As propriedades incomuns das asas dos insetos inspiraram os cientistas a criar embalagens antibacterianas. E os narizes
Observatório Astronômico NacionalA Academia Chinesa de Ciências apresentou recentemente o primeiro lote do mundo de mapas celestes de raios-X de grande angular feitos com o Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA). A criação do dispositivo foi possível através do estudo e simulação das propriedades do sistema visual de lagostins marinhos.
Uma fotografia de lapso de tempo de 800 segundos da observação de raios-X LEIA do centro da Via Láctea sobreposta aos dados da missão Gaia. Imagem: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Como funciona o olho de lagosta?
Os biólogos descobriram há muito tempo que os olhos de lagostadiferente de outros animais. O sistema visual desses crustáceos consiste em muitos tubos quadrados minúsculos direcionados para o mesmo centro esférico. Essa estrutura permite que a luz vinda de diferentes direções seja refletida nos tubos e coletada na retina, dando à lagosta um amplo campo de visão.
Órgãos humanos da visão, consistindo embastonetes e cones curvos refratam a luz, concentrando a imagem na retina. O olho da lagosta reflete os raios de luz que entram em ângulos padrão e muito rasos ("ângulos rasantes"). O sistema coordenado orienta todos os raios refletidos por um objeto específico (como uma presa potencial no fundo do oceano) para o mesmo ponto focal.
Várias décadas atrás, os cientistas propuseramsimular o olho de uma lagosta para criar um telescópio para detectar raios-x no espaço. Mas essa ideia não pôde ser realizada por muito tempo, até que as tecnologias de microprocessadores tornaram possível a imitação dos órgãos da visão.
Laboratório de imagens de raios X NAOCiniciou a pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia de imagem de raios X do olho da lagosta em 2010 e lançou o dispositivo finalizado 10 anos depois.
O dispositivo é composto por 36 "olhos de lagosta" commicroporos e 4 sensores CMOS de grande matriz que podem operar com alta resolução espectral. Os pesquisadores observam que esses são os primeiros sensores construídos usando a tecnologia CMOS (tecnologia de semicondutores - uma estrutura complementar de metal-óxido-semicondutor).
De acordo com os cientistas, os raios X anterioresOs telescópios tinham um campo de visão do tamanho da Lua vista da Terra, enquanto este telescópio lagosta é capaz de cobrir uma área celestial de aproximadamente mil luas.
Durante o primeiro lançamento, o módulo de teste foi realizado emespaço apenas 8 minutos. Um telescópio completo incluirá 12 desses módulos. O sistema será implantado no satélite Einstein Probe, que as autoridades chinesas planejam lançar no final de 2023.
Ilustração artística do satélite Einstein Probe. Imagem: CAS
Telescópios de espelho líquido
Em todo o mundo existem muitos dispositivos incomuns construídos para observar o céu. Por exemplo, o conceito de telescópios com espelhos líquidos ganhou popularidade nas últimas décadas.
Tais dispositivos têm uma longa, mashistória controversa da astronomia. Há mais de 300 anos, Isaac Newton notou que um líquido em um recipiente giratório pode assumir a forma de uma parábola - ou seja, tal superfície deve estar no espelho de um telescópio para focalizar a luz em um ponto. Em 1850, o astrônomo italiano Ernesto Capocci desenvolveu ainda mais essa ideia, mas não conseguiu construir um modelo funcional.
Para o resto desta décadaO astrônomo londrino Henry Skye pesquisou independentemente o conceito e experimentou sua criação. Ele emigrou para a Nova Zelândia em 1860 e publicou um relato de um telescópio de espelho líquido em 1872. Na primeira metade do século 20, os cientistas tentaram refinar o design, mas todos os dispositivos eram caracterizados por baixa precisão e sofriam de vibrações.
À medida que a tecnologia se desenvolve para criar grandesOs espelhos de estado sólido e os telescópios de espelho líquido caíram em desuso. Até a década de 1980, os cientistas começaram a reviver essa tecnologia, eliminando suas deficiências com a ajuda da tecnologia moderna. De 1994 a 2002, a NASA usou um telescópio de espelho líquido de 3 metros para escanear a órbita da Terra em busca de detritos espaciais.
Telescópio com um espelho líquido. Imagem: NASA Orbital Debris Program Office, domínio público, via Wikimedia Commons
Dispositivos modernos usam líquido brilhantemercúrio para coletar e focar a luz. Este metal é altamente reflexivo e permanece líquido à temperatura ambiente. E é muito mais barato do que espelhos de vidro caros.
Polimento de espelhos em forma parabólica -tarefa trabalhosa e dispendiosa. O custo total de um telescópio de mercúrio líquido é de cerca de US$ 2 milhões, enquanto um telescópio de espelho sólido de tamanho semelhante pode custar centenas de milhões de dólares.
Já que a forma de um telescópio de espelho líquidodependente da gravidade, só pode apontar diretamente para o zênite. Mas esta não é uma desvantagem tão grande quanto pode parecer, uma vez que o “ponto mais alto” se move no céu noturno junto com a rotação da Terra.
O maior telescópio moderno com talespelho - o Grande Telescópio Antiaéreo - operou no Canadá, perto de Vancouver, de 2003 a 2016. Já foi descomissionado e o espelho de 6 m foi desmontado. Supõe-se que partes de seu design serão usadas em novos dispositivos. Além disso, no final de 2022, o Telescópio Internacional de Espelho Líquido está planejado para entrar em operação nas terras altas da Índia.
Grande telescópio zenital. Imagem: Universidade da Colúmbia Britânica
Matriz de rádio para procurar inteligência extraterrestre
Allen Telescope Array (ATA) é o primeiroum radiotelescópio projetado desde o início para uso na busca de vida extraterrestre. Antes de sua criação, todos os esforços no campo da detecção de vestígios de outras civilizações na faixa de rádio dependiam do uso periódico de antenas construídas para observações astronômicas comuns.
Uma matriz composta por 42 grades paraobservações de rádio (pratos de 6,1 m de diâmetro), foi construído em 2007 perto de San Francisco às custas do co-fundador da Microsoft Paul Allen e ex-CTO deste gigante de TI Nathan Myhrvold. Inicialmente, assumiu-se que o telescópio consistiria em 350 antenas, mas até agora não há fundos suficientes para um sistema completo.
A ideia de um telescópio é uma matriz de relativamente pequenosparabólicas (antenas) com localização quase aleatória no solo, estendendo-se por cerca de 1 km. Este design fornece uma forma de feixe de alta qualidade. Este é o nome da área do céu, para os sinais dos quais o telescópio é mais sensível. Além disso, o número relativamente grande de antenas minimiza a sensibilidade (indesejável) fora do feixe principal.
O conjunto de telescópios Allen foi originalmenteprojetado para cobrir frequências de 500 a 10.000 MHz, mas atualmente está sendo atualizado para estender a cobertura para 15 GHz, melhorar a sensibilidade e a confiabilidade.
O design das antenas usa um deslocamentosistema gregoriano. O espelho secundário reflete os sinais de rádio de entrada coletados pelo grande refletor primário (6,1 m de diâmetro) de volta para a antena (escondido da vista por uma cobertura de tecido), onde são amplificados e transmitidos para edifícios de controle via fibra ótica. Um software especial foi desenvolvido para o telescópio, que permite descartar todos os detritos e interferências e se concentrar nos sinais associados à vida.
Matriz de telescópios Allen. Imagem: Instituto SETI
Observatório de gelo em busca de neutrinos
O observatório de neutrinos IceCube foi lançado em2010 - o primeiro detector desse tipo projetado para observar o espaço a partir do gelo do Pólo Sul. Foi construído na estação Amundsen-Scott, na Antártida. Milhares de seus sensores estão localizados sob o gelo do continente mais frio, cobrindo um volume total de 1 km³.
O observatório procura por subatômicos quase sem massapartículas - neutrinos. Estas partículas de alta energia ajudam a estudar os eventos astrofísicos mais perigosos: explosões estelares, explosões de raios gama e cataclismos envolvendo buracos negros e estrelas de nêutrons.
O observatório consiste em 86 cabos, cada umque contém 60 módulos ópticos digitais. Esses dispositivos contêm detectores de luz extremamente sensíveis, ou tubos fotomultiplicadores, além de minicomputadores que transmitem dados para a superfície. Os módulos são fixados a cabos a uma profundidade de 1.450 a 2.450 m abaixo do gelo.
O observatório está localizado em uma área opticamente transparentegelo, que é muito estável. Os cientistas estimam que o gelo do Pólo Sul se move cerca de 10 metros por ano como uma única peça. Todos os dias, o IceCube detecta 275 milhões de raios cósmicos e cerca de 275 neutrinos atmosféricos.
Laboratório IceCube. Imagem: Ian Rees, IceCube/NSF
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