Proprietățile neobișnuite ale aripilor de insecte i-au inspirat pe oamenii de știință să creeze ambalaje antibacteriene. Și nasurile
Observatorul Național AstronomicAcademia Chineză de Științe a prezentat recent primul lot din lume de hărți cu raze X cu unghi larg realizate cu Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA). Crearea dispozitivului a fost posibilă prin studierea și simularea proprietăților sistemului vizual al racilor marini.
O fotografie time-lapse de 800 de secunde a observării cu raze X LEIA a centrului Căii Lactee, suprapusă pe datele din misiunea Gaia. Imagine: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Cum funcționează Lobster Eye?
Biologii au descoperit de mult că ochii de homardiferit de alte animale. Sistemul vizual al acestor crustacee constă din multe tuburi pătrate minuscule îndreptate către același centru sferic. Această structură permite ca lumina venită din diferite direcții să fie reflectată în tuburi și colectată pe retină, oferind homarului un câmp vizual larg.
Organe ale vederii umane, constând dintijele și conurile curbate refractează lumina, concentrând imaginea pe retină. Ochiul homarului reflectă razele de lumină care intră în unghiuri standard, foarte superficiale („unghiuri de pășunat”). Sistemul coordonat direcționează toate razele reflectate de un anumit obiect (cum ar fi o pradă potențială pe fundul oceanului) către același punct focal.
Cu câteva decenii în urmă, oamenii de știință au propussimulează ochiul unui homar pentru a crea un telescop care să detecteze razele X în spațiu. Dar această idee nu a putut fi realizată mult timp, până când tehnologiile cu microprocesoare au făcut posibilă imitarea organelor vizuale.
Laboratorul de imagistică cu raze X NAOCa început cercetarea și dezvoltarea în tehnologia imagistică cu raze X pentru ochi de homar în 2010 și a introdus dispozitivul finit 10 ani mai târziu.
Dispozitivul este format din 36 de „ochi de homar” cumicropori și 4 senzori CMOS cu matrice mare care pot funcționa cu rezoluție spectrală ridicată. Cercetătorii notează că aceștia sunt primii senzori construiți folosind tehnologia CMOS (tehnologia semiconductorilor - o structură complementară metal-oxid-semiconductor).
Potrivit oamenilor de știință, radiografia anterioarătelescoapele aveau un câmp vizual de dimensiunea Lunii văzută de pe Pământ, în timp ce acest telescop de homar este capabil să acopere o zonă cerească de aproximativ o mie de luni.
În timpul primei lansări, modulul de testare a fost realizat înspatiu doar 8 minute. Un telescop cu drepturi depline va include 12 astfel de module. Sistemul va fi implementat pe satelitul Einstein Probe, pe care autoritățile chineze plănuiesc să-l lanseze la sfârșitul anului 2023.
Ilustrație artistică a satelitului Einstein Probe. Imagine: CAS
Telescoape cu oglindă lichidă
Peste tot în lume există multe dispozitive neobișnuite construite pentru a observa cerul. De exemplu, conceptul de telescoape cu oglinzi lichide a câștigat popularitate în ultimele decenii.
Astfel de dispozitive au o lungă, daristorie controversată în astronomie. În urmă cu mai bine de 300 de ani, Isaac Newton a observat că un lichid dintr-un vas rotativ poate lua forma unei parabole - și anume, o astfel de suprafață trebuie să fie la oglinda unui telescop pentru a focaliza lumina într-un punct. În 1850, astronomul italian Ernesto Capocci a dezvoltat în continuare această idee, dar nu a reușit să construiască un model funcțional.
Pentru restul acestui deceniuAstronomul londonez Henry Skye a cercetat independent conceptul și a experimentat crearea acestuia. El a emigrat în Noua Zeelandă în 1860 și a publicat o relatare a unui telescop cu oglindă lichidă în funcțiune în 1872. În prima jumătate a secolului al XX-lea, oamenii de știință au încercat să perfecționeze designul, dar toate dispozitivele erau caracterizate de o precizie scăzută și sufereau de vibrații.
Pe măsură ce tehnologia se dezvoltă pentru a crea mariOglinzile cu stare solidă și telescoapele cu oglindă lichidă au căzut în disgrație. Până în anii 1980, oamenii de știință au început să revigoreze această tehnologie, eliminând deficiențele acesteia cu ajutorul tehnologiei moderne. Din 1994 până în 2002, NASA a folosit un telescop cu oglindă lichidă de 3 metri pentru a scana orbita Pământului în căutarea resturilor spațiale.
Telescop cu oglindă lichidă. Imagine: NASA Orbital Debris Program Office, Public domain, prin Wikimedia Commons
Dispozitivele moderne folosesc lichid luciosmercur pentru a colecta și focaliza lumina. Acest metal este foarte reflectorizant și rămâne lichid la temperatura camerei. Și este mult mai ieftin decât oglinzile scumpe din sticlă.
Oglinzi de lustruire în formă parabolică -sarcină laborioasă și costisitoare. Costul total al unui telescop cu mercur lichid este de aproximativ 2 milioane de dolari, în timp ce un telescop cu oglindă solidă de dimensiuni similare poate costa sute de milioane de dolari.
Deoarece forma unui telescop cu oglindă lichidăîn funcție de gravitație, poate îndrepta doar direct spre zenit. Dar acesta nu este un dezavantaj atât de mare pe cât ar părea, deoarece „punctul cel mai înalt” se mișcă pe cerul nopții odată cu rotația Pământului.
Cel mai mare telescop modern cu astfel deoglindă - Telescopul Mare Antiaerian - a funcționat în Canada, lângă Vancouver, între 2003 și 2016. Acum a fost scoasă din funcțiune, iar oglinda de 6 m a fost demontată. Se presupune că părți din designul său vor fi utilizate în dispozitive noi. În plus, la sfârșitul anului 2022, telescopul internațional cu oglindă lichidă este planificat să fie pus în funcțiune în zonele muntoase ale Indiei.
Telescop zenit mare. Imagine: Universitatea din Columbia Britanică
Matrice radio pentru a căuta inteligență extraterestră
Allen Telescope Array (ATA) este primulun radiotelescop conceput de la zero pentru a fi utilizat în căutarea vieții extraterestre. Înainte de crearea sa, toate eforturile în domeniul detectării urmelor altor civilizații în domeniul radio depindeau de utilizarea periodică a antenelor construite pentru observații astronomice obișnuite.
O matrice formată din 42 de grătare ptradio observations (antene cu diametrul de 6,1 m), a fost construit în 2007 lângă San Francisco pe cheltuiala co-fondatorului Microsoft Paul Allen și fost CTO al acestui gigant IT Nathan Myhrvold. Inițial, s-a presupus că telescopul ar fi format din 350 de antene, dar până acum nu sunt suficiente fonduri pentru un sistem cu drepturi depline.
Ideea unui telescop este o gamă relativ micăantene (antene) cu o amplasare aproape aleatorie pe sol, extinzându-se pe aproximativ 1 km. Acest design oferă o formă de fascicul de foarte înaltă calitate. Acesta este numele zonei cerului, la semnalele de la care telescopul este cel mai sensibil. În plus, numărul relativ mare de antene minimizează sensibilitatea (nedorită) în afara fasciculului principal.
Telescopul Allen a fost inițialconceput pentru a acoperi frecvențe de la 500 la 10.000 MHz, dar este în prezent în curs de modernizare pentru a extinde acoperirea la 15 GHz, pentru a îmbunătăți sensibilitatea și fiabilitatea.
Designul antenelor folosește un offsetSistemul gregorian. Oglinda secundară reflectă semnalele radio primite colectate de reflectorul primar mare (6,1 m diametru) înapoi către antenă (ascuns vederii de un capac din material), unde sunt amplificate și transmise pentru a controla clădirile prin fibră optică. A fost dezvoltat un software special pentru telescop, care vă permite să aruncați toate resturile și interferențele și să vă concentrați asupra semnalelor asociate vieții.
Allen Telescope Array. Imagine: Institutul SETI
Observatorul de gheață pentru căutarea neutrinilor
Observatorul de neutrini IceCube a fost lansat în2010 - primul detector de acest fel conceput pentru a observa spațiul din gheața Polului Sud. A fost construit la stația Amundsen-Scott din Antarctica. Mii de senzori ai săi sunt localizați sub gheața celui mai rece continent, acoperind un volum total de 1 km³.
Observatorul caută subatomic aproape fără masăparticulele sunt neutrini. Aceste particule de înaltă energie ajută la studiul celor mai periculoase evenimente astrofizice: explozii stelare, explozii de raze gamma și cataclisme care implică găuri negre și stele neutroni.
Observatorul este format din 86 de cabluri, fiecare dintre elecare contine 60 de module optice digitale. Aceste dispozitive conțin detectoare de lumină sau fotomultiplicatoare extrem de sensibile, precum și mini-calculatoare care transmit date la suprafață. Modulele sunt atașate la cabluri la o adâncime de 1.450 până la 2.450 m sub gheață.
Observatorul este situat într-un loc transparent opticgheață, care este foarte stabilă. Oamenii de știință estimează că gheața de la Polul Sud se mișcă cu aproximativ 10 metri pe an ca o singură bucată. În fiecare zi, IceCube înregistrează 275 de milioane de raze cosmice și aproximativ 275 de neutrini atmosferici.
IceCube Lab. Imagine: Ian Rees, IceCube/NSF
Citeste mai mult:
Scurgerea de gaz de la Nord Stream a fost arătată din spațiu
Structuri neobișnuite găsite la marginea sistemului solar. Doar Voyagers au fost acolo.
Vezi cum s-au apropiat Jupiter și Luna pe cerul nopții