De ongebruikelijke eigenschappen van insectenvleugels hebben wetenschappers geïnspireerd om antibacteriële verpakkingen te maken. En de neuzen
Nationaal Astronomisch ObservatoriumDe Chinese Academie van Wetenschappen presenteerde onlangs 's werelds eerste serie groothoekröntgenkaarten van de hemel, gemaakt met de Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA). De creatie van het apparaat werd mogelijk gemaakt door de eigenschappen van het visuele systeem van zeekreeften te bestuderen en te simuleren.
Een time-lapse-foto van 800 seconden van de LEIA-röntgenobservatie van het centrum van de Melkweg als overlay met gegevens van de Gaia-missie. Afbeelding: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Hoe werkt Lobster Eye?
Biologen hebben lang geleden ontdekt dat kreeftenogenanders dan andere dieren. Het visuele systeem van deze schaaldieren bestaat uit vele kleine vierkante buisjes die naar hetzelfde bolvormige centrum zijn gericht. Door deze structuur kan licht dat uit verschillende richtingen komt in de buizen worden gereflecteerd en op het netvlies worden verzameld, waardoor de kreeft een breed gezichtsveld krijgt.
Menselijke gezichtsorganen, bestaande uitgebogen staafjes en kegeltjes breken het licht en concentreren het beeld op het netvlies. Het oog van de kreeft reflecteert lichtstralen die binnenkomen via standaard, zeer ondiepe hoeken ("graashoeken"). Het gecoördineerde systeem stuurt alle stralen die door een bepaald object (zoals een potentiële prooi op de oceaanbodem) worden gereflecteerd naar hetzelfde brandpunt.
Enkele decennia geleden stelden wetenschappers voorsimuleer het oog van een kreeft om een telescoop te maken om röntgenstralen in de ruimte te detecteren. Maar dit idee kon lange tijd niet worden gerealiseerd, totdat microprocessortechnologieën imitatie van de gezichtsorganen mogelijk maakten.
NAOC röntgenbeeldlaboratoriumbegon in 2010 met onderzoek en ontwikkeling naar röntgenbeeldvormingstechnologie met kreeftenoog en introduceerde het voltooide apparaat 10 jaar later.
Het apparaat bestaat uit 36 "kreeftenogen" metmicroporiën en 4 grote array CMOS-sensoren die kunnen werken met een hoge spectrale resolutie. De onderzoekers merken op dat dit de eerste sensoren zijn die zijn gebouwd met behulp van CMOS-technologie (halfgeleidertechnologie - een complementaire metaaloxide-halfgeleiderstructuur).
Volgens wetenschappers, eerdere röntgenfoto'stelescopen hadden een gezichtsveld ter grootte van de maan gezien vanaf de aarde, terwijl deze kreeftentelescoop een hemeloppervlak van ongeveer duizend manen kan bestrijken.
Tijdens de eerste lancering werd de testmodule uitgevoerd inruimte slechts 8 minuten. Een volwaardige telescoop zal 12 van dergelijke modules bevatten. Het systeem zal worden ingezet op de Einstein Probe-satelliet, die de Chinese autoriteiten eind 2023 willen lanceren.
Artistieke illustratie van de Einstein Probe-satelliet. Afbeelding: CAS
Vloeibare spiegeltelescopen
Over de hele wereld zijn er veel bijzondere apparaten gebouwd om de lucht te observeren. Zo heeft het concept van telescopen met vloeibare spiegels de afgelopen decennia aan populariteit gewonnen.
Dergelijke apparaten hebben een lange, maarcontroversiële geschiedenis in de astronomie. Meer dan 300 jaar geleden merkte Isaac Newton op dat een vloeistof in een ronddraaiend vat de vorm van een parabool kan aannemen - namelijk, zo'n oppervlak moet zich aan de spiegel van een telescoop bevinden om licht op één punt te focussen. In 1850 ontwikkelde de Italiaanse astronoom Ernesto Capocci dit idee verder, maar hij kon geen werkend model bouwen.
Voor de rest van dit decenniumDe Londense astronoom Henry Skye onderzocht onafhankelijk het concept en experimenteerde met de creatie ervan. Hij emigreerde in 1860 naar Nieuw-Zeeland en publiceerde in 1872 een verslag van een werkende vloeistofspiegeltelescoop. In de eerste helft van de 20e eeuw probeerden wetenschappers het ontwerp te verfijnen, maar alle apparaten werden gekenmerkt door lage nauwkeurigheid en hadden last van trillingen.
Terwijl de technologie zich ontwikkelt om groots te creërenSolid-state spiegels en vloeistofspiegeltelescopen zijn uit de gratie geraakt. Tot in de jaren tachtig begonnen wetenschappers deze technologie nieuw leven in te blazen en de tekortkomingen ervan te elimineren met behulp van moderne technologie. Van 1994 tot 2002 gebruikte NASA een 3 meter lange vloeistofspiegeltelescoop om de baan van de aarde te scannen op ruimteschroot.
Telescoop met een vloeibare spiegel. Afbeelding: NASA Orbital Debris Program Office, publiek domein, via Wikimedia Commons
Moderne apparaten gebruiken glanzende vloeistofkwik om licht op te vangen en te focusseren. Dit metaal is sterk reflecterend en blijft bij kamertemperatuur vloeibaar. En het is veel goedkoper dan dure glazen spiegels.
Polijstspiegels in parabolische vorm -moeizame en kostbare klus. De totale kosten van een telescoop met vloeibaar kwik bedragen ongeveer $ 2 miljoen, terwijl een vaste spiegeltelescoop van vergelijkbare grootte honderden miljoenen dollars kan kosten.
Sinds de vorm van een vloeibare spiegeltelescoopafhankelijk van de zwaartekracht kan het alleen recht naar het zenit wijzen. Maar dit is niet zo’n groot nadeel als het lijkt, aangezien het ‘hoogste punt’ langs de nachtelijke hemel beweegt, samen met de rotatie van de aarde.
De grootste moderne telescoop daarmeemirror - de Large Anti-Aircraft Telescope - opereerde van 2003 tot 2016 in Canada, nabij Vancouver. Het is nu buiten gebruik gesteld en de spiegel van 6 m is gedemonteerd. Aangenomen wordt dat delen van het ontwerp in nieuwe apparaten zullen worden gebruikt. Daarnaast is het de bedoeling dat eind 2022 de International Liquid Mirror Telescope in gebruik wordt genomen in de hooglanden van India.
Grote zenit-telescoop. Afbeelding: Universiteit van British Columbia
Radio-array om te zoeken naar buitenaardse intelligentie
Allen Telescope Array (ATA) is de eersteeen radiotelescoop die vanaf de grond af is ontworpen voor gebruik bij het zoeken naar buitenaards leven. Voorafgaand aan de oprichting waren alle inspanningen op het gebied van het detecteren van sporen van andere beschavingen in het radiobereik afhankelijk van het periodieke gebruik van antennes die waren gebouwd voor gewone astronomische waarnemingen.
Een array bestaande uit 42 roosters voorradiowaarnemingen (schotels met een diameter van 6,1 m), werd in 2007 in de buurt van San Francisco gebouwd op kosten van Microsoft-medeoprichter Paul Allen en voormalig CTO van deze IT-gigant Nathan Myhrvold. Aanvankelijk werd aangenomen dat de telescoop uit 350 antennes zou bestaan, maar tot nu toe is er niet genoeg geld voor een volwaardig systeem.
Het idee van een telescoop is een reeks van relatief kleineschotels (antennes) met een bijna willekeurige locatie op de grond, zich uitstrekkend over ongeveer 1 km. Dit ontwerp zorgt voor een zeer hoogwaardige straalvorm. Dit is de naam van het gebied aan de hemel, voor de signalen waarvan de telescoop het meest gevoelig is. Daarnaast minimaliseert het relatief grote aantal antennes de (ongewenste) gevoeligheid buiten de hoofdbundel.
De Allen-telescooparray was oorspronkelijkontworpen om frequenties van 500 tot 10.000 MHz te dekken, maar wordt momenteel geüpgraded om de dekking uit te breiden tot 15 GHz, de gevoeligheid en betrouwbaarheid te verbeteren.
Het ontwerp van de antennes maakt gebruik van een offsetGregoriaans systeem. De secundaire spiegel weerkaatst inkomende radiosignalen die worden opgevangen door de grote (diameter van 6,1 m) primaire reflector terug naar de antenne (aan het zicht onttrokken door een stoffen afdekking), waar ze worden versterkt en via glasvezel worden verzonden om gebouwen te besturen. Voor de telescoop is speciale software ontwikkeld, waarmee je alle brokstukken en interferentie kunt weggooien en je kunt concentreren op signalen die met leven te maken hebben.
Allen telescooparray. Afbeelding: SETI Instituut
IJsobservatorium voor Neutrino Search
Het IceCube neutrino-observatorium gelanceerd in2010 - de eerste detector in zijn soort die is ontworpen om de ruimte te observeren vanaf het ijs van de Zuidpool. Het werd gebouwd op het station Amundsen-Scott op Antarctica. Duizenden van zijn sensoren bevinden zich onder het ijs van het koudste continent, met een totaal volume van 1 km³.
Het observatorium is op zoek naar bijna-massaloze subatomischedeeltjes zijn neutrino's. Deze hoogenergetische deeltjes helpen bij het bestuderen van de gevaarlijkste astrofysische gebeurtenissen: stellaire explosies, gammastraaluitbarstingen en rampen met zwarte gaten en neutronensterren.
Het observatorium bestaat uit 86 kabels, elk vandie 60 digitale optische modules bevat. Deze apparaten bevatten uiterst gevoelige lichtdetectoren of fotomultiplicatoren, evenals minicomputers die gegevens naar de oppervlakte verzenden. De modules zijn op een diepte van 1.450 tot 2.450 m onder het ijs aan kabels bevestigd.
Het observatorium bevindt zich in een optisch transparantijs, dat zeer stabiel is. Wetenschappers schatten dat het ijs op de Zuidpool in één stuk ongeveer 10 meter per jaar beweegt. Elke dag registreert IceCube 275 miljoen kosmische straling en ongeveer 275 atmosferische neutrino's.
IceCube-laboratorium. Afbeelding: Ian Rees, IceCube/NSF
Lees verder:
Gaslek van Nord Stream werd vanuit de ruimte getoond
Ongewone structuren gevonden aan de rand van het zonnestelsel. Alleen de Voyagers zijn daar geweest.
Zie hoe Jupiter en de maan elkaar naderden aan de nachtelijke hemel