Szwedzki wynalazek zrewolucjonizuje komunikację w przestrzeni kosmicznej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Firma World View Enterprises z Arizony poinformowała o udanym teście balonu, który będzie wynosił turystów na wysokość 32 kilometrów nad Ziemią. Przedsiębiorstwo wykorzystuje balon podobnego typu, który w 2012 roku pozwolił Feliksowi Baumgartnerowi na wykonanie skoku z największej wysokości w dziejach.
Dyrektor wykonawcza World View Enterprises, Jane Poynter, powiedziała, że ubiegłotygodniowy test był pierwszą próbą wszystkich komponentów połączonych w jedną całość. W czasie testu wykorzystano balon trzykrotnie mniejszy niż ten, który będzie wynosił turystów. Był on obciążony ładunkiem 10-krotnie mniejszym niż kapsuła z turystami.
Pierwsze komercyjne loty balonu mają rozpocząć się w 2016 roku, a bilet na lot będzie kosztował 75 000 USD. Podczepiona pod balon kapsuła zabierze sześciu turystów i dwóch członków załogi. Przez dwie godziny będą oni znajdowali się na wysokości 32 kilometrów. Kapsuła będzie na tyle duża, że pozwoli pasażerom na spacerowanie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ludzkie ciało nie jest dostosowane do pobytu w przestrzeni kosmicznej. Dlatego zachowanie zdrowia i kondycji kosmonautów to jeden z priorytetów misji pozaziemskich. Wiemy, że długotrwały pobyt w stanie nieważkości prowadzi do utraty masy mięśniowej, osłabia kości, negatywnie wpływa na oczy. Nowe badania opublikowane na łamach JAMA Neurology sugerują, że poza ochronną powłoką ziemskiej atmosfery dochodzi też do uszkodzeń mózgu i przyspieszonej degeneracji komórek nerwowych.
Badania przeprowadzono na pięciu rosyjskich kosmonautach, którzy przebywali na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Przed misją i po niej pobrano im próbki krwi, w których określono koncentrację białek specyficznych dla mózgu. Badania wykazały, że w czasie pobytu w przestrzeni kosmicznej dochodzi do niewielkich uszkodzeń mózgu, które mogą jednak mieć długofalowe niekorzystne skutki dla zdrowia. Badania takie mogą mieć poważne konsekwencje dla planowanych załogowych misji na Marsa.
Każdy z kosmonautów, a byli to mężczyźni, których średnia wieku wynosiła 49 lat, spędził w przestrzeni kosmicznej około pół roku. Na 20 dni przed startem pobrano od nich krew. Później badania powtórzono dzień, tydzień i trzy tygodnie po wylądowaniu. Henrik Zetterberg z Uniwersytetu w Göteborgu, Alexander Choukér z Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana w Monachium oraz Glina Wassilijewa z Rosyjskiej Akademii Nauk określili poziom pięciu protein we krwi: lekkiego białka neurofilamentu (NfL), kwaśnego białka włókienkowego (GFAP), białka tau oraz amyloidu beta Aβ40 i Aβ42.
Poziom tych białek we krwi pozwala określić integralność komórek mózgowych. Na przykład podwyższony poziom NfL świadczy o uszkodzeniu aksonów, a poziom amyloidu beta jest wykorzystywany w diagnostyce chorób neurodegeneracyjnych.
Badania wykazały, że nawet 3 tygodnie po powrocie na Ziemię poziom NfL, GFAP oraz Aβ40 był u wszystkich znacznie podniesiony. Jednak spadał, gdyż największą koncentrację tych białek zarejestrowano tydzień po wylądowaniu. Zetterberg i Choukér informują, że z ich badań wynika, iż długoterminowy pobyt w przestrzeni kosmicznej wpływa na różne tkanki w mózgu.
Wydaje się, że problem dotyczy wszystkich tkanek odpowiednich dla badanych biomarkerów, mówi pomysłodawca badań, Peter zu Eulenburg z Göteborga.
Naukowcy przypuszczają, że przyczyną problemów jest zmiana dystrybucji płynów w czasie pobytu w przestrzeni kosmicznej oraz powrót sytuacji do normy po zakończeniu misji. Zwracają przy tym uwagę, że problemy dotykają kosmonautów przez całe tygodnie po powrocie, gdyż czas półrozpadu każdego z badanych biomarkerów jest znacznie krótszy niż trzy tygodnie. Utrzymywanie się wysokiego poziomu przez tak długi czas pokazuje, że problemy wciąż mają miejsce.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W ubiegłym roku grupa specjalistów skupiona w organizacji EMP Taskforce on National and Homeland Security opublikowała raport, w którym ostrzega, że Chiny są w stanie zaatakować USA za pomocą impulsu elektromagnetycznego (EMP) wygenerowanego na dużej wysokości. Amerykanie nie są w swoich obawach osamotnieni. Niedawno chińscy eksperci zaapelowali do rządu w Pekinie, by lepiej przygotował Państwo Środka na podobny atak ze strony USA. Specjaliści z różnych krajów ostrzegają, że użycie broni atomowej nie po to, by zabić ludzi, ale by zniszczyć sieci energetyczne i uszkodzić urządzenia elektroniczne, staje się coraz bardziej realnym zagrożeniem.
O tym, jakie zagrożenia niesie ze sobą detonacja broni atomowej w wysokich partiach atmosfery, wiadomo od kilkudziesięciu lat. W lipcu 1962 roku Stany Zjednoczone przeprowadziły Starfish Prime, najpotężniejszy w historii test broni atomowej w przestrzeni kosmicznej. Na wysokości 400 kilometrów nad atolem Johnston zdetonowano ładunek o mocy 1,4 megatony. Wygenerowany podczas wybuchu impuls elektromagnetyczny doprowadził do awarii sieci energetycznych i telefonicznych w części Hawajów, odległych o 1300 kilometrów od miejsca eksplozji. Ponadto promieniowanie uszkodziło liczne satelity, z których sześć nie nadawało się do użytku. Był wśród nich Telstar 1, pierwszy satelita przekazujący sygnały telefoniczne i telewizyjne. Rok po Starfish Prime podpisano międzynarodowe porozumienie, zakazujące testów broni jądrowej nad powierzchnią ziemi.
Kilkadziesiąt lat później, w kwietniu 2008 roku ukazał się amerykański raport, w którym czytamy, że impuls elektromagnetyczny wygenerowany przez eksplozję atomową na dużej wysokości jest jednym z niewielu zagrożeń, które mogą narazić nasze społeczeństwo na katastroficzne konsekwencje. Rosnąca zależność od wszelkich form elektroniki to największa słabość w przypadku ataku EMP. Elektronika używana jest do kontroli, komunikacji, obliczeń, przetwarzania, przechowywania, zarządzania i wdrażania w niemal każdym cywilnym aspekcie w USA. Gdy dojdzie do eksplozji atomowej na dużej wysokości, wygenerowany sygnał EMP dotrze do rozległych obszarów znajdujących się w polu widzenia z punktu detonacji. Taki impuls ma zdolność do wywołania szeroko zakrojonych długotrwałych zniszczeń infrastruktury stanowiącej postawę funkcjonowania amerykańskiego społeczeństwa.
Okazuje się jednak, że dotychczas używano zbyt uproszczonego modelu ryzyka związanego z atakiem EMP. Jak bowiem wykazały najnowsze badania specjalistów z amerykańskiej Służby Geologicznej (USGS) i University of Colorado, oddziaływanie impulsu EMP na sieci energetyczne zależy od rozkładu skał w skorupie ziemskiej.
Główny autor opracowania, geofizyk Jeffrey J. Love z USGS, wyjaśnia, że w wyniku EMP wygenerowanego na dużej wysokości, pojawiają się trzy następujące po sobie rodzaje fal (E1, E2 i E3) o różnym wpływie na systemy elektryczne.
E1 to impuls o wysokiej częstotliwości. To on zniszczy elektronikę konsumencką i to jemu poświęcano dotychczas najwięcej uwagi. Drugi z impulsów, E2, działa podobnie do pioruna. Jego możemy obawiać się najmniej, gdyż sieci energetyczne są w dużej mierze odporne na wyładowania atmosferyczne.
Największe zagrożenie dla linii przesyłowych dostarczających nam prąd stanowi natomiast E3. To część sygnału EMP o najniższej amplitudzie. Jednak jest to impuls najbardziej długotrwały. Może on trwać od 0,1 sekundy do kilkuset sekund. Dlatego też to właśnie on ma potencjał dokonania katastrofalnych zniszczeń, a jego niszcząca moc wynika z interakcji ze skałami w skorupie ziemskiej.
Na poziom ryzyka dla sieci przesyłowych wpływają trzy czynniki. To siła zakłóceń magnetycznych wywoływanych przez EMP, przewodnictwo gruntu otaczającego sieci przesyłowe oraz parametry samych sieci. Dlatego też specjaliści z USGS i University of Colorad, chcąc lepiej poznać to zagadnienie, wykorzystali dane geologiczne z niewielkiego regionu wschodnich Stanów Zjednoczonych, obejmujących fragmenty stanów Arkansas, Missouri, Illinois, Mississippi, Kentucky i Tennessee. Uczeni przez kilkanaście tygodni badali na tych terenach naturalne zmiany pola magnetycznego ziemi oraz mierzyli zmiany pola elektrycznego. Te dwa pomiary dały im informacje o impedancji falowej powierzchni, która jest zależna od właściwości skał. Następnie wykorzystali te dane do obliczenia wpływu na sieci energetyczne E3 EMP wygenerowanego w wyniku detonacji ładunku jądrowego o mocy kilkuset kiloton.
Z obliczeń wynika, że dotychczasowe zagrożenia powodowane przez EMP były źle oceniane. Niedostatecznie bowiem wzięto pod uwagę budowę geologiczną różnych regionów. Problem jest tym poważniejszy, że na negatywne skutki EMP najbardziej narażone są wschodnie tereny Stanów Zjednoczonych, a to właśnie tam znajdują się największe miasta.
Konieczna jest lepsza koordynacja prac pomiędzy specjalistami z różnych dziedzin. Muszą ze sobą współpracować specjaliści od uzbrojenia, naukowcy zajmujący się przestrzenią kosmiczną oraz geofizycy. Dopiero wówczas uzyskamy pełen obraz zagrożeń powodowanych przez impuls elektromagnetyczny i będziemy w stanie opracować środki zapobiegawcze, mówi Love.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie komórki na Ziemi są zbudowane z błon fosfolipidowych. Teraz udało się zaobserwować molekuły fosfolipidów w przestrzeni kosmicznej. Odkrycie to jest kolejną wskazówką potwierdzającą hipotezę, że życie pojawiło się na Ziemi dzięki komponentom z przestrzeni kosmicznej.
Życie na Ziemi pojawiło się ok. 4,4 miliarda lat temu, zaledwie kilkaset lat po formowaniu się Układu Słonecznego. Rodzi się więc pytanie, jak to się stało, że tak szybko pojawiło się wiele złożonych molekuł, niezbędnych do zaistnienia życia. Jedna z możliwych odpowiedzi brzmi: molekuły te już wcześniej istniały w przestrzeni kosmicznej i z niej trafiły na Ziemię.
Dotychczas zaobserwowano w kosmosie prekursory białek – aminokwasy czy prokursury rybonukleotydów, tworzących DNA. Teraz okazało się, że w przestrzeni kosmicznej znajdują się też fosfolipidy.
Victor Rivilla i jego koledzy z Hiszpańskiego Centrum Astrobiologii w Madrycie poinformowali o odkryciu w kosmosie etanoloaminy, ważnego składnika najprostszych fosfolipidów. Ma to olbrzymie znacznie nie tylko dla teorii dotyczących pochodzenia życia na Ziemi, ale również na innych planetach i ich satelitach we wszechświecie, stwierdzają odkrywcy.
Wspomnianą molekułę zaobserwowano podczas analizie światła z międzygwiezdnej chmury molekularnej Sagittarius B2, która znajduje się w odległości zaledwie 390 lat świetlnych od centrum Drogi Mlecznej. Naukowcy od dawna wiedzieli, że jest ona regionem bogatym w molekuły organiczne.
Hiszpanie najpierw przeprowadzili symulacje widma światła, jakie powinna dawać etanoloamina w niskich temperaturach, jakie istnieją w badanej chmurze. Następnie przyjrzeli się Sagittariusowi B2 i rzeczywiście znaleźli w nich odpowiednie widma.
Wcześniej etanoloaminę znaleziono na meteorytach. Uważa się, że mogła na nich powstać w wyniku nietypowych reakcji, do których dochodziło na asteroidzie, z której meteoryt pochodził. Teraz okazuje się, że molekuła ta jest znacznie bardziej rozpowszechniona w przestrzeni kosmicznej niż sądzono.
Rivilla i jego zespół uważają, że etanoloamina mogła znajdować się w mgławicy, z której powstał Układ Słoneczny i to z niej trafiła na Ziemię.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.