Niezwykłe właściwości skrzydeł owadów zainspirowały naukowców do stworzenia opakowań antybakteryjnych. I nosy
Narodowe Obserwatorium AstronomiczneChińska Akademia Nauk zaprezentowała niedawno pierwszą na świecie partię szerokokątnych rentgenowskich map nieba wykonanych za pomocą Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA). Stworzenie urządzenia było możliwe dzięki badaniu i symulacji właściwości układu wzrokowego raków morskich.
800-sekundowe zdjęcie poklatkowe z obserwacji rentgenowskiej LEIA centrum Drogi Mlecznej nałożone na dane z misji Gaia. Zdjęcie: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Jak działa Lobster Eye?
Biolodzy już dawno odkryli, że oczy homararóżni się od innych zwierząt. Układ wzrokowy tych skorupiaków składa się z wielu maleńkich kwadratowych rurek skierowanych w ten sam kulisty środek. Ta struktura umożliwia odbijanie światła pochodzącego z różnych kierunków w rurkach i gromadzenie się na siatkówce, dając homarowi szerokie pole widzenia.
Ludzkie narządy wzroku, składające się zzakrzywione pręciki i stożki załamują światło, koncentrując obraz na siatkówce. Oko homara odbija promienie świetlne wpadające pod standardowymi, bardzo małymi kątami („kątami pasania”). Skoordynowany system kieruje wszystkie promienie odbite przez konkretny obiekt (taki jak potencjalna ofiara na dnie oceanu) docierają do tego samego punktu ogniskowego.
Kilkadziesiąt lat temu naukowcy zaproponowalisymulować oko homara, aby stworzyć teleskop do wykrywania promieni rentgenowskich w kosmosie. Ale pomysł ten długo nie mógł zostać zrealizowany, dopóki technologie mikroprocesorowe nie umożliwiły naśladowania narządów wzroku.
Laboratorium Obrazowania Rentgenowskiego NAOCrozpoczęła badania i rozwój technologii obrazowania rentgenowskiego oka homara w 2010 roku, a gotowe urządzenie wprowadziła 10 lat później.
Urządzenie składa się z 36 "oczu homara" zmikropory i 4 czujniki CMOS o dużej matrycy, które mogą pracować z wysoką rozdzielczością spektralną. Naukowcy zaznaczają, że to pierwsze czujniki zbudowane w technologii CMOS (technologia półprzewodnikowa - komplementarna struktura metal-tlenek-półprzewodnik).
Zdaniem naukowców, poprzednie zdjęcie rentgenowskieteleskopy miały pole widzenia wielkości Księżyca widzianego z Ziemi, podczas gdy ten teleskop homara jest w stanie pokryć obszar niebieski obejmujący około tysiąca Księżyców.
Podczas pierwszego uruchomienia moduł testowy przeprowadzono wmiejsce tylko 8 minut. Pełnoprawny teleskop będzie zawierał 12 takich modułów. System zostanie wdrożony na satelicie Einstein Probe, którego wystrzelenie chińskie władze planują pod koniec 2023 roku.
Artystyczna ilustracja satelity Einstein Probe. Obraz: CAS
Teleskopy z płynnym zwierciadłem
Na całym świecie buduje się wiele niezwykłych urządzeń służących do obserwacji nieba. Na przykład w ostatnich dziesięcioleciach popularność zyskała koncepcja teleskopów z płynnymi zwierciadłami.
Takie urządzenia mają długie, alekontrowersyjna historia w astronomii. Ponad 300 lat temu Isaac Newton zauważył, że ciecz w obracającym się naczyniu może przybrać postać paraboli – czyli taka powierzchnia musi znajdować się na zwierciadle teleskopu, aby światło skupiało się w jednym punkcie. W 1850 roku włoski astronom Ernesto Capocci rozwinął ten pomysł, ale nie był w stanie zbudować działającego modelu.
Przez resztę tej dekadyLondyński astronom Henry Skye niezależnie badał tę koncepcję i eksperymentował z jej tworzeniem. Wyemigrował do Nowej Zelandii w 1860 roku i opublikował opis działającego teleskopu z płynnym zwierciadłem w 1872 roku. W pierwszej połowie XX wieku naukowcy próbowali dopracować konstrukcję, ale wszystkie urządzenia charakteryzowały się niską dokładnością i cierpiały na wibracje.
W miarę rozwoju technologii można tworzyć dużeZwierciadła półprzewodnikowe i teleskopy ze zwierciadłem cieczowym wypadły z łask. Aż do lat 80. XX wieku naukowcy zaczęli ożywiać tę technologię, eliminując jej wady za pomocą nowoczesnej technologii. W latach 1994–2002 NASA używała 3-metrowego teleskopu zwierciadlanego z płynnym zwierciadłem do skanowania orbity Ziemi w poszukiwaniu śmieci kosmicznych.
Teleskop z płynnym lustrem. Zdjęcie: Biuro Programu Odpadów Orbitalnych NASA, domena publiczna, za pośrednictwem Wikimedia Commons
Nowoczesne urządzenia wykorzystują błyszczący płynrtęć do zbierania i skupiania światła. Metal ten jest silnie odblaskowy i pozostaje płynny w temperaturze pokojowej. I jest znacznie tańsze niż drogie lustra szklane.
Polerowanie luster w kształcie parabolicznym -pracochłonne i kosztowne zadanie. Całkowity koszt ciekłego teleskopu rtęciowego wynosi około 2 milionów dolarów, podczas gdy podobny rozmiar stałego teleskopu lustrzanego może kosztować setki milionów dolarów.
Od kształtu teleskopu z płynnym zwierciadłemzależnie od grawitacji, może wskazywać tylko prosto do zenitu. Nie jest to jednak tak duża wada, jak mogłoby się wydawać, gdyż „najwyższy punkt” przemieszcza się po nocnym niebie wraz z obrotem Ziemi.
Największy współczesny teleskop z takimmirror - Large Anti-Aircraft Telescope - działał w Kanadzie, niedaleko Vancouver od 2003 do 2016 roku. Obecnie został wycofany z eksploatacji, a 6-metrowe lustro zostało zdemontowane. Zakłada się, że elementy jego konstrukcji zostaną wykorzystane w nowych urządzeniach. Ponadto pod koniec 2022 roku planowane jest uruchomienie International Liquid Mirror Telescope na wyżynach Indii.
Duży teleskop zenitowy. Zdjęcie: Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej
Tablica radiowa do poszukiwania inteligencji pozaziemskiej
Allen Telescope Array (ATA) jest pierwszymradioteleskop zaprojektowany od podstaw do użytku w poszukiwaniu życia pozaziemskiego. Przed jego powstaniem wszelkie wysiłki w zakresie wykrywania śladów innych cywilizacji w zasięgu radiowym polegały na okresowym używaniu anten zbudowanych do zwykłych obserwacji astronomicznych.
Tablica składająca się z 42 krat dlaobserwacje radiowe (czasze o średnicy 6,1 m), został zbudowany w 2007 roku pod San Francisco kosztem współzałożyciela Microsoftu, Paula Allena i byłego CTO tego giganta IT, Nathana Myhrvolda. Początkowo zakładano, że teleskop będzie się składał z 350 anten, ale na razie brakuje środków na pełnoprawny system.
Ideą teleskopu jest tablica stosunkowo niewielkich rozmiarówczasze (anteny) o niemal przypadkowym położeniu na ziemi, rozciągające się na około 1 km. Taka konstrukcja zapewnia bardzo wysoką jakość kształtu belki. Tak nazywa się obszar nieba, na sygnały, na które teleskop jest najbardziej czuły. Ponadto stosunkowo duża liczba anten minimalizuje (niepożądaną) czułość poza wiązką główną.
Oryginalnie był to układ teleskopów Allenazaprojektowany do obsługi częstotliwości od 500 do 10 000 MHz, ale obecnie jest modernizowany w celu rozszerzenia zasięgu do 15 GHz, poprawy czułości i niezawodności.
Konstrukcja anten wykorzystuje przesunięciesystemie gregoriańskim. Lustro wtórne odbija przychodzące sygnały radiowe zebrane przez duży (o średnicy 6,1 m) główny reflektor z powrotem do anteny (ukrytej przez osłonę z tkaniny), gdzie są wzmacniane i przesyłane do sterowania budynkami za pomocą światłowodów. Dla teleskopu opracowano specjalne oprogramowanie, które pozwala odrzucić wszelkie zanieczyszczenia i zakłócenia i skoncentrować się na sygnałach związanych z życiem.
Układ teleskopów Allena. Zdjęcie: Instytut SETI
Obserwatorium Lodowe do wyszukiwania neutrin
Uruchomiono obserwatorium neutrin IceCube2010 - pierwszy tego typu detektor przeznaczony do obserwacji kosmosu z lodu bieguna południowego. Został zbudowany na stacji Amundsen-Scott na Antarktydzie. Tysiące jego czujników znajduje się pod lodem najzimniejszego kontynentu o łącznej objętości 1 km³.
Obserwatorium poszukuje prawie bezmasowych subatomówcząstki to neutrina. Te wysokoenergetyczne cząstki pomagają badać najniebezpieczniejsze zdarzenia astrofizyczne: eksplozje gwiazd, rozbłyski promieniowania gamma i kataklizmy z udziałem czarnych dziur i gwiazd neutronowych.
Obserwatorium składa się z 86 kabli, z których każdyktóry zawiera 60 cyfrowych modułów optycznych. Urządzenia te zawierają niezwykle czułe detektory światła lub fotopowielacze, a także minikomputery, które przesyłają dane na powierzchnię. Moduły są przymocowane do kabli na głębokości od 1450 do 2450 m pod lodem.
Obserwatorium znajduje się w optycznie przezroczystym pomieszczeniulód, który jest bardzo stabilny. Naukowcy szacują, że lód na biegunie południowym porusza się około 10 metrów rocznie jako pojedynczy kawałek. Każdego dnia IceCube rejestruje 275 milionów promieni kosmicznych i około 275 neutrin atmosferycznych.
Laboratorium IceCube. Zdjęcie: Ian Rees, IceCube/NSF
Czytaj więcej:
Wyciek gazu z Nord Stream został pokazany z kosmosu
Niezwykłe struktury znalezione na skraju Układu Słonecznego. Byli tam tylko Voyagerowie.
Zobacz, jak Jowisz i Księżyc zbliżyli się na nocnym niebie