Znajdź zawartość

Pojazdy kosmiczne i urządzenia znajdujące się poza Księżycem są uzależnione od komunikacji z Ziemią, dzięki której znają swoją pozycję. Przed 2 laty NASA wysłała w przestrzeń kosmiczną Deep Space Atomic Clock, dzięki któremu oddalone od Ziemi pojazdy i urządzenia mają zyskać więcej autonomii. Agencja poinformowała właśnie o ustanowieniu nowego rekordu długotrwałej stabilności zegara atomowego. W celu wyliczenia trajektorii oddalonych od Ziemi pojazdów wykorzystuje się sygnały, wysyłane z Ziemi do pojazdu i odbierane ponownie na Ziemi. Używane są przy tym duże, wielkości lodówki, zegary atomowe na Ziemi, precyzyjnie rejestrujące czasy przybycia sygnałów. Jest to niezbędne do precyzyjnego określenia położenia pojazdu. Jednak dla robota pracującego np. a Marsie czy pojazdu podróżującego w znacznej odległości od Ziemi, konieczność oczekiwania na nadejście sygnału powoduje kumulujące się opóźnienia w pracy, które mogą łącznie trwać nawet wiele godzin. Jeśli takie pojazdy czy urządzenia posiadałyby własne zegary atomowe, mogłyby samodzielnie obliczać swoją pozycję i trajektorię. Jednak zegary takie musiałyby być bardzo stabilne. Przykładem niech będą satelity GPS. Każdy z nich jest wyposażony w zegar atomowy, jednak zegary te muszą być wielokrotnie w ciągu dnia korygowane, by zachowały odpowiednią stabilność. Wszystkie zegary atomowe mają pewien stopień niestabilności, co prowadzi do odchylenia wskazań od rzeczywistego upływu czasu. Jeśli odchylenia te nie będą korygowane, zaczną się nawarstwiać, co może mieć opłakane skutki dla urządzenia nawigującego w przestrzeni kosmicznej czy pracującego na odległej planecie. Jednym z celów misji Deep Space Atomic Clock jest badanie stabilności zegara atomowego w coraz dłuższych odcinkach czasu. NASA poinformowała właśnie, że udało się jej osiągnąć stabilność rzędu poniżej 4 nanosekund na ponad 20 dni. To oznacza, że w tym czasie odchylenie wskazań pokładowego zegara atomowego od czasu rzeczywistego było nie większe niż wspomniane 4 nanosekundy. Pozornie te 4 nanosekundy to niewiele, jednak, jak mówi Eric Burt, pracujący przy misji Deep Space Atomic Clock, fizyk specjalizujący się w zegarach atomowych, przyjmuje się, że niepewność rzędu 1 nanosekundy równa się niepewności rzędu 1 stopy, czyli ok. 30 centymetrów. Niektóre zegary systemu GPS muszą być aktualizowane kilkanaście razy na dobę, by zachować odpowiedni poziom stabilności. To oznacza, że GPS jest wysoce zależny od komunikacji z Ziemią. Deep Space Atomic Clock może być aktualizowany raz na tydzień lub rzadziej, co dawałoby takim urządzeniom jak GPS więcej autonomii, dodaje Burt. Amerykanie robią więc szybkie postępy. Jeszcze jesienią 2020 roku stabilność ich eksperymentalnego zegara była 5-krotnie mniejsza niż obecnie. Ta różnica wynika nie tylko z udoskonalenia samego zegara, ale również z udoskonalenia metod pomiarów jego stabilności, co było możliwe dzięki zebraniu przez ostatnie miesiące dodatkowych danych. Misja Deep Space Atomic Clock ma zakończyć się w sierpniu. NASA już jednak pracuje nad udoskonalonym Deep Space Atomic Clock-2, który zostanie dołączony do misji VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy). Podobnie jak jego poprzednik, będzie to misja demonstracyjna, której celem będzie zwiększenie możliwości urządzenia i opracowanie nieistniejących obecnie rozwiązań sprzętowych i programowych. W czasie misji VERITAS zegar będzie mógł pokazać, na co go stać i sprawdzimy jego potencjalną przydatność podczas przyszłych misji kosmicznych, zarówno w czasie badań naukowych jak i nawigacji, stwierdził Todd Ely, główny naukowiec Deep Space Atomic Clock. « powrót do artykułu

Rdzeń kręgowy jest w stanie przetwarzać i kontrolować bardziej złożone funkcje, takie jak położenie ręki w przestrzeni. Badanie pokazuje, że co najmniej jedna ważna funkcja jest wykonywana na poziomie rdzenia. Pojawiają się [więc] nowe obszary badań i pytania o to, co jeszcze jest realizowane na poziomie rdzenia i co potencjalnie pominęliśmy w tej dziedzinie - podkreśla prof. Andrew Pruszynski z Uniwersytetu Zachodniego Ontario. Kanadyjczycy tłumaczą, że wspomniany rodzaj kontroli wymaga dopływu danych z wielu stawów, głównie z łokcia i nadgarstka. Dotąd sądzono, że są one przetwarzane i przekształcane w komendy motoryczne w korze mózgowej. Podczas testów wykorzystano robotyczne egzoszkielety z trzema stopniami swobody. Ochotników proszono o utrzymanie ręki w docelowej pozycji. Następnie robot to zaburzał, jednocześnie zginając bądź prostując łokieć i nadgarstek. Naukowcy mierzyli czas latencji (odroczenia) reakcji mięśni i sprawdzali, czy reakcje te pomogą ustawić rękę w pierwotnej pozycji. Czas latencji pozwalał stwierdzić, czy przetwarzanie zaszło w mózgu, czy w rdzeniu. Odkryliśmy, że odpowiedzi pojawiały się tak szybko, że jedynym miejscem, gdzie mogły być generowane, były obwody rdzeniowe. Stwierdziliśmy, że dla obwodów tych nie jest ważne, co się dzieje w poszczególnych stawach. Ważne jest to, gdzie ręka się znajduje w zewnętrznym świecie, stąd reakcja, która ma [skorygować odchylenia i] przywrócić stan wyjściowy - wyjaśnia dr Jeff Weiler. Ta reakcja generowana przez rdzeń jest nazywana odruchem na rozciąganie (ang. stretch reflex). Historycznie uważano, że taki odruch rdzeniowy ma prowadzić do odtworzenia pierwotnej długości mięśnia. My pokazaliśmy, że chodzi o coś o wiele bardziej skomplikowanego - kontrolę ręki w przestrzeni.   « powrót do artykułu