De ovanliga egenskaperna hos insektsvingar har inspirerat forskare att skapa antibakteriella förpackningar. Och näsorna
National Astronomical ObservatoryDen kinesiska vetenskapsakademin presenterade nyligen världens första sats av vidvinkelröntgenhimmelkartor tagna med Lobster Eye Imager for Astronomy (LEIA). Skapandet av enheten möjliggjordes genom att studera och simulera egenskaperna hos det visuella systemet hos marina kräftor.
Ett 800-sekunders time-lapse-fotografi av LEIA-röntgenobservationen av Vintergatans centrum överlagrat på data från Gaia-uppdraget. Bild: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Hur fungerar Lobster Eye?
Biologer har länge upptäckt att hummer ögonskiljer sig från andra djur. Det visuella systemet hos dessa kräftdjur består av många små fyrkantiga rör riktade mot samma sfäriska centrum. Denna struktur gör att ljus som kommer från olika riktningar kan reflekteras i rören och samlas på näthinnan, vilket ger hummern ett brett synfält.
Mänskliga synorgan, bestående avböjda stavar och koner bryter ljuset och koncentrerar bilden på näthinnan. Hummerns öga reflekterar ljusstrålar som kommer in i vanliga, mycket grunda vinklar ("betevinklar"). Det koordinerade systemet styr alla strålar som reflekteras av ett visst objekt (som potentiellt byte på havsbotten) till samma brännpunkt.
För flera decennier sedan föreslog forskaresimulera ett hummeröga för att skapa ett teleskop för att upptäcka röntgenstrålar i rymden. Men denna idé kunde inte förverkligas under lång tid, tills mikroprocessorteknologier möjliggjorde imitation av synorganen.
NAOC X-ray Imaging Laboratorybörjade forskning och utveckling inom hummerögonröntgenteknik 2010 och introducerade den färdiga enheten 10 år senare.
Apparaten består av 36 "hummerögon" medmikroporer och 4 stora CMOS-sensorer som kan arbeta med hög spektral upplösning. Forskarna noterar att dessa är de första sensorerna som byggts med CMOS-teknik (halvledarteknologi - en komplementär metall-oxid-halvledarstruktur).
Enligt forskare, tidigare röntgenteleskopen hade ett synfält som var lika stort som månen sett från jorden, medan detta hummerteleskop kan täcka ett himmelsområde på cirka tusen månar.
Under den första lanseringen körde testmodulenutrymme endast 8 minuter. Ett fullfjädrat teleskop kommer att innehålla 12 sådana moduler. Systemet kommer att användas på Einstein Probe-satelliten, som kinesiska myndigheter planerar att skjuta upp i slutet av 2023.
Konstnärlig illustration av Einstein Probe-satelliten. Bild: CAS
Flytande spegelteleskop
Över hela världen finns det många ovanliga enheter byggda för att observera himlen. Konceptet med teleskop med vätskespeglar har till exempel blivit populärt under de senaste decennierna.
Sådana enheter har en lång, menkontroversiell historia inom astronomi. För mer än 300 år sedan märkte Isaac Newton att en vätska i ett roterande kärl kan ha formen av en parabel – nämligen en sådan yta måste befinna sig vid spegeln av ett teleskop för att fokusera ljus vid en punkt. 1850 vidareutvecklade den italienske astronomen Ernesto Capocci denna idé, men kunde inte bygga en fungerande modell.
För resten av detta decenniumLondonastronomen Henry Skye undersökte självständigt konceptet och experimenterade med dess skapelse. Han emigrerade till Nya Zeeland 1860 och publicerade en redogörelse för ett fungerande vätskespegelteleskop 1872. Under första hälften av 1900-talet försökte forskare förfina designen, men alla enheter kännetecknades av låg noggrannhet och led av vibrationer.
Allt eftersom tekniken utvecklas för att skapa storaSolid-state speglar och vätskespegelteleskop har fallit i onåd. Fram till 1980-talet började forskare återuppliva denna teknik och eliminera dess brister med hjälp av modern teknik. Från 1994 till 2002 använde NASA ett 3-meters vätskespegelteleskop för att skanna jordens omloppsbana efter rymdskräp.
Teleskop med vätskespegel. Bild: NASA Orbital Debris Program Office, Public domain, via Wikimedia Commons
Moderna enheter använder glänsande vätskakvicksilver för att samla in och fokusera ljus. Denna metall är mycket reflekterande och förblir en vätska vid rumstemperatur. Och det är mycket billigare än dyra glasspeglar.
Polera speglar i parabolform -mödosam och kostsam uppgift. Den totala kostnaden för ett flytande kvicksilverteleskop är cirka 2 miljoner dollar, medan ett solidt spegelteleskop av liknande storlek kan kosta hundratals miljoner dollar.
Sedan formen av ett vätskespegelteleskopberoende på gravitationen kan den bara peka rakt upp till zenit. Men detta är inte en så stor nackdel som det kan tyckas, eftersom den "högsta punkten" rör sig över natthimlen tillsammans med jordens rotation.
Det största moderna teleskopet med sådanaspegel - Large Anti-Aircraft Telescope - opererade i Kanada, nära Vancouver från 2003 till 2016. Den har nu tagits ur bruk och spegeln på 6 m är demonterad. Det antas att delar av dess design kommer att användas i nya enheter. I slutet av 2022 är det dessutom planerat att International Liquid Mirror Telescope tas i drift i Indiens högland.
Stort zenitteleskop. Bild: University of British Columbia
Radiouppsättning för att söka efter utomjordisk intelligens
Allen Telescope Array (ATA) är den förstaett radioteleskop designat från grunden för att användas i sökandet efter utomjordiskt liv. Innan det skapades var alla ansträngningar inom området för att upptäcka spår av andra civilisationer i radioområdet beroende av den periodiska användningen av antenner byggda för vanliga astronomiska observationer.
En array bestående av 42 galler förradioobservationer (skålar med 6,1 m diameter), byggdes 2007 nära San Francisco på bekostnad av Microsofts grundare Paul Allen och tidigare CTO för denna IT-jätte Nathan Myhrvold. Till en början antog man att teleskopet skulle bestå av 350 antenner, men än så länge finns det inte tillräckligt med medel för ett fullfjädrat system.
Idén med ett teleskop är en uppsättning av relativt småparabolantenner (antenner) med en nästan slumpmässig placering på marken, som sträcker sig ca 1 km. Denna design ger en strålform av mycket hög kvalitet. Detta är namnet på himlens område, till de signaler från vilka teleskopet är mest känsligt. Dessutom minimerar det relativt stora antalet antenner (oönskad) känslighet utanför huvudstrålen.
Allen teleskopuppsättningen var ursprungligendesignad för att täcka frekvenser från 500 till 10 000 MHz, men håller för närvarande på att uppgraderas för att utöka täckningen till 15 GHz, förbättra känsligheten och tillförlitligheten.
Utformningen av antennerna använder en offsetgregorianska systemet. Den sekundära spegeln reflekterar inkommande radiosignaler som samlas in av den stora (6,1 m diameter) primärreflektorn tillbaka till antennen (dold av ett tygöverdrag), där de förstärks och sänds för att styra byggnader via fiberoptik. Specialprogramvara har utvecklats för teleskopet, som gör att du kan kassera allt skräp och störningar och koncentrera dig på signaler som är associerade med liv.
Allen Telescope Array. Bild: SETI Institute
Isobservatorium för neutrinosökning
IceCube neutrinobservatoriet lanserades i2010 - den första i sitt slag detektor designad för att observera rymden från isen på Sydpolen. Den byggdes vid Amundsen-Scott-stationen i Antarktis. Tusentals av dess sensorer är placerade under isen på den kallaste kontinenten och täcker en total volym på 1 km³.
Observatoriet letar efter nästan masslösa subatomerpartiklar är neutriner. Dessa högenergipartiklar hjälper till att studera de farligaste astrofysiska händelserna: stjärnexplosioner, gammastrålningskurar och katastrofer som involverar svarta hål och neutronstjärnor.
Observatoriet består av 86 kablar, var och en avsom innehåller 60 digitala optiska moduler. Dessa enheter innehåller extremt känsliga ljusdetektorer eller fotomultiplikatorer, samt minidatorer som överför data till ytan. Modulerna fästs i kablar på ett djup av 1 450 till 2 450 m under isen.
Observatoriet är beläget i en optiskt transparentis, som är mycket stabil. Forskare uppskattar att isen på Sydpolen rör sig omkring 10 meter per år som en enda bit. Varje dag registrerar IceCube 275 miljoner kosmiska strålar och cirka 275 atmosfäriska neutriner.
IceCube Lab. Bild: Ian Rees, IceCube/NSF
Läs mer:
Gasläcka från Nord Stream visades från rymden
Ovanliga strukturer som finns på kanten av solsystemet. Bara Voyagers har varit där.
Se hur Jupiter och månen närmade sig på natthimlen