Незвичайні властивості крил комах надихнули вчених створення антибактеріальної упаковки. А носи
Національна астрономічна обсерваторіяКитайська академія наук нещодавно представила першу у світі партію ширококутних рентгенівських карт неба, знятих за допомогою телескопа «Око лобстера» (Lobster Eye Imager for Astronomy, LEIA). Створення пристрою стало можливим завдяки вивченню та імітації властивостей зорової системи морських раків.
800-секундна інтервальна фотографія рентгенівського спостереження LEIA за центром Чумацького Шляху, накладена на дані місії Gaia. Зображення: CAS/ESA/Gaia/DPAC
Як працює «Око лобстера»?
Біологи давно виявили, що очі лобстеравідрізняються від інших тварин. Зорова система цих ракоподібних складається з безлічі крихітних квадратних трубочок, спрямованих на той самий сферичний центр. Ця структура дозволяє світла, що йде в різних напрямках відбиватися в трубках і збиратися на сітківці, що дає лобстер широко поле зору.
Людські органи зору, що складаються звигнутих паличок і колб, переломлюють світло, концентруючи зображення на сітківці. Око лобстера відбиває світлові промені, які входять під стандартними, дуже пологими кутами («кутами ковзання»). Узгоджена система спрямовує всі промені, відображені конкретним об'єктом (наприклад, потенційним видобутком на дні океану), в одну й ту саму фокусну точку.
Кілька десятиліть тому вчені запропонувализмоделювати око лобстера, щоб створити телескоп для виявлення рентгенівських променів у космосі. Але цю ідею довгий час не вдавалося реалізувати, доки технології мікропроцесорів не зробили імітацію органів зору можливою.
Лабораторія рентгенівської візуалізації NAOCпочатку дослідження та розробки в галузі технології рентгенівської візуалізації очей лобстера в 2010 році та 10 років потому представила готовий пристрій.
Пристрій складається з 36 «очей лобстера» змікропорами та 4 КМОП-датчиків з великою матрицею, які можуть працювати з великою спектральною роздільною здатністю. Дослідники зазначають, що це перші сенсори, побудовані за технологією КМОП (напівпровідникова технологія – комплементарна структура метал-оксид-напівпровідник).
За словами вчених, попередні рентгенівськітелескопи мали поле зору розміром з Місяць, як його видно з Землі, тоді як цей телескоп-лобстер здатний охопити небесну область приблизно тисячу Місяць.
Під час першого запуску тестовий модуль провів укосмосі всього 8 хв. Повноцінний телескоп включатиме 12 таких модулів. Система буде розгорнута на супутнику Einstein Probe, який Китайська влада планує запустити наприкінці 2023 року.
Художня ілюстрація супутника Einstein Probe. Зображення: CAS
Телескопи з рідким дзеркалом
У всьому світі існує безліч незвичайних пристроїв, збудованих для спостереження за небом. Наприклад, останні десятиліття популярність набула концепція телескопів з рідкими дзеркалами.
Подібні пристрої мають довгу, аленеоднозначну історію астрономії. Більше 300 років тому Ісаак Ньютон зауважив, що рідина в посудині, що обертається, може набувати форми параболи — а саме така поверхня повинна бути біля дзеркала телескопа, щоб сфокусувати світло в одній точці. 1850 року італійський астроном Ернесто Капоччі доопрацював цю ідею, але не зміг побудувати працюючу модель.
Протягом решти цього десятиліттялондонський астроном Генрі Скі самостійно досліджував цю концепцію та експериментував із її створенням. Він емігрував до Нової Зеландії в 1860 році і опублікував звіт про робочий телескоп з рідким дзеркалом у 1872 році. У першій половині XX століття вчені намагалися доопрацювати конструкцію, але всі пристрої відрізнялися низькою точністю та страждали від вібрацій.
У міру розвитку технологій створення великихтвердотільних дзеркал, телескопи з рідким дзеркалом втратили популярність. Поки що у 1980-х роках, вчені не почали відроджувати цю технологію, усуваючи її недоліки за допомогою сучасних технологій. З 1994 по 2002 рік НАСА використовувало 3-метровий телескоп із рідким дзеркалом для сканування орбіти Землі на наявність космічного сміття.
Телескоп із рідким дзеркалом. Зображення: NASA Orbital Debris Office, Public domain, via Wikimedia Commons
Сучасні пристрої застосовують блискучу рідкуртуть для збирання та фокусування світла. Цей метал має сильну відбивну здатність і залишається рідиною при кімнатній температурі. І це набагато дешевше, ніж дорогі скляні дзеркала.
Шліфування дзеркал у параболічну формутрудомістке і дороге завдання. Загальна вартість телескопа з рідкою ртуттю становить близько $2 млн, тоді як твердозерковий телескоп аналогічного розміру може коштувати сотні мільйонів доларів.
Оскільки форма телескопа з рідким дзеркаломзалежить від гравітації, може вказувати лише угору, в зеніт. Але це не такий великий недолік, як може здатися, оскільки «верхня точка» переміщається нічним небом разом з обертанням Землі.
Найбільший сучасний телескоп із такимдзеркалом - Великий зенітний телескоп - працював у Канаді, неподалік Ванкувера з 2003 по 2016 роки. Наразі його виведено з експлуатації, а дзеркало розміром 6 м розібрано. Передбачається, що частини конструкції будуть використані в нових пристроях. Крім того, наприкінці 2022 року у високогірній місцевості в Індії планують ввести в експлуатацію Міжнародний телескоп із рідким дзеркалом.
Великий зенітний телескоп. Зображення: University of British Columbia
Радіомасив для пошуку позаземного розуму
Allen Telescope Array (ATA) – це першийрадіотелескоп, спроектований з нуля для використання у пошуку позаземного життя. До його створення всі зусилля в області виявлення слідів інших цивілізацій у радіодіапазоні залежали від періодичного використання антен, побудованих для звичайних астрономічних спостережень.
Масив, що складається з 42 грат длярадіоспостережень (тарілок діаметром 6,1 м), був побудований в 2007 році недалеко від Сан-Франциско коштом співзасновника Microsoft Пола Аллена та колишнього технічного директора цього ІТ-гіганта Натана Мірвольда. Спочатку передбачалося, що телескоп складатиметься з 350 антен, але поки що на повноцінну систему не вистачає коштів.
Ідея телескопа - масив щодо невеликихтарілок (антенн) з майже випадковим розташуванням на землі, що тягнеться приблизно на 1 км. Така конструкція забезпечує дуже якісну форму променя. Так називається ділянка піднебіння, до сигналів від якого телескоп найбільш чутливий. Крім того, відносно велика кількість антен мінімізує небажану чутливість за межами основного променя.
Масив телескопів Аллена спочатку буврозроблений для покриття частот від 500 до 10 000 МГц, але зараз модернізується, щоб розширити діапазон охоплення до 15 ГГц, підвищити чутливість та надійність.
Конструкція антен використовує офсетнугригоріанську систему. Вторинне дзеркало відбиває вхідні радіосигнали, зібрані великим (діаметром 6,1 м) первинним відбивачем, назад в антену (приховану від очей тканинним кожухом), де вони посилюються і передаються до будинки управління оптоволокном. Для телескопа розроблено спеціальне програмне забезпечення, яке дозволяє відкинути все сміття та перешкоди та сконцентруватися на сигналах, пов'язаних із життям.
Allen Telescope Array. Зображення: SETI Institute
Крижана обсерваторія для пошуку нейтрино
Нейтринна обсерваторія IceCube, запущена в2010 - перший у своєму роді детектор, призначений для спостереження за космосом з льодів Південного полюса. Вона збудована на станції Амундсена-Скотта в Антарктиді. Тисячі його датчиків розташовані під льодом найхолоднішого материка, покриваючи загальний обсяг 1 км³.
Обсерваторія шукає майже безмасові субатомнічастинки – нейтрино. Ці високоенергетичні частки допомагають вивчати найнебезпечніші астрофізичні події: вибухи зірок, гамма-сплески та катаклізми за участю чорних дірок та нейтронних зірок.
Обсерваторія складається з 86 кабелів, кожен з якихяких містить 60 оптичних цифрових модулів. Ці пристрої містять надзвичайно чутливі детектори світла або фотоумножители, а також міні-комп'ютери, які передають дані на поверхню. Модулі кріпляться до кабелів на глибині від 1450 до 2450 м під льодом.
Обсерваторія розташована в оптично прозоромульоду, який дуже стабільний. За оцінкою вчених, лід на Південному полюсі рухається приблизно на 10 м на рік як цілісний шматок. Щодня IceCube реєструє 275 млн космічних променів та близько 275 атмосферних нейтрино.
Лабораторія IceCube. Зображення: Ian Rees, IceCube/NSF
Читати далі:
Витік газу з «Північного потоку» показали з космосу
Незвичайні структури знайшли межі Сонячної системи. Там побували лише «Вояджери»
Подивіться, як Юпітер і Місяць зблизилися у нічному небі