Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Komunikacja z łodziami podwodnymi to poważne wyzwanie technologiczne i wojskowe. Patrick Huber, fizyk z Virginia Tech uważa, że problem uda się rozwiązać, wykorzystując do przesyłania informacji... neutrino.

Nowoczesne okręty podwodne mogą całymi tygodniami przebywać w ukryciu na głębokości poniżej 200 metrów. Mają jednak bardzo poważną wadę. Komunikacja z nimi możliwa jest tylko wówczas, gdy znajdują się blisko powierzchni. To naraża okręt na wykrycie i atak wroga.

Problemem jest przesyłanie fal radiowych, które w wodzie rozchodzą się bardzo słabo. Tylko fale o ekstremalnie niskiej częstotliwości (ELF), wynoszącej poniżej 100 herców mogą przebyć większe odległości. Jednak przesyłanie danych z ich wykorzystaniem odbywa się niezwykle powoli, z prędkością zaledwie 1 bita na minutę. Okręty podwodne wykorzystują fale o bardzo niskiej częstotliwości (VLF), dochodzącej do kilku kilkoherców. Informacje można wówczas wysłać z prędkością nawet 50 bitów na sekundę, jednak odległość, jaką są w stanie przebyć fale jest mocno niezadowalająca.

Bardzo interesującą propozycją jest wykorzystanie neutrino, problem jednak w tym, że przenikają one dosłownie przez wszystko, a więc ich wykrycie jest niemal niemożliwe.

Jednak Peter Huber twierdzi, że gdyby udało się z nich skorzystać, prędkość przesyłania danych można by zwiększyć do 100 bitów na sekundę, informacje przebywałyby duże odległości i można by je wysyłać i odbierać nawet w maksymalnym zanurzeniu.

Huber teoretyzuje, że do wysyłania neutrino można wykorzystać już istniejące techniki. W laboratoriach neutrino są tworzone poprzez przyspieszanie mionów do wysokich energii. Gdy miony ulegają rozpadowi, powstają neutrino. Wykrywa się je w procesie odwrotnym, czyli gdy neutrino reagują z materią, powstają miony, które można łatwo wykryć.

Problem w tym, że tego typu eksperymenty można przeprowadzać w specjalnych laboratoriach. Na przykład w Fermi National Accelerator Laboratory przeprowadza się eksperymenty, podczas których wysyła się strumień neutrino do położonego 700 kilometrów dalej kolosalnego wykrywacza mionów nieczynnej kopalni w Minnesocie. Detektor waży 5000 ton i w ciągu dwóch lat pracy wykrył jedynie 730 mionów.

Huber uważa, że przyszłe generacje akceleratorów będą wielokrotnie mniejsze i bardziej poręczne w użyciu. Da się je zatem zastosować np. w bazach wojskowych czy zwykłych budynkach.

Uczony jest bardziej kreatywny, jeśli chodzi o same metody wykrywania mionów. Jego zdaniem można pokryć łódź podwodną rodzajem tapety, działającej jak wykrywacz mionów. W ten sposób uzyskamy duży, cylindryczny detektor mionów o średnicy około 10 i długości 100 metrów. Miony będą wpadały do łodzi z jednej strony i wychodziły z drugiej. Pomiary po obu stronach pozwolą na precyzyjne wykrywanie neutrino.

Naukowiec uważa też, że można wykorzystać promieniowanie Czerenkowa, czyli zjawisko świecenia w materii szybko poruszających się naładowanych cząstek. Takimi cząstkami byłyby miony wędrujące przez wodę w kierunku łodzi podwodnej. Wystarczyłoby "tylko" odfiltrować zakłócenia wywoływane luminescencją organizmów żywych czy światłem słonecznym. Zdaniem Hubnera, w przyszłości nie będzie z tym więĸszych problemów.

Warto tutaj zauważyć, że, o ile pomysły uczonego są warte rozważenia, to zapewniają one jedynie wysyłanie wiadomości do łodzi podwodnej. Komunikacja w drugą stronę wciąż stanowi poważny problem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

A ten fizyk coś konkretnego powiedział czy tylko tak sobie bajał o tapetach na okręcie i że kiedyś będzie łatwo? Tak samo gadają ci od tokamaków. I od teorii strun.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dokładnie - czyste spekulacje rodem ze Star Treka. ;) Równie dobrze można użyć neutrino do komunikacji Ziemia - drugi koniec galaktyki, a i tak obecnie nie potrafimy sensownie ich wychwycić, bo czym jest owe 730 wychwytów mionów/2 lata, jak neutrina słoneczne przenikają nas jak przez sito.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zgadzam się z przedmówcami, toż to bajania. Równie dobrze możemy sobie teoretyzować o łodziach podwodnych napędzanych czarnymi dziurami. Wystarczy zerknąć na dostępne materiały o astronomii neutrinowej i efektywności wykrywania neutrin i odfiltrowywania zakłócających promieniowań. W roli detektora potrzebne są komory gigantycznej wielkości (np. stare kopalnie, co jest wspomniane w artykule) a w roli filtru używa się całej Ziemi (detektor używany jest do rejestrowania neutrin nadlatujących od przeciwnej półkuli).

 

Powodzenia w zmieszczeniu tego na łodzi podwodnej. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites
  Tylko fale o ekstremalnie niskiej częstotliwości (ELF), wynoszącej poniżej 100 herców mogą przebyć większe odległości. Jednak przesyłanie danych z ich wykorzystaniem odbywa się niezwykle powoli, z prędkością zaledwie 1 bita na minutę. 

To nie fizyk tylko jakiś ćwok, 100Hz to 100 okazji na sekundę do przesłania informacji razy 60 sek = 6000 bitów/min a nie jeden bit ( alfabet Morsa jest szybszy).

Share this post


Link to post
Share on other sites

To nie fizyk tylko jakiś ćwok, 100Hz to 100 okazji na sekundę do przesłania informacji razy 60 sek = 6000 bitów/min a nie jeden bit ( alfabet Morsa jest szybszy).

 

A nie sadzisz, ze oni maja na mysli skuteczna komunikacje? Jesli chcesz przeslac kasze to owszem mozesz tak liczyc, ale w tym wypadku wydaje mi sie dochodza jeszcze sumy kontrolne i inne bzdety ulatwiajace detekcje i naprawe bledow. Wydaje mi sie, ze ten 1bit to sktot myslowy. Ale mimo wszystko jednak wydaje mi sie, ze ktos sie machnal w jednostce i ta minuta tu jest zbyt duza.

No ale moge sie mylic.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Co do star trek to torpedy fotonowe też by się na takiej łodzi przydały ;)

 

Co do tej transmisji to coś tu istotnie nie gra.

Jak oni to nadają?  przez minute jest sygnał 100 Hz to jedynka nie ma to 0 ? To chyba jakieś nieporozumienie jest.

Co do kodów korekcyjnych to one nie dają jakiś kosmicznych narzutów.

Share this post


Link to post
Share on other sites

no chyba że tak szyfrują iż słowo mama zajmuje 5minut nadawania. ;)

Do tego przecież mają zegary atomowe które pozwalają na synchronizację transmisji np: jest transmisja w określonym ułamku sekundy to słowo takie (słowo) a w innej to np: nr rozkazu.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Warto dodać, że ELF jest jednokierunkową transmisją (ląd - łodzie podwodne) z racji olbrzymich rozmiarów anten (kilkadziesiąt kilometrów).

 

Błędu wielkiego tam nie ma, ale prędkość transmisji to kilka bitów na minutę: http://www.vlf.it/zevs/zevs.htm (ZEVS to system Rosyjski, Amerykański to Seafarer).

 

Natomiast dla VLF prędkość jest znacznie zaniżona w artykule i faktycznie wynosi 200-300 bitów na sekundę.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jeszcze kilka atomówek na świecie, radio na neutrino, i będziemy mieć bardzo gorące wiadomości w środku nocy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rząd Japonii dał zielone światło budowie Hyper-Kamiokande, największego na świecie wykrywacza neutrin, którego konstrukcja pochłonie 600 milionów dolarów. Gigantyczna instalacja powstanie w specjalnie przygotowanej dlań grocie niedaleko kopalni w miejscowości Kamioka. Pomieści ona 250 000 ton ultraczystej wody. To 5-krotnie więcej niż obecnie używany Super-Kamiokande. Ten z kolei jest następcą 300-tonowego Kamiokande, który działał w latach 1983–1995.
      Dzięki olbrzymim rozmiarom Hyper-K możliwe będzie zarejestrowanie większej liczby neutrin niż dotychczas. Będą one pochodziły z różnych źródeł – z promieniowania kosmicznego, Słońca, supernowych oraz z akceleratora cząstek. Instalacja posłuży też do ewentualnej obserwacji rozpadu protonów. Istnienie takiego zjawiska przewidują niektóre rozszerzenia Modelu Standardowego, jednak dotychczas nie udało się go zarejestrować.
      Budowa wykrywacza ma kosztować 600 milionów dolarów, z czego Japonia pokryje 85%, a resztę sfinansują inne kraje, w tym Wielka Brytania i Kanada. Dodatkowo Japonia wyda 66 milionów dolarów na rozbudowę akceleratora J-PARC. To znajdujące się 300 kilometrów dalej urządzenie będzie źródłem neutrin dla Hyper-K.
      Głównym elementem nowego wykrywacza będzie zbiornik o głębokości 71 i średnicy 68 metrów. Grota, do której trafi, powstanie 8 kilometrów od istniejącej infrastruktury Kamioka, by uniknąć wibracji mogących zakłócić prace przygotowywanego właśnie do uruchomienia wykrywacza fal grawitacyjnych KAGRA.
      Wnętrze zbiornika Hyper-K zostanie wyłożone fotopowielaczami, które będą przechwytywały fotony powstałe w wyniku zderzeń neutrino z atomami w wodzie.
      Hyper-Kamiokande będzie jednym z trzech dużych instalacji służących do wykrywania neutrin, jakie mają ruszyć w nadchodzącej dekadzie. Dwa pozostałe to Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), który ma zacząć pracę w USA w 2025 roku oraz Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), jaki Chiny planują uruchomić w roku 2021.
      Takaaki Kajita, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego, mówi, że naukowcy są podekscytowani możliwościami Hyper-K, który ma pozwalać na badanie różnic w zachowaniu neutrin i antuneutrin. Już w Super-K zauważono istnienie takich różnic, jednak to Hyper-K i DUNE pozwolą na ich bardziej szczegółowe zbadanie. Zaś dzięki temu, że oba detektory będą korzystały z różnej techniki – w DUNE znajdzie się płynny argon a nie woda – będzie można nawzajem sprawdzać uzyskane wyniki.
      Jednak,jak podkreśla Masayuki Nakahata, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego i rzecznik prasowy Super-K, największą nadzieją, jaką pokłada się w Hyper-K jest odkrycie rozpadu protonu.
      Na razie rząd Japonii nie wydał oficjalnego oświadczenia w sprawie budowy Hyper-Kamiokande. Jednak japońscy naukowcy mówią, że właśnie zaproponowano poprawkę budżetową, w ramach której przewidziano pierwszą transzę w wysokości 32 milionów dolarów na rozpoczęcie budowy wykrywacza. Poprawka musi jeszcze zostać zatwierdzona przez parlament, co prawdopodobnie nastąpi w przyszłym miesiącu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jesteśmy coraz bliżej odkrycia masy neutrino. Przez długi czas sądzono, że neutrino ma zerową masę spoczynkową, jednak obecnie wiadomo, że jednak posiada masę. Najnowsze badania wykazały, że masa ta jest nie większa niż 1/500 000 masy elektronu. Udało się bowiem wyznaczyć górną granicę masy neutrino. Wynosi ona 1,1 elektronowolta. To dwukrotnie mniej niż dotychczasowa górna granica masy.
      We wszechświecie są miliardy razy więcej neutrino niż atomów. Zatem nawet jeśli masa każdego z nich jest niewielka, to w sumie mogą stanowić znaczną część masy wszechświata, mówi Christian Weinheimer z Uniwersytetu w Munster.
      Międzynarodowy zespół naukowców analizował rozpad trytu. W jego trakcie dochodzi do jednoczesnej emisji elektronu i neutrino. Mierząc energię emitowanych elektronów naukowcy byli w stanie bardziej precyzyjnie niż dotychczas określić masę neutrino. Jesteśmy dumni i szczęśliwi, stwierdza Weinheimer. Brał on udział w pracach międzynarodowej grupy naukowców, którzy stali za eksperymentem Karlsruhe Tritium Neutrino.
      Na potrzeby badań powstał specjalny spektrometr o wysokości 24 metrów. To bardzo, bardzo ekscytujące. To najbardziej precyzyjny pomiar ze wszystkich, cieszy się Melissa Uchida z University of Cambridge. Jej zdaniem istnieje szansa, że w ciągu kilku najbliższych lat poznamy masę neutrino. W końcu będziemy w stanie ułożyć puzzle dotyczące powstania wszechświata, dodaje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimatyczne mogą w wielu miejscach na świecie zmniejszyć zdolność gleby do absorbowania wody, twierdzą naukowcy z Rutgers University. To zaś będzie miało negatywny wpływ na zasoby wód gruntowych, produkcję i bezpieczeństwo żywności, odpływ wód po opadach, bioróżnorodność i ekosystemy.
      Wskutek zmian klimatu na całym świecie zmieniają się wzorce opadów i inne czynniki środowiskowe, uzyskane przez nas wyniki sugerują, że w wielu miejscach na świecie może dość szybko dojść do znacznej zmiany sposobu interakcji wody z glebą, mówi współautor badań Daniel Giménez. Sądzimy, że należy badać kierunek, wielkość i tempo tych zmian i włączyć je w modele klimatyczne. Uczony dodaje, że obecność wody w glebie jest niezbędna, by ta mogła przechowywać węgiel, jej brak powoduje uwalnianie węgla do atmosfery.
      W ubiegłym roku w Nature ukazał się artykuł autorstwa Giméneza, w którym naukowiec wykazał, że regionalne wzrosty opadów mogą prowadzić do mniejszego przesądzania wody, większego jej spływu po powierzchni, erozji oraz większego ryzyka powodzi. Badania wykazały, że przenikanie wody do gleby może zmienić się już w ciągu 1-2 dekad zwiększonych opadów. Jeśli zaś mniej wody będzie wsiąkało w glebę, mniej będzie dostępne dla roślin i zmniejszy się parowanie.
      Naukowcy z Rutgers University od 25 lat prowadzą badania w Kansas, w ramach których zraszają glebę na prerii. W tym czasie odkryli, że zwiększenie opadów o 35% prowadzi do zmniejszenia tempa wsiąkania wody w glebę o 21–35 procent i jedynie do niewielkiego zwiększenia retencji wody.
      Największe zmiany zostały przez naukowców powiązane ze zmianami w porach w glebie. Duże pory przechwytują wodę, z której korzystają rośliny i mikroorganizmy, co prowadzi do zwiększonej aktywności biologicznej, poprawia obieg składników odżywczych w glebie i zmniejsza erozję.
      Gdy jednak dochodzi do zwiększenia opadów, rośliny mają grubsze korzenie, które mogą zatykać pory, a to z kolei powoduje, że gleba słabiej się poszerza i kurczy gdy wody jest więcej lub mniej.
      W kolejnym etapie badań naukowcy chcą dokładnie opisać mechanizm zaobserwowanych zmian, by móc ekstrapolować wyniki badań z Kansas na inne regiony świata i określić, w jaki sposób zmiany opadów wpłyną na gleby i ekosystemy.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Oczyszczanie wody z rozpuszczalników organicznych, takich jak trichloroetylen (TRI), to nic nowego. Ale znalezienie metody, która takie zanieczyszczenia rzeczywiście neutralizuje, a nie tylko przesuwa w inne miejsce, to już wyczyn. Zespół pod kierunkiem dr hab. Anny Śrębowatej opracował metodę katalitycznego wodorooczyszczania, czyli przekształcania TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Dzięki naukowcom z IChF PAN woda, nie tylko w naszych kranach, ale też w rzekach, może być czystsza i bezpieczniejsza dla zdrowia.
      Czysta woda to skarb, a zarazem dobro coraz trudniej dostępne. Rozmaite zanieczyszczenia są powszechne, a część z nich niezwykle trudno usunąć. Do takich zanieczyszczeń należy trichloroetylen (w Polsce oznaczany akronimem TRI). Ten organiczny rozpuszczalnik był powszechnie stosowany np. w syntezach organicznych, pralniach chemicznych oraz do przemysłowego odtłuszczania metali w procesie ich obróbki. Ze względu na szkodliwość od 2016 r. jego użycie zostało oficjalnie zakazane. Jednakże biorąc pod uwagę trwałość, może on jeszcze przez wiele lat występować zarówno w wodzie, jak i glebie – wyjaśnia Emil Kowalewski z zespołu, który opracował nowatorską metodę oczyszczania wody z tego związku. Projekt jest częścią globalnego trendu skoncentrowanego na ochronie zasobów wodnych. Prowadzone badania mogą być interesujące dla przemysłu, stać się potencjalnym punktem wyjścia do opracowania nowatorskich systemów oczyszczania wody. Dlaczego?
      Dzisiejsze oczyszczalnie ścieków to systemy składające się z wielu procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych, ale efektywnie eliminują głównie konwencjonalne zanieczyszczenia. Inne przy odpowiednio wysokich stężeniach mogą pozostawać w wodzie. Tymczasem trichloroetylenu nie powinno być w niej wcale, ze względu na to, że jest mutagenny, kancerogenny, teratogenny, a do tego niezwykle trwały. Kumuluje się i zostaje na dnie zbiorników, a że jego rozpuszczalność w wodzie jest bardzo słaba, może szkodzić jeszcze przez wiele lat.
      Dziś z takimi związkami radzimy sobie, głównie przeprowadzając ich sorpcję. Jednakże w ten sposób jedynie przenosimy zagrożenie z miejsca na miejsce. Atrakcyjnym rozwiązaniem wydaje się katalityczne wodorooczyszczanie, czyli przekształcanie TRI w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory. Aby w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w tej metodzie, trzeba było jednak opracować wydajny, stabilny i tani katalizator -mówi dr hab. Anna Śrębowata, profesor IChF.
      Wcześniej przeprowadzaliśmy badania z katalizatorami palladowymi. Były skuteczne, ale kosztowne - uśmiecha się Emil Kowalewski. Nowe katalizatory niklowe, opracowane w IChF PAN, pozwalają w tani i efektywny sposób prowadzić proces oczyszczania wody w trybie przepływowym, a przy tym są proste w syntezie. Wykorzystując katalizator, w którym nanocząstki niklu o średnicy ok. 20 nm osadzamy na powierzchni węgla aktywnego, łączymy właściwości sorpcyjne węgla i aktywność katalityczną niklu - wyjaśnia dr Kowalewski. W swoich badaniach naukowcy z IChF PAN wykazali ponadto, że nanocząstki niklu osadzone na węglu aktywnym o częściowo uporządkowanej strukturze wykazują wyższą aktywność i stabilność niż analogiczny katalizator oparty na nośniku o strukturze amorficznej.
      Naukowcy są jednak najbardziej dumni z innowacyjnego elementu swoich badań: technologii przepływowej. Dzięki niej można optymalizować parametry procesu, zmniejszyć ilość odpadów, a przy tym wykorzystywać katalizatory, które w reaktorach okresowych (czyli takich, gdzie jednorazowo oczyszcza się określoną partię produktu) były nieefektywne lub wręcz nieskuteczne. Tak było z naszym katalizatorem niklowym - opowiada dr Kowalewski. Bez technologii przepływowej jego zdolności do utylizowania TRI szybko spadały, katalizator ulegał zatruciu. W reaktorze przepływowym nawet po 25 godzinach nie obserwowaliśmy spadku aktywności, choć prowadziliśmy badania na stężeniach około 8000 razy przekraczających polskie normy jego zawartości w wodzie pitnej.
      Gdzie można wykorzystać nowatorską metodę? Przede wszystkim w stacjach uzdatniania wody i oczyszczalniach ścieków. Tam, gdzie chcemy, żeby woda trafiająca do "końcowego odbiorcy", niezależnie czy jest to użytkownik wody z kranu, czy pływająca w rzece ryba, była czysta.
      A co zrobić z produktami reakcji wodorooczyszczania wody z trichloroetylenu? Powstającymi związkami są węglowodory, głównie etylen. Nie powstaje go jednak na tyle dużo, by wystarczyło na dojrzewalnię bananów - uśmiecha się półżartem naukowiec. Po prostu się ulotni...

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Hiszpanii powstała woda o smaku wina, która pozwala konsumentom cieszyć się wybornym smakiem bez ryzyka upojenia alkoholowego. Vida Gallaecia to efekt 2-letniej współpracy między Bodega Líquido Gallaecia i Narodowym Komitetem Badań Naukowych (Consejo Superior de Investigaciones Científicas, CSIC).
      Ponoć finalny produkt smakuje jak wino, ale nie zawiera alkoholu i jest niskokaloryczny. Receptura to, oczywiście, tajemnica. Wiadomo tylko tyle, że wykorzystuje się flawonole z winogron i wytłoczyn po produkcji wina.
      Woda jest wzbogacana flawonolami z winogron i resztek po produkcji wina Godello. [Zdecydowaliśmy się na to, bo] wiele badań powiązało spożycie flawonoli z korzyściami dla zdrowia. Mają one, na przykład, pozytywny wpływ na cukrzycę. [Trudno się zresztą dziwić, gdyż] działają przeciwutleniająco, antybakteryjnie i kardioochronnie - podkreśla dr Carmen Martínez z Misión Biológica de Salcedo (CSIC).
      Vida Gallaecia jest wzbogacana smakami białego (Godello) i czerwonego szczepu winogron (Mencia, jaen). Sama woda pochodzi z galicyjskich źródeł.
      Produkt miał niedawno swoją premierę. Teraz Bodega Líquido Gallaecia szuka partnerów handlowych. Niedługo wodę o smaku wina będzie można kupić w Hiszpanii, ale ponoć winiarze widzą największy potencjał w rynku japońskim.
      Z bodegą kontaktowały się też pewne linie lotnicze, które chciałyby serwować napój w swoich maszynach.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...