инструмент человечества, не претерпевали кардинальных изменений принципов их функционирования на протяжении 400 лет. Однако, благодаря реализации проекта Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance (SPIDER), который является частью более масштабной программы Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA, разработана новая технология, которая позволит заменить большие и громоздкие линзы и зеркала более компактными узлами. Использование этих оптических узлов, разработанных специалистами компании Lockheed Martin, в состав которых входит множество миниатюрных светопреломляющих элементов, позволит сократить размеры телескопов следующего поколения в 10-100 раз.
Базовая конструкция и принципы работы телескопа, по сути, оставалась неизменной, начиная с момента изобретения этого устройства в 1608 году. Большая передняя линза фокусирует свет и направляет его в сторону тыловой меньшей линзы, которая формирует изображение. За последнее столетие конструкция телескопа претерпела множество модернизаций, но основное препятствие, мешающее увеличению возможностей таких телескопов, так и осталось неразрешенным. И заключается оно в том, что для того, чтобы сделать телескоп более мощным, требуется увеличение размеров и, соответственно, веса, передней основной линзы.
схема работы нового телескопа
Проблема заключается в том, что процесс изготовления оптических линз является медленным процессом, требующим необычайно высокой точности, и на изготовление основных линз больших телескопов могут потребоваться годы времени. Кроме этого, стеклянные линзы имеют тенденцию прогибаться под воздействием силы тяжести, они не являются полностью прозрачными для света с определенными длинами волн и у них всегда присутствует некий уровень остаточных цветовых и сферических искажений. Все это является причиной того, что самый большой преломляющий телескоп на сегодняшний день имеет линзу, диаметром в 100 сантиметров, он находится в Йеркской обсерватории и он был построен в 1895 году.
Разработанная специалистами компании Lockheed Martin и учеными из Калифорнийского университета в Дэвисе технология SPIDER, позволяет заменить одну большую линзу телескопа множеством крошечных линз по аналогии с фасетчатыми глазами насекомых. Каждая крошечная линза фокусирует свет на поверхности датчиков, кремниевых фотонных интегральных схем. Таким образом один телескоп превращается в множество микроскопических отдельных камер.
внешний вид ячеек нового телескопа
Ключевым моментом технологии SPIDER является то, что для своей работы она использует принципы интерферометрии. Обычно такие принципы используются астрономами при помощи нескольких оптических или радиотелескопов, находящихся на удалении друг от друга, которые аппаратным и программным путем объединяются в один огромный телескоп. Используя данные об амплитуде и фазе принимаемых радиосигналов или света, ученые могут получать изображения с намного большей разрешающей способностью, нежели изображения, получаемые при помощи одного единственного телескопа.
Специалисты компании Lockheed Martin использовали тот же самый принцип, но только в намного меньших масштабах. В результате у них получился достаточно компактный и легкий телескоп, который можно устанавливать на стандартной платформе космических аппаратов.
"Используя самые современные технологии, мы создали интерферометрическую матрицу, которая обеспечивает разрешающую способность, сопоставимую с разрешающей способностью матриц качественных цифровых фотокамер" - рассказывает Алан Дункан (Alan Duncan), старший научный сотрудник компании Lockheed Martin.
интерферометрическая матрица
Крошечные линзы отдельных элементов матрицы SPIDER не требуют столь тщательной и точной обработки, как линзы телескопов. Для получения разрешающей способности, соответствующей, к примеру, разрешающей способности 100-сантиметрового телескопа, матрица SPIDER должна иметь такие же размеры. Но матрица SPIDER будет настолько тонка, что суммарная экономия места и веса может составлять до 99 процентов. Кроме этого, для изготовления оптических компонентов матрицы SPIDER требуется несколько недель, а не лет.
Телескоп, основанный на матрицах SPIDER, является плоской конструкцией, которая может иметь круглую, шестиугольную или более сложную форму для того, чтобы его можно было установить на поверхности космического корабля, к примеру. В настоящее время технология SPIDER находится на ранней стадии ее реализации и для ее доведения до уровня практического применения может потребоваться до 5-10 лет.
"Технология SPIDER обладает потенциалом, который позволит в будущем делать захватывающие открытия. Ведь ничего не будет мешать поместить компактные высококачественные системы на орбиты таких планет, как Сатурн и Юпитер" - рассказывает Алан Дункан, - "С учетом сокращения размеров и веса телескопов в 10-100 раз в космос можно будет запускать большее количество астрономических инструментов, которые позволят ученым обнаружить массу нового и интересного".
[video=https://youtu.be/ryxt4gKt1vY]
Источник
Генно-модифицированные вирусы бешенства позволяют ученым составлять точные "карты" головного мозга
схема нейронов мозга
На свете существует небольшое количество болезней, таких как бешенство, вирусы которых размножаются очень быстрыми темпами и подавляют работу головного мозга. Эти вирусы распространяются от нейрона к нейрону и выводят их из строя до тех пор, пока мозг не теряет возможности нормального функционирования и зараженный организм погибает. Однако, ученые нашли способ как поставить на службу человеку вирусы бешенства и использовать все их свойства для составления подробных карт головного мозга живых существ.
Первая подобная попытка была предпринята восемь лет назад исследователями из Института биологический исследований Солка (Salk Institute). Они взяли ослабленный вирус, используемый в вакцинах, и удалили у него определенные гены, ограничив возможности вируса к самовоспроизводству. Это поймало вирус в своего рода ловушку и дало ученым в руки возможность исследований процессов перемещения вирусов от одного нейрона к другому. Однако, вирус все равно продолжал оставаться смертельным и быстро убивал зараженный организм.
А недавно исследователи из Колумбийского университета также создали особый штамм вируса бешенства, который уже не убивает организм носителя. Тем не менее, модифицированные вирусы самовостпроизводятся и распространяются по нейронам практически с прежней скоростью, что позволяет ученым использовать это в своих исследованиях. Новый штамм вируса бешенства очень близок к "дикому" штамму и такие вирусы живут в организме носителя гораздо дольше вирусов, используемых для приготовления вакцин.
Генные модификации вируса бешенства направлены на то, чтобы позволить ему "перепрыгивать" от одного синапса только к оному другому за один раз. Это позволяет растянуть исследования с использованием организма одного живого подопытного животного на месяц, почти в два раза дольше, чем это было возможно ранее. Кроме этого, в состав вируса введены биолюминесцентные цепочки, которые позволяют увидеть процессы распространения вируса под микроскопом.
Используя вирусы в качестве своего рода светящихся маркеров, ученые имеют возможность не только отслеживать пути распространения инфекционных заболеваний. Эта возможность может быть и уже частично используется для составления подробной карты головного мозга, при помощи которой можно будет производить поиски путей с некоторыми отклонениями или заболеваниями.
"Сейчас мы используем вирусы для построения моделей некоторых заболеваний" - рассказывает Томас Рирдон (Thomas Reardon), ведущий исследователь, - "Однако, само превращение вируса в инструмент для проведения исследований также является работой, направленной на возможность использования этих инструментов в так называемой персонифицированной медицине, в медицине, методы лечения которой разрабатываются индивидуально для каждого пациента в отдельности".
Все вышесказанное означает то, что в отдаленном будущем измененные вирусы бешенства могут быть использованы для составления карт мозга каждого отдельно взятого пациента. На основе таких карт могут быть разработаны персонифицированные лекарственные препараты и методы лечения, которые будут иметь максимальную эффективность в каждом случае. Следует отметить, что подобные достижения стали возможными лишь в последнее время благодаря появлению технологий генной инженерии типа CRISPR. Пока, к сожалению, подобные технологии еще не полностью безопасны и не могут быть использованы по отношению к человеку.
Источник
Астрономы обнаружили самую большую из всех известных на сегодняшний день звездную систему
планета в космосе
У планеты, одиноко "плывущей" в космосе на удалении 100 световых лет от Земли, может иметься связанная с ней звезда, хотя такие "отношения" вряд ли можно назвать близкими. Эта планета, известная под названием 2MASS J2126, в 11-15 раз больше Юпитера и она вращается на расстоянии порядка триллиона километров от своей "родительской" звезды TYC 9486-927-1, на расстоянии, в 7 тысяч раз превышающем расстояние от Солнца до Земли. Свету от звезды для того, чтобы преодолеть это расстояние, требуется около одного месяца времени.
Следует отметить, что планета 2MASS J2126 и звезда TYC 9486-927-1 были обнаружены впервые около восьми лет назад, но до последнего времени ученым не удавалось обнаружить связь между этими двумя космическими объектами. Однако, группе астрономов из университета Хартфордшира (University of Hertfordshire), Англия, удалось выявить "родственные" связи, определив, что звезда и планета движутся в космосе синхронно в одном направлении.
"Никому ранее не удавалось найти взаимосвязь между этими двумя объектами. Поначалу мы считали, что планета 2MASS J2126 относится к классу блуждающих планет, плавающих в космосе в полном одиночестве" - рассказывает Найэл Дикон (Niall Deacon), астроном из университета Хартфордшира, - "Теперь мы считаем, что звезда и планета образуют систему. При этом, данная система является самой большой по размерам среди всех известных людям систем".
Ученым абсолютно неизвестно, что же могло заставить планету 2MASS J2126 удалиться от звезды TYC 9486-927-1 на столь большое расстояние. Эта загадка становится еще глубже, если принять во внимание огромные размеры планеты, из-за которых она сама может превратиться или в полноценную звезду или в красного карлика, в "неудавшуюся" звезду, которая так и не сумела разогреться до высокой температуры.
"Очень тяжело представить себе, как формировалась эта уникальная система. Гораздо проще представить, как она не могла формироваться. Так как соотношение масс звезды и планеты достаточно велико, то весьма маловероятно, что планета 2MASS J2126 могла сформироваться из протопланетарного диска, окружавшего в свое время молодую звезду, так, как сформировались планеты-газовые гиганты в Солнечной системе" - рассказывает Найэл Дикон.
Ученые предполагают, что в начале планета 2MASS J2126 сформировалась на не очень большом удалении от центральной звезды. Но затем, под влиянием некоторых процессов, молодая планета была "изгнана" далеко в космос. А эти процессы могут быть результатами орбитальных взаимодействий с другими планетами этой системы, которые пока еще не были обнаружены. Так же существует вероятность, что эти два космических объекта, звезда и планета, сформировались из фрагментов одного и того же газового облака. Звезде TYC 9486-927-1 удалось превратиться в нормальную звезду, а массы планеты 2MASS J2126 оказалось недостаточно для превращения и для формирования бинарной звездной системы.
"Существует и третий, самый маловероятный сценарий, согласно которому планета 2MJ2126 изначально сформировалась в другой звездной системе и была изгнана оттуда в результате какого-то катаклизма. Поблуждав по космосу в одиночестве, эта планета была захвачена звездой TYC 9486-927-1 и движется теперь вокруг нее по очень дальней орбите" - рассказывает Найэл Дикон, - "Сейчас мы не можем сказать точно, какой из сценариев имел место при формировании этой системы. Для того, что бы дать ответ на этот вопрос потребуются более тщательные дополнительные наблюдения".
Источник
PISCES - робот-строитель, предназначенный для сооружения баз и космодромов на других планетах
строительный робот
В настоящее время людям еще не доводилось возводить никаких сооружений в космосе. Все, что покидало пределы атмосферы нашей планеты, было построено руками людей из материалов, добытых из недр Земли. Однако, для дальнейшего продвижения человечества вглубь космоса и налаживания постоянного сообщения между Землей и другими планетами будет требоваться возведение баз, космодромов и просто посадочных площадок на поверхности других планет, крупных астероидов и других космических тел. И, естественно, все это будет делаться из местных материалов специализированными роботами, которые будут отправлены в космос гораздо раньше людей.
К таким роботам, предназначенным для строительства в космосе, относится робот, разработанный специалистами Тихоокеанского международного центра исследований космоса (Pacific International Space Center for Exploration, PISCES), который уже в течение нескольких месяцев проходит программу испытаний. И первой работой, с которой успешно справился этот робот полностью в автоматическом режиме, является строительство посадочной площадки в одном из уголков Гавайев. В принципе, если роботу удалось все это сделать на Земле при помощи местных материалов, он точно также сможет справиться с подобной задачей на поверхности другой планеты.
Специализированные посадочные площадки будут иметь важное значение в деле изучения и колонизации других планет. Совершающие посадку космические корабли могут производить настоящие песчаные бури и разбрасывать вокруг достаточно увесистые камни и куски скал, которые могут повредить близлежащие строения и инженерные сооружения, к примеру, фермы солнечных батарей. Поэтому поверхность посадочной площадки должна быть ровной, покрытой слоем прочного материала. А по ее периметру должен быть насыпан вал, не дающий разлетаться пыли и камням под воздействием потока газов, вырывающихся из дюз корабля.
Заметим, что создание робота-строителя специалистами PISCES было выполнено в рамках более обширной программы НАСА под названием Additive Construction with Mobile Emplacement (ACME). Конечной целью этой программы является использование местных материалов на поверхности других планет роботами-строителями различных типов, не только роботами-бульдозерами, роботами-экскаваторами, но и роботами-трехмерными принтерами и т.п.
[video=https://youtu.be/JvYdC5AQcQE]
Источник
Основной компонент реактивного двигателя, изготовленный при помощи трехмерной печати, выдерживает испытания на гиперзвуковых скоростях
компьютерное моделирование компонента
Технологии космической трехмерной печати, использовавшиеся при изготовлении ключевых компонентов прямоточных реактивных двигателей, успешно выдержали испытания на гиперзвуковых скоростях. Основным компонентом была камера сгорания прямоточного реактивного двигателя, которая была установлена в аэродинамической трубе Исследовательского центра НАСА имени Лэнгли в Вирджинии. В течение 20 дней непрерывно этот компонент испытывал на себе воздействие сил и высокой температуры, которые возникают при полетах со скоростью 5 Махов и это является самым долгим в истории испытанием в аэродинамической трубе для подобных компонентов двигателей.
Камера сгорания была изготовлена по заказу компании Orbital ATK специалистами компании Ronkonkoma из Нью-Йорка и лаборатории баллистики Ракетного центра (Allegany Ballistics Laboratory in Rocket Center) в Западной Вирджинии. Для изготовления использовался метод аддитивного производства путем сплавления порошкового материала (Powder Bed Fusion, PBF). В ходе этого процесса на основание принтера наносится слой порошкообразного материала, который затем при помощи луча лазера или луча высокоэнергетических электронов сплавляется в монолитный металл. Затем наносится очередной слой порошка и процесс повторяется до получения готового изделия, которое может иметь форму любой степени сложности. По окончанию процесса неиспользованный порошок удаляется, а поверхность изделия доводится до требуемой чистоты при помощи обычных средств механической обработки.
прототип аэрокосмического аппарата
Использование трехмерной печати позволило существенно упростить процесс изготовления камеры сгорания. Иначе для этого потребовалось бы изготовления множества отдельных частей, что повышает длительность процесса производства и существенно влияет на стоимость конечного изделия. Представители компании Orbital ATK сообщают, что использование технологий трехмерной печати позволит им быстро и недорого изготавливать и испытывать прототипы узлов космических кораблей, реактивных двигателей и другие критичные детали.
Камера сгорания уникальной формы используется для поддержания стабильного сгорания топлива в прямоточном реактивном двигателе, который способен разгонять летательный аппарат до скорости в 5 Махов (6125 километров в час). Во время испытаний камеры в аэродинамической трубе специалисты проверяли не только пригодность технологий трехмерной печати для изготовления подобных вещей. Основной целью испытаний было определение соответствия характеристик изготовленного устройства ряду технических требований. И, согласно имеющейся информации, все эти характеристики или соответствовали или превышали технические требования.
"Технологии аддитивного производства открывают совершенно новые возможности для наших конструкторов и инженеров" - рассказывает Пэт Нолан (Pat Nolan), один из руководителей высшего звена компании Orbital ATK, - "Эта камера сгорания является примером изделия, которое невозможно было сделать всего несколько лет назад. А успешные испытания изделия должно подтолкнуть наших инженеров к большему использованию инновационных инструментов и технологий в своей работе".
Источник
Космический аппарат Cassini готовится к драматическому кульминационному моменту его миссии
фото Сатурна
Исследовательский космический аппарат НАСА Cassini закончил второй из пяти запланированных включений его двигателей, которые должны вывести его из плоскости колец Сатурна на полярную орбиту вокруг этой планеты. Такое перемещение аппарата является подготовкой к реализации заключительной фазы его миссии, в течение которой аппарат выполнит серию близких и "смелых" пролетов мимо Сатурна, что позволит получить максимально возможное количество научной информации до самого завершения этой выдающейся миссии.
Аппарат Cassini находился на экваториальной орбите Сатурна, начиная с весны 2014 года. Используя особенности этой орбиты, при помощи воздействия гравитации планеты и ее спутников аппарат совершил полеты мимо нескольких спутников этого газового гиганта. Такие близкие полеты позволили ученым НАСА собрать очень богатый набор научной информации относительно системы колец Сатурна и о спутниках этой планеты. Но, к сожалению, срок эксплуатации аппарата Cassini подходит к концу, и операторы миссии начали перемещение аппарата на новую полярную орбиту.
Последний маневр был выполнен аппаратом 23 января 2016 года. Переход на новую орбиту будет произведен при помощи пяти маневров и при помощи сил гравитации Титана. После 35-секундного включения гидразинового двигателя, аппарат Cassini разогнался до скорости в 6.8 метра в секунду. Момент максимального влияния гравитации Титана на траекторию движения аппарата Cassini произойдет 1 февраля 2016 года, в результате скорость движения аппарата увеличится до 774 метров в секунду. А 25 марта и 4 апреля 2015 года будут произведены очередные включения двигателя аппарата, которые позволят ему ускориться еще больше и вырваться из гравитационной ловушки Титана.
Запутанный "танец" аппарата Cassini и Титана является финалом подготовки аппарата к "заключительному акту" его миссии. После того, как аппарат займет полярную орбиту вокруг Сатурна, лежащую за пределами крайнего кольца F, он совершит 22 оборота вокруг планеты. А затем, после самого последнего изменения траектории, аппарат устремится в промежуток между планетой и кольцами, после чего он 15 сентября 2017 года войдет в плотную и бурную атмосферу Сатурна, где и закончит свое существование.
Источник
Новостной сайт E-News.su | E-News.pro. Используя материалы, размещайте обратную ссылку.
Оказать финансовую помощь сайту E-News.su | E-News.pro
Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter (не выделяйте 1 знак)
