Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Atomowe tajemnice w e-mailu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Popularnym motywem filmów katastroficznych jest zagrożenie Ziemi ze strony asteroidy. Wizją taką zajmują się nie tylko filmowcy, ale też naukowcy i agencje kosmiczne, prowadzące programy ochrony planety przed zagrożeniami. O tym, na ile realny to problem, przekonaliśmy się dobitnie, gdy przed 8 laty nad Czelabińskiem rozpadł się meteoryt. Naukowcy wciąż zastanawiają się, co zrobić, gdyby asteroida leciała w kierunku Ziemi. Autorzy najnowszych badań twierdzą, że rozbicie go nie byłoby takim złym pomysłem, jak się dotychczas wydawało.
Nieproszonych gości z kosmosu możemy z grubsza podzielić na dwie kategorie. Wielkie obiekty, których upadek mógłby zagrozić istnieniu cywilizacji czy nawet naszego gatunku, oraz obiekty mniejsze, zdolne np. do zniszczenia miasta. Te wielkie znamy niemal wszystkie, są one obserwowane, ich trajektorie zostały zbadane i eksperci zapewniają, że w ciągu najbliższych 100 lat żaden z nich nam nie zagraża. A nawet gdyby zagrażał, to współczesna technologia pozwoli na zauważenie takiego obiektu na kilkadziesiąt lat przed uderzeniem w Ziemię, pozostanie zatem sporo czasu na opracowanie i wdrożenie systemu obrony.
Najczęściej rozważanym scenariuszem jest zmiana trajektorii takiego obiektu, czy to poprzez pomalowanie go farbą zmieniającą sposób, w jaki będzie rozgrzewał się od Słońca, czy dołączenie do niego urządzenia, stopniowo spychającego go z kursu czy to rozbicie o jego powierzchnię pojazdu lub materiału wybuchowego. Rozbijanie samej asteroidy jest natomiast bardzo ryzykowne, gdyż na Ziemię mógłby spaść cały deszcz odłamków, a więc powierzchnia zniszczeń będzie znacznie większa. Ponadto trajektorii takich fragmentów nie da się przewidzieć.
Znacznie gorzej wygląda sytuacja w przypadku mniejszych obiektów. Większości z nich nie znamy, a jeśli będziemy mieli szczęście i zauważymy taki obiekt przed wejściem w atmosferę Ziemi, to będzie to na dni lub tygodnie przed upadkiem.
Patrick K. King z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa i Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) oraz jego koledzy z LLNL – Megan Syal, David Dearborn, Robert Managan, J. Owen i Cody Raskin – poinformowali na łamach Acta Astronautica o wynikach symulacji zniszczenia niewielkiego obiektu kosmicznego za pomocą broni atomowej.
King i jego zespół uważają, że użycie broni atomowej byłoby dobrą strategią obrony przed niewielkim późno wykrytym obiektem zagrażającym Ziemi. Na zmianę trajektorii takich późno wykrytych obiektów nie będzie bowiem czasu. W swoich obliczeniach naukowcy skupili się na zbadaniu, w jaki sposób asteroidy o różnych orbitach i różnych prędkościach zachowają się po rozbiciu. Przyjęto przy tym, że zagraża nam asteroida o kształcie podobnym do Bennu i średnicy 100 metrów, czyli ok. 1/5 średnicy Bennu.
Analizy przeprowadzono dla pięciu różnych orbit asteroidy, która na dwa miesiące przed przewidywanym uderzeniem w Ziemię zostałaby trafiona 1-megatonową głowicą atomową. Z obliczeń wynika, że w takim przypadku udałoby się co najmniej 1000-krotnie zmniejszyć masę materiału, który spadnie na planetę. Innymi słowy, 99,9% masy minie planetę. Inaczej wyglądałaby sytuacja, w przypadku większej asteroidy. W jej wypadku eksplozja nie spowodowałaby tak dużego rozproszenia materiału, ale i tak aż 99% jej masy ominęłaby Ziemię. Jednak pod warunkiem, że asteroidę zniszczono by na 6 miesięcy przed uderzeniem w planetę.
Jeśli chcemy ocenić skutki takiego postępowania, to musimy modelować orbity wszystkich fragmentów powstałych w wyniku rozbicia asteroidy. To daleko trudniejsze niż modelowanie orbity pojedynczego obiektu, stopniowo spychanego z kursu, mówi King. Musimy jednak poradzić sobie z tymi obliczeniami, jeśli chcemy oszacować szanse powodzenia strategii polegającej na rozbiciu asteroidy.
Naukowcy podkreślają, że najważniejszym efektem ich pracy jest wykazanie, iż użycie broni atomowej do rozbicia asteroidy to bardzo efektywna metoda obrony na ostatnią chwilę. Skupiliśmy się na obronie ostatniej szansy, czyli na sytuacji, gdy rozbijamy asteroidę na krótko przed jej uderzeniem. W sytuacjach zaś, gdy mamy dużo czasu – dziesiątki lat – znacznie lepiej użyć takiego ładunku do zepchnięcia asteroidy z kursu, stwierdza King.
Jeśli zauważymy niebezpieczny obiekt zmierzający w kierunku Ziemi i będzie zbyt późno, by zmienić jego kurs, najlepszym obecnie rozwiązaniem jest rozbić go tak, by większość fragmentów ominęła Ziemię. Tutaj jednak problem się komplikuje. Jeśli rozbijemy asteroidę na kawałki, powstanie chmura odłamków, z których każdy będzie miał własną orbitę wokół Słońca, a ponadto wchodzą tutaj w grę też oddziaływania grawitacyjne zarówno pomiędzy nimi jak i pomiędzy nimi a planetami. Taka chmura będzie miała tendencję do rozciągania się na zakrzywiony strumień rozciągający się wzdłuż oryginalnej trajektorii asteroidy. Od tego, jak szybko się ona rozproszy zależy, jak wiele fragmentów spadnie na Ziemię, dodaje J. Owen.
Jak już informowaliśmy, na rok 2024 NASA planuje test kosmicznego impaktora. Skądinąd jednak wiadomo, że rozbijanie asteroid to niełatwe zadanie i obrona przed nimi może być trudniejsza niż się wydaje.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Azotek uranu może pewnego dnia stać się atrakcyjnym bardziej wydajnym paliwem dla elektrowni atomowych. Jacqueline Kiplinger z Los Alamos National Laboratory mówi, że azotki uranu mają większą gęstość, są bardziej stabilne i lepiej przewodzą ciepło niż używane obecnie paliwa z tlenków uranu i plutonu.
Problem jednak w tym, że dotychczas wyprodukowano niewielkie ilości azotku uranu, a te istniejące są złożone i zawierają dużo wiązań uranowo-azotowych. Aby wykorzystać nowe paliwo konieczne jest wcześniejsze poznanie zachowania każdego wiązania, zarówno w czasie reakcji jak i po użyciu paliwa i jego składowania jako odpadu. Jeśli chcemy używać azotku uranu w roli paliwa atomowego, musimy rozumieć, jakie reakcje chemiczne w nim zachodzą - mówi Kiplinger.
Teraz Kiplinger, we współpracy z Robertem Thomsonem i innymi pracownikami z Los Alamos, zsyntetyzowała pierwszą molekułę, która zawiera pojedyncze wiązanie uranowo-azotowe.
Molekułę utworzono poprzez bombardowanie fotonami związku zawierającego azydek uranu. Składa się on z jednego atomu uranu i trzech atomów azotu. Światło wzbudziło elektrony i spowodowało uwolnienie się dwóch atomów azotu. W ten sposób uzyskano azotek uranu, w którym jeden atom uranu połączony jest potrójnym wiązaniem z jednym atomem azotu.
Naukowcy ze zdumieniem spostrzegli, że molekuła azotku uranu zaczęła reagować z wiązaniami węgla i wodoru. Zwykle są one bardzo silne i mało reaktywne. Ich ekscytacji nie dziwi się Polly Arnold z University of Edinburgh. Jeśli mógłby on reagować z wiązaniami węgla i wodoru na przykład w metanie, byłaby to bardzo obiecująca wiadomość - mówi.
Azotek uranu może być zatem nie tylko paliwem. Niewykluczone, że będzie przydatny w przemyśle chemicznym do rozrywania tych wiązań, których przerwanie wiąże się obecnie z koniecznością dostarczenia dużych ilości energii.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Roadrunner, najpotężniejszy superkomputer na świecie, który jako pierwszy pokonał barierę petaflopsa (czyli biliarda operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), zakończył prace nad jawnymi projektami. Obecnie rozpoczyna obliczenia na rzecz tajnych programów związanych z bronią atomową. Stany Zjednoczone od ponad 20 lat nie wyprodukowały nowej głowicy jądrowej, a ostatni próbny wybuch przeprowadziły w 1992 roku. Bezpieczeństwo amerykańskiego arsenału jądrowego oraz zagwarantowanie jego niezawodności zależy zatem w dużej mierze od symulacji, które można wykonywać na superkomputerach.
Roadrunner od początku kwietnia do końca września pomagał naukowcom zajmującym się 10 różnymi projektami. Supermaszyna pracowała nad stworzeniem największego w historii komputerowego modelu rozszerzającego się wszechświata, co ma pomóc w zrozumieniu ciemnej materii i ciemnej energii. Brała też udział w pracach nad stworzeniem olbrzymiego drzewa ewolucyjnego całej rodziny wirusa HIV, dzięki czemu naukowcom łatwiej będzie opracować nowe leki zwalczające ten patogen. Naukowcy wspomagali się też Roadrunnerem przy symulowaniu interakcji zachodzących pomiędzy plazmą a laserem. Ich zrozumienie jest kluczowym elementem dla pracy National Ignition Facility. Superkomputer przeprowadzał też atom po atomie symulacje zachowania się nanokabli poddawanych działaniu sił, które prowadziły do ich przerwania. Pomagał odpowiadać na pytanie, jak zmieniają się właściwości mechaniczne i elektryczne nanokabli po zmianie położenia pojedynczego atomu. Maszyna badała również zjawisko rekoneksji magnetycznej, które występuje w plazmie. Często prowadzi ono do gwałtownego uwolnienia się energii przechowywanej w polu magnetycznym. Jego zrozumienie jest ważne dla naszej wiedzy na temat funkcjonowania ziemskiej magnetosfery, Słońca, maszyn służących do fuzji magnetycznej (np. magnetyczne uwięzienie plazmy) czy też astrofizyki.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy pracują nad nowym rodzajem sztucznych ogni, które są bezpieczniejsze zarówno dla ludzkiego zdrowia, jak i środowiska. Wytwarzają mniej dymu i zawierają mniej toksycznych metali, co może być szczególnie istotne dla pirotechników oraz zagorzałych miłośników wystrzałowych pokazów (Environmental Science & Technology).
Wszyscy, którzy stoją pod wiatr, są narażeni na nienaturalnie wysokie stężenia tych metali. Czy to wpływa na zdrowie, pozostaje kwestią sporną – argumentuje David E. Chavez, chemik z Los Alamos National Laboratory. Co skłoniło zespół Chaveza do rozpoczęcia poszukiwań "zielonych" ogni? Skargi sąsiadów Disneylandu, którzy narzekali na dym napływający do ich domów po codziennych pokazach. Dokuczało im podrażnienie dróg oddechowych. W ramach wcześniejszych badań wykazano zresztą, że jeśli w obchodach jakichś wydarzeń uwzględniono fajerwerki, wzrastała liczba ataków astmy.
Naukowcy podkreślają, że nie tylko dym jest potencjalnie niebezpieczny. Barwy nadają sztucznym ogniom metale, które po podgrzaniu mogą się stawać toksyczne. Doskonałym przykładem jest tu pewien metaloid – antymon (Sb). Wykorzystuje się go, by uzyskać biel, ale uszkadza on płuca i serce. Bar, zapewniający z kolei zieleń, oddziałuje niekorzystnie m.in. na układ pokarmowy i serce. Nadchlorany przyspieszają reakcję spalania, lecz jednocześnie potwierdzono ich obecność w wodzie pitnej i mleku, zarówno ludzkim, jak i krowim. Badania na zwierzętach wykazały, że nadchlorany potasu i amonu wiążą się z zaburzeniami funkcji tarczycy.
W 2007 roku Amerykanie zauważyli, że stężenie nadchloranów bardzo wzrasta po pokazach i trzeba aż 80 dni, by wróciło ono do poziomu wyjściowego. Jeśli ktoś mieszka w okolicach, gdzie są one regularnie organizowane, toksyny latami odkładają się w jego organizmie i środowisku.
Na razie ekologiczne ognie są zbyt drogie, by się upowszechniły. Stosuje się je zwłaszcza na pokazach organizowanych we wnętrzach. W nowych sztucznych ogniach paliwa oparte na węglu zastąpiono paliwami wykorzystującymi azot, dzięki czemu producentom udało się wyeliminować nadchlorany.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Superkomputer RoadRunner przekroczył barierę petaflopsa. Nowo powstała maszyna wykonuje 1,026 biliarda operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.
RoadRunner kosztował 133 miliony dolarów i jest dziełem specjalistów z IBM-a oraz z Los Alamos National Laboratory. Komputer będzie wykorzystywany przede wszystkim do tajnych projektów wojskowych związanych z bronią jądrową. Mo obliczeniowa maszyny zostanie też udostępniona naukowcom zmagającym się z takimi problemami, jak modelowanie zmian klimatycznych.
Thomas D'Agostino z National Nuclear Administration mówi, że gdyby wszyscy mieszkańcy Ziemi otrzymali kalkulatory i używaliby ich przez 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu wykonywałby obliczenia, to przez 46 lat dokonaliby tylu obliczeń, ilu RoadRunner dokonuje w ciągu doby.
Superkomputer jest klastrem składającym się z 6912 dwurdzeniowych procesorów Opteron oraz 12 960 procesorów Cell eDP. Procesory Opteron korzystają z 55 terabajtów pamięci operacyjnej, a układy Cell mają do dyspozycji 52 terabajty. Tak więc w sumie RoadRunner dysponuje 107 TB RAM.
RoadRunner składa się z 296 szaf i zajmuje powierzchnię 511 metrów kwadratowych. Do osiągnięcia swojej szczytowej teoretycznej wydajności (1,33 PFlops z procesorów Cell + 49,8 TFlops z procesorów Opteron) wymaga 3,9 megawata mocy, co oznacza, że na każdy wat przypada aż 0,35 gigaflopsa.
Na RoadRunnerze mogą działać systemy operacyjne RHEL (Red Hat Enterprise Linux) oraz Fedora Linux.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.