Οι ασυνήθιστες ιδιότητες των φτερών των εντόμων έχουν εμπνεύσει τους επιστήμονες να δημιουργήσουν αντιβακτηριδιακή συσκευασία. Και οι μύτες
Εθνικό Αστρονομικό ΑστεροσκοπείοΗ Κινεζική Ακαδημία Επιστημών παρουσίασε πρόσφατα την πρώτη δέσμη χαρτών του ουρανού ευρυγώνιων ακτίνων Χ στον κόσμο που έχουν ληφθεί με τον Αστακό Απεικόνιση Αστρονομίας (LEIA). Η δημιουργία της συσκευής έγινε δυνατή με τη μελέτη και την προσομοίωση των ιδιοτήτων του οπτικού συστήματος της θαλάσσιας καραβίδας.
Μια φωτογραφία time-lapse διάρκειας 800 δευτερολέπτων της παρατήρησης με ακτίνες Χ LEIA του κέντρου του Γαλαξία που επικαλύπτεται από δεδομένα από την αποστολή Gaia. Εικόνα: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Πώς λειτουργεί το Lobster Eye;
Οι βιολόγοι έχουν ανακαλύψει εδώ και καιρό ότι τα μάτια του αστακούδιαφορετικό από τα άλλα ζώα. Το οπτικό σύστημα αυτών των καρκινοειδών αποτελείται από πολλούς μικροσκοπικούς τετράγωνους σωλήνες που κατευθύνονται στο ίδιο σφαιρικό κέντρο. Αυτή η δομή επιτρέπει στο φως που προέρχεται από διαφορετικές κατευθύνσεις να ανακλάται στους σωλήνες και να συλλέγεται στον αμφιβληστροειδή, δίνοντας στον αστακό ένα ευρύ οπτικό πεδίο.
Ανθρώπινα όργανα όρασης, που αποτελούνται απόοι καμπύλες ράβδοι και οι κώνοι διαθλούν το φως, συγκεντρώνοντας την εικόνα στον αμφιβληστροειδή. Το μάτι του αστακού αντανακλά τις ακτίνες φωτός που εισέρχονται σε τυπικές, πολύ ρηχές γωνίες ("γωνίες βόσκησης"). Το συντονισμένο σύστημα κατευθύνει όλες οι ακτίνες που ανακλώνται από ένα συγκεκριμένο αντικείμενο (όπως πιθανή λεία στον πυθμένα του ωκεανού) στο ίδιο εστιακό σημείο.
Πριν από αρκετές δεκαετίες, οι επιστήμονες πρότεινανπροσομοιώστε το μάτι ενός αστακού για να δημιουργήσετε ένα τηλεσκόπιο για την ανίχνευση ακτίνων Χ στο διάστημα. Αλλά αυτή η ιδέα δεν μπορούσε να πραγματοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, έως ότου οι τεχνολογίες μικροεπεξεργαστή κατέστησαν δυνατή τη μίμηση των οργάνων της όρασης.
Εργαστήριο απεικόνισης ακτίνων Χ NAOCξεκίνησε έρευνα και ανάπτυξη στην τεχνολογία απεικόνισης ακτίνων Χ ματιών αστακού το 2010 και παρουσίασε την τελική συσκευή 10 χρόνια αργότερα.
Η συσκευή αποτελείται από 36 «μάτια αστακού» μεμικροπόροι και 4 μεγάλης σειράς αισθητήρες CMOS που μπορούν να λειτουργήσουν με υψηλή φασματική ανάλυση. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτοί είναι οι πρώτοι αισθητήρες που κατασκευάστηκαν με χρήση τεχνολογίας CMOS (τεχνολογία ημιαγωγών - μια συμπληρωματική δομή μετάλλου-οξειδίου-ημιαγωγού).
Σύμφωνα με τους επιστήμονες, προηγούμενη ακτινογραφίαΤα τηλεσκόπια είχαν οπτικό πεδίο στο μέγεθος της Σελήνης όπως φαίνεται από τη Γη, ενώ αυτό το τηλεσκόπιο αστακού είναι ικανό να καλύψει μια ουράνια περιοχή χιλίων φεγγαριών περίπου.
Κατά την πρώτη εκτόξευση, η μονάδα δοκιμής πραγματοποιήθηκε στοχώρος μόνο 8 λεπτά. Ένα πλήρες τηλεσκόπιο θα περιλαμβάνει 12 τέτοιες μονάδες. Το σύστημα θα εγκατασταθεί στον δορυφόρο Einstein Probe, τον οποίο οι κινεζικές αρχές σχεδιάζουν να εκτοξεύσουν στα τέλη του 2023.
Καλλιτεχνική απεικόνιση του δορυφόρου Einstein Probe. Εικόνα: CAS
Τηλεσκόπια καθρέφτη υγρού
Σε όλο τον κόσμο υπάρχουν πολλές ασυνήθιστες συσκευές που έχουν κατασκευαστεί για να παρατηρούν τον ουρανό. Για παράδειγμα, η έννοια των τηλεσκοπίων με υγρούς καθρέφτες έχει αποκτήσει δημοτικότητα τις τελευταίες δεκαετίες.
Τέτοιες συσκευές έχουν μακρά, αλλάαμφιλεγόμενη ιστορία στην αστρονομία. Πριν από περισσότερα από 300 χρόνια, ο Ισαάκ Νεύτων παρατήρησε ότι ένα υγρό σε ένα περιστρεφόμενο δοχείο μπορεί να πάρει τη μορφή παραβολής - δηλαδή, μια τέτοια επιφάνεια πρέπει να βρίσκεται στον καθρέφτη ενός τηλεσκοπίου για να εστιάσει το φως σε ένα σημείο. Το 1850, ο Ιταλός αστρονόμος Ερνέστο Καπότσι ανέπτυξε περαιτέρω αυτή την ιδέα, αλλά δεν μπόρεσε να κατασκευάσει ένα λειτουργικό μοντέλο.
Για το υπόλοιπο αυτής της δεκαετίαςΟ αστρονόμος του Λονδίνου Henry Skye ερεύνησε ανεξάρτητα την ιδέα και πειραματίστηκε με τη δημιουργία της. Μετανάστευσε στη Νέα Ζηλανδία το 1860 και δημοσίευσε μια περιγραφή ενός λειτουργικού τηλεσκοπίου υγρού καθρέφτη το 1872. Στο πρώτο μισό του 20ου αιώνα, οι επιστήμονες προσπάθησαν να βελτιώσουν το σχέδιο, αλλά όλες οι συσκευές χαρακτηρίζονταν από χαμηλή ακρίβεια και υπέφεραν από κραδασμούς.
Καθώς η τεχνολογία αναπτύσσεται για τη δημιουργία μεγάλωνΤα κάτοπτρα στερεάς κατάστασης και τα τηλεσκόπια με καθρέφτη υγρού έχουν πέσει σε δυσμένεια. Μέχρι που στη δεκαετία του 1980, οι επιστήμονες άρχισαν να αναβιώνουν αυτή την τεχνολογία, εξαλείφοντας τις ελλείψεις της με τη βοήθεια της σύγχρονης τεχνολογίας. Από το 1994 έως το 2002, η NASA χρησιμοποίησε ένα τηλεσκόπιο υγρού καθρέφτη μήκους 3 μέτρων για να ανιχνεύσει την τροχιά της Γης για διαστημικά συντρίμμια.
Τηλεσκόπιο με υγρό καθρέφτη. Εικόνα: Γραφείο προγράμματος NASA Orbital Debris Program, Public domain, μέσω Wikimedia Commons
Οι σύγχρονες συσκευές χρησιμοποιούν γυαλιστερό υγρόυδράργυρο για τη συλλογή και την εστίαση του φωτός. Αυτό το μέταλλο είναι ιδιαίτερα ανακλαστικό και παραμένει υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Και είναι πολύ φθηνότερο από τους ακριβούς γυάλινους καθρέφτες.
Γυάλισμα καθρεφτών σε παραβολικό σχήμα -επίπονη και δαπανηρή εργασία. Το συνολικό κόστος ενός τηλεσκοπίου υγρού υδραργύρου είναι περίπου 2 εκατομμύρια δολάρια, ενώ ένα παρόμοιου μεγέθους τηλεσκόπιο συμπαγούς καθρέφτη μπορεί να κοστίσει εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια.
Δεδομένου ότι το σχήμα ενός τηλεσκοπίου υγρού καθρέφτηανάλογα με τη βαρύτητα, μπορεί να δείχνει κατευθείαν μόνο στο ζενίθ. Αλλά αυτό δεν είναι τόσο μεγάλο μειονέκτημα όσο μπορεί να φαίνεται, καθώς το «υψηλότερο σημείο» κινείται στον νυχτερινό ουρανό μαζί με την περιστροφή της Γης.
Το μεγαλύτερο σύγχρονο τηλεσκόπιο με τέτοιαmirror - το Large Anti-Aircraft Telescope - λειτούργησε στον Καναδά, κοντά στο Βανκούβερ από το 2003 έως το 2016. Τώρα έχει παροπλιστεί και ο καθρέφτης 6 m έχει αποσυναρμολογηθεί. Υποτίθεται ότι μέρη του σχεδιασμού του θα χρησιμοποιηθούν σε νέες συσκευές. Επιπλέον, στα τέλη του 2022 σχεδιάζεται να τεθεί σε λειτουργία το Διεθνές Τηλεσκόπιο Υγρού Καθρέφτη στα υψίπεδα της Ινδίας.
Μεγάλο τηλεσκόπιο ζενίθ. Εικόνα: Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας
Συστοιχία ραδιοφώνου για αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης
Το Allen Telescope Array (ATA) είναι το πρώτοένα ραδιοτηλεσκόπιο σχεδιασμένο από την αρχή για χρήση στην αναζήτηση εξωγήινης ζωής. Πριν από τη δημιουργία του, όλες οι προσπάθειες στον τομέα της ανίχνευσης ιχνών άλλων πολιτισμών στο εύρος του ραδιοφώνου εξαρτιόνταν από την περιοδική χρήση κεραιών που κατασκευάζονταν για συνηθισμένες αστρονομικές παρατηρήσεις.
Μια συστοιχία που αποτελείται από 42 σχάρες γιαραδιοπαρατηρήσεις (πιάτα διαμέτρου 6,1 m), κατασκευάστηκε το 2007 κοντά στο Σαν Φρανσίσκο με έξοδα του συνιδρυτή της Microsoft, Paul Allen και πρώην CTO αυτού του γίγαντα της πληροφορικής Nathan Myhrvold. Αρχικά, υποτίθεται ότι το τηλεσκόπιο θα αποτελείται από 350 κεραίες, αλλά μέχρι στιγμής δεν υπάρχουν αρκετά κεφάλαια για ένα πλήρες σύστημα.
Η ιδέα ενός τηλεσκοπίου είναι μια διάταξη σχετικά μικρήςπιάτα (κεραίες) με σχεδόν τυχαία θέση στο έδαφος, που εκτείνεται για περίπου 1 χλμ. Αυτός ο σχεδιασμός παρέχει ένα πολύ υψηλής ποιότητας σχήμα δοκού. Αυτό είναι το όνομα της περιοχής του ουρανού, στα σήματα από τα οποία το τηλεσκόπιο είναι πιο ευαίσθητο. Επιπλέον, ο σχετικά μεγάλος αριθμός κεραιών ελαχιστοποιεί την (ανεπιθύμητη) ευαισθησία έξω από την κύρια δέσμη.
Η συστοιχία τηλεσκοπίων Allen ήταν αρχικάέχει σχεδιαστεί για να καλύπτει συχνότητες από 500 έως 10.000 MHz, αλλά επί του παρόντος αναβαθμίζεται για να επεκτείνει την κάλυψη στα 15 GHz, να βελτιώσει την ευαισθησία και την αξιοπιστία.
Ο σχεδιασμός των κεραιών χρησιμοποιεί μια μετατόπισηΓρηγοριανό σύστημα. Ο δευτερεύων καθρέφτης αντανακλά τα εισερχόμενα ραδιοσήματα που συλλέγονται από τον μεγάλο (διαμέτρου 6,1 m) πρωτεύοντα ανακλαστήρα πίσω στην κεραία (κρυμμένο από το οπτικό πεδίο με ένα υφασμάτινο κάλυμμα), όπου ενισχύονται και μεταδίδονται σε κτίρια ελέγχου μέσω οπτικών ινών. Ειδικό λογισμικό έχει αναπτυχθεί για το τηλεσκόπιο, το οποίο σας επιτρέπει να απορρίπτετε όλα τα συντρίμμια και τις παρεμβολές και να επικεντρώνεστε σε σήματα που σχετίζονται με τη ζωή.
Συστοιχία τηλεσκοπίων Allen. Εικόνα: Ινστιτούτο SETI
Παρατηρητήριο Πάγου για Αναζήτηση Νετρίνων
Εκτοξεύτηκε το παρατηρητήριο νετρίνων IceCube2010 - ο πρώτος του είδους του ανιχνευτής που σχεδιάστηκε για να παρατηρεί το διάστημα από τον πάγο του Νότιου Πόλου. Κατασκευάστηκε στο σταθμό Amundsen-Scott στην Ανταρκτική. Χιλιάδες αισθητήρες του βρίσκονται κάτω από τους πάγους της ψυχρότερης ηπείρου, καλύπτοντας συνολικό όγκο 1 km³.
Το αστεροσκοπείο αναζητά υποατομικά σχεδόν χωρίς μάζατα σωματίδια είναι νετρίνα. Αυτά τα σωματίδια υψηλής ενέργειας βοηθούν στη μελέτη των πιο επικίνδυνων αστροφυσικών γεγονότων: αστρικές εκρήξεις, εκρήξεις ακτίνων γάμμα και κατακλυσμοί που περιλαμβάνουν μαύρες τρύπες και αστέρια νετρονίων.
Το παρατηρητήριο αποτελείται από 86 καλώδια, το καθέναπου περιέχει 60 ψηφιακές οπτικές μονάδες. Αυτές οι συσκευές περιέχουν εξαιρετικά ευαίσθητους ανιχνευτές φωτός ή φωτοπολλαπλασιαστές, καθώς και μίνι υπολογιστές που μεταδίδουν δεδομένα στην επιφάνεια. Οι μονάδες συνδέονται σε καλώδια σε βάθος 1.450 έως 2.450 m κάτω από τον πάγο.
Το παρατηρητήριο βρίσκεται σε ένα οπτικά διαφανέςπάγος, ο οποίος είναι πολύ σταθερός. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ο πάγος στο Νότιο Πόλο κινείται περίπου 10 μέτρα ετησίως ως ένα κομμάτι. Κάθε μέρα το IceCube καταγράφει 275 εκατομμύρια κοσμικές ακτίνες και περίπου 275 ατμοσφαιρικά νετρίνα.
IceCube Lab. Εικόνα: Ian Rees, IceCube/NSF
Διαβάστε περισσότερα:
Διαρροή αερίου από το Nord Stream φάνηκε από το διάστημα
Ασυνήθιστες κατασκευές που βρέθηκαν στην άκρη του ηλιακού συστήματος. Μόνο οι Voyagers έχουν πάει εκεί.
Δείτε πώς πλησίασαν ο Δίας και η Σελήνη στον νυχτερινό ουρανό