22.02.13, Пт, 17:48, Мск

Специалисты Научно-исследовательского центра им. Эймса, НАСА, разрабатывают новый тип оптической системы, которая позволит рассмотреть далекие планеты. В настоящее время космические и наземные телескопы обнаружили признаки существования тысяч экзопланет, однако сделать их фотографии пока невозможно. Так называемая прямая визуализация, то есть непосредственное наблюдение диска планеты, требует совершенно новых мощнейших оптических систем. Именно такой прибор разрабатывают в НАСА.

Речь идет о технологии фазоиндуцированной амплитудной аподизации или PIAA. Данная технология позволит впервые получить фотографии экзопланет. Трудности с получением таких снимков возникают из-за яркого блеска звезды, которая вызывает дифракцию и блики, скрывающие планету от удаленного наблюдателя. Здесь как нельзя кстати особый вид астрономического прибора – коронограф, который блокирует свет звезды. Изначально коронографы были изобретены для наблюдения за внешней газовой оболочкой Солнца, которую трудно рассмотреть, если не закрыть ярчайший диск звезды. PIAA является особенно мощным типом коронографа, который существенно расширит возможности астрономов.


Устройство PIAA преобразует световой поток с телескопа в четкое сверхконтрастное изображение, что позволит сфотографировать далекие планеты, среди которых могут быть и обитаемые

Устройство PIAA оснащено особой системой деформируемого зеркала, которая исправляет неизбежные дефекты оптики телескопа. Это позволяет новому коронографу свести аберрации практически к нулю, что необходимо для наблюдения далеких планет.

Для устранения искажений PIAA имеет сеть из 1024 микроприводов, которые с высокими точностью и скоростью меняют форму поверхности зеркала. В доли секунды приводы в определенных местах формируют на зеркале крошечные неровности, которые компенсируют аберрации и создают качественное изображение. Качество работы PIAA настолько высоко, что оптические искажения на выходе не поддаются измерению, то есть по-сути – это идеальная картинка.

Хотя PIAA пока еще находится в разработке, новое устройство уже планируют использовать как на маленьких, так и на больших телескопах. В частности кандидатами на установку являются небольшой космический телескоп-охотник за экзопланетами EXCEDE и крупный инфракрасный космический телескоп WFIRST. Их запуск планируется осуществить в ближайшие десятилетия. Не исключено, что миссия WFIRST будет осуществлена с помощью двух бывших военных телескопов AFTA с зеркалами 2,4 м. В любом случае, ученые НАСА уверены, что в 2030-х годах уже будут обследованы сотни ближайших к нам звезд. Не исключено, что среди них будет немалое количество обитаемых миров.

CNews

текст: Георгий Орлов /Infox.ru
опубликовано 1 мар ‘13 16:03

Ученые Массачусетского технологического института (MIT) ведут разработку технологии четырехмерной печати и соответствующего 4D-принтера. Это новый виток эволюции современных 3D-принтеров, широкое применение которых из-за дороговизны в ближайшее время не предвидится.

Над созданием 4D-принтера работает архитектор и ученый Скайлар Тиббитс (Skylar Tibbits) со своими коллегами из MIT. О своем новом проекте он рассказал на конференции TED в Лос-Анджелесе, раскрыв основные его принципы. Как сообщает Dvice.com, отличием 4D-принтера от трехмерного является наличие у «распечатываемых» объектов функции «самостоятельной сборки». Примером использования новой технологии является печать в труднодоступных местах, например, в узких подземных трубах, словом, там, где очень мало свободного пространства. Заглядывая в будущее, Скайлар Тиббитс видит начало эру самосборной мебели из ультрасовременных, прочных и недорогих материалов.

Продолжая раскрывать секреты своей новой разработки, ученый рассказал, что 4D-принтер является сильно модифицированной версией промышленного 3D-принтера, умеющего печатать из многослойных материалов. Одним из основных компонентов, используемых при печати, является вода: исходные материалы поглощают ее, и та превращается в источник энергии для их трансформации — расширяет, сгибает или даже скручивает готовый объект в нужных местах. Эксперты полагают, что этот способ печати позволит генерировать практически все — от детских игрушек до жилых или офисных зданий.

Техническая реализация технологии четырехмерной печати вполне возможна и на текущем этапе развития 3D-принтеров, утверждают разработчики. В этом уверены сотрудники компании Autodesk, принимавшие участие в создании данного проекта и отвечавшие за программную его часть. Тем не менее, когда 4D-печать будет коммерциализирована, пока неизвестно.

текст: Александр Храмов/Infox.ru
опубликовано 12 мар ‘13 12:55

Собственная «иммунная система» поможет интегральным схемам самостоятельно ликвидировать неисправности, включая отказ транзисторов и перебои с питанием. Автоматический ремонт микрочипа занимает всего 1-2 секунды.

Описание разработки, созданной американскими специалистами из Калифорнийского технологического института, опубликовано в журнале IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques.

Сегодня в электронных устройствах используются микрочипы, которые становятся полностью неработоспособными даже из-за одной неисправности. Инженеры смогли решить эту проблему, разработав особую систему датчиков, встроенных в чип и постоянно отслеживающих температуру, мощность, силу току и напряжение всех его компонентов.

Эта «иммунная система» замкнута на особый модуль ASIC, также расположенный на интегральной схеме. В случае повреждения одного или нескольких компонентов модуль формирует компенсирующие цепи. При этом ASIC «чинит» микрочип самостоятельно, а не на базе заранее написанных алгоритмов.

«Каждый чип включает в себя более 100 тысяч транзисторов, и мы не может заранее предсказать, какой из них выйдет из строя, так что система сама должна находить оптимальное решение», -- пояснил Стивен Бауерс, один из разработчиков. Изобретение было опробовано на чипах-усилителях мощности, использующихся в аудиотехнике и других типах устройств.

Ученые искусственно вносили неисправности в работу чипа при помощи мощного лазера. «Мы буквально уничтожали половину усилителя и испаряли лазером его транзисторы, однако он практически полностью восстанавливал свою работоспособность», -- рассказал профессор Али Хаджимири, соавтор работы.

19.03.13, Вт, 08:43, Мск

Как известно, углерод и кислород составляют основу жизни на Земле. Однако согласно исследованию физиков из Государственного университета Северной Каролины, эти ключевые элементы были практически на грани небытия.

Ученые изучали условия, необходимые для формирования кислорода и углерода. Они образуются в процессе горения гелия внутри гигантских красных звезд. При этом углерод-12, один из важнейших элементов, из которого мы буквально и состоим, формируется только, когда три альфа-частицы, или ядра гелия-4, взаимодействуют очень специфическим образом.

Ключом к образованию является возбужденное состояние углерода-12, известное как состояние Хойла. Оно имеет очень конкретную энергию - около 379 кэВ (379 000 электрон-вольт), это выше энергии трех альфа-частиц. В свою очередь кислород образуется в результате взаимодействия альфа-частиц и углерода.

Ученым удалось смоделировать на компьютере состояние Хойла и исследовать взаимодействие протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны состоят из элементарных частиц, называемых кварками. Масса кварков является одним из основных параметров в природе и влияет на характеристики других частиц. Новые расчеты показали, что даже крошечное изменение в массе кварков меняет энергию состояния Хойла и, в свою очередь, влияет на формирование углерода и кислорода.

Получается, что масса кварка и состояние Хойла является ключевыми для образования жизни, подобной нашей. Если бы, например, энергия состояния Хойла была 479 кэВ или еще выше энергии трех альфа-частиц, то во Вселенной было бы слишком мало углерода, и жизнь на Земле никогда бы не возникла.

Что касается кислорода, то энергия состояния Хойла на уровне 279 кэВ привела бы к более раннему превращению гелия в углерод. Из-за этого углерода было бы в избытке, но звезды были бы холоднее и производили намного меньше кислорода. Ученые подводят итог: если бы масса кварков колебалась в пределах 2-3%, то в нашей Вселенной были бы проблемы с углеродом и кислородом. Так что нам крупно повезло, что физические параметры кварков «уложились» в эти узкие рамки и подарили нам жизнь.

CNews

источник: AP Photo/Bezos Expeditions

Основатель Amazon поднял со дна океана двигатели ракеты Сатурн-5

текст: Георгий Орлов /Infox.ru
опубликовано 21 мар ‘13 18:23

Двигатели ракеты Сатурн-5, в 1969 году доставившей на орбиту Земли корабль Аполлон-11 с Нилом Армстронгом на борту, были подняты со дня атлантического океана, где они пролежали почти 45 лет. Находка имеет большое историческое значение, так как именно благодаря этим двигателем человек впервые ступил на поверхность Луны.

Если быть точным, то, что нашли на дне Атлантического океана участники экспедиции, сложно назвать двигателями — за практически полвека пребывания на глубине 4,3 километров они превратились в ржавые останки. Однако соленая вода все-таки не полностью уничтожила их — как сообщает портал Gizmag со ссылкой на тех, кто принимал участие в вызволении двигателей из океанической тюрьмы, из найденных фрагментов можно собрать два полноценных двигателя.

Экспедиция была сформирована и осуществлена Джефом Безосом (Jeff Bezos), основателем крупной интернет-компании Amazon. Подготовка к экспедиции длилась около года — отсчет ведется со дня, когда Джефф Безос заявил о своем желании достать двигатели с маркировкой F-1 со дна Атлантического океана. На ракеты типа Сатурн устанавливалось по пять таких моторов.

Двигатель F-1 имеет очень важное значение для всей аэрокосмической индустрии в масштабах всего мира. Даже спустя так много лет он считается одним из самых мощных однокамерных жидкостных ракетных двигателей. Комплекс из пяти таких моторов был рассчитан приблизительно на 150 секунд работы, но этого было достаточно для того, чтобы поднять ракету Сатурн-5 на высоту 58 километров. Они развивали скорость свыше 9600 км/ч. Разработкой F-1 занималась аэрокосмическая компания Rocketdyne.

Процесс поднятия двигателей Сатурна-5 на поверхность оказался очень сложным. Для поиска всех компонентов была создана специальная трехмерная карта океанского дна, а извлечение останков происходило при помощи дистанционно управляемых подводных аппаратов (ROV). Трудностей была масса — пилотам ROV приходилось следить затем, чтобы не разрушить изрядно потрепанные водой и временем двигатели, а также буквально откапывать их из ила и контролировать тросы питания ROV и оптические кабели, чтобы они не оборвались и не спутались.

Восстановлением ракетных двигателей займутся соответствующие специалисты, в том числе и некоторые сотрудники NASA. Джефф Безос тоже примет участие в этом. Пока неясно, как много времени потребуется на их приведение в рабочее состояние. Эксперты полагают, что после восстановления двигатели будут выставлены в музее на всеобщее обозрение.

Александр Поляков источник: Princeton University

кст: /Infox.ru
опубликовано 21 мар ‘13 06:33

Лауреатом самой крупной в мире научной премии Fundamental Physics Prize, учрежденной российским бизнесменом и бывшим физиком Юрием Мильнером, стал выходец из России, сотрудник Принстонского университета Александр Поляков.

Премия за достижения в области фундаментальной физики, размер которой составляет 3 миллиона долларов, была учреждена в конце июля 2012 года одним из основателей Mail.Ru Group и фонда DST, бывшим сотрудником Физического института имени Лебедева (ФИАН) Юрием Мильнером.

Поляков был избран лауреатом главной премии из числа пяти победителей в номинации «Передовая линия физики». Помимо Полякова в 2013 году ими стали Чарльз Кейн (Charles Kane), Лауренс Моленкамп (Laurens Molenkamp), Шоучэн Чжан (Shoucheng Zhang) — за теоретическое предсказание и экспериментальное открытие топологических изоляторов, а также Джозеф Полчинский (Joseph Polchinski) - за вклад в квантовую теорию поля и теорию струн. Все они, кроме Полякова, получат по 300 тысяч долларов.

Сам Поляков, бывший сотрудник Института теоретической физики им. Ландау, отмеченный за открытия в сфере теории поля и теории струн, магнитных монополей и другие достижения, получит 3 миллиона долларов - вдвое больше, чем нынешний размер самой престижной научной премии - Нобелевской, которая составляет около 1,2 миллиона долларов, передает РИА Новости.

Церемония объявления лауреата премии, которая проходит в штаб-квартире Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве, транслировалась на интернет-сайте ЦЕРНа. В ходе церемонии также были вручены награды лауреатам премии в номинации «новые горизонты», а также двух специальных премий по фундаментальной физике - Стивену Хокингу (Stephen Hawking) и семи учеными, руководившими экспериментами на Большом адронном коллайдере, в результате которых был открыт бозон Хиггса. Вел церемонию актер и режиссер Морган Фримен, кроме того, для гостей играл на рояле пианист Денис Мацуев.

22.03.13, Пт, 09:21, Мск

Ученые из Университета Иоганна Гутенберга и Института исследований полимеров Макса Планка создали новый синтетический материал, который состоит на 90% из минералов, но при этом он очень гибкий. Новый гибрид по структуре похож на природные каркасы морских губок.

В природе каркас губок состоит из набора минеральных веществ, которые делают его очень жестким и хрупким, как фарфор. Состоит этот каркас из микроскопических цилиндрических образвоаний – спикул. Эти спикулы впоследствии собираются в сложнейшие структуры, которые даже послужили прототипами некоторых каркасов для небоскребов.

[highslide]http://filearchive.cnews.ru/img/reviews/2013/03/22/22_kost.jpg[/highslide]
Искусственная трубка из карбоната кальция обладает, казалось бы, невозможным сочетанием свойств: прочностью, присущей минеральным структурам, и гибкостью резины

Созданный немецкими учеными искусственный аналог также изготовлен из натурального материала, карбоната кальция, но при этом обладает удивительной гибкостью. Синтетическую кальцитную структуру можно сгибать, как резину, хоть буквой П – никаких следов разрыва не наблюдается. Это качество может пригодиться, например, в протезировании. Кроме того, очень жесткий, прочный, но гибкий материал может оказаться полезен в производстве бронежилетов.

Добиться невероятной гибкости материала, в основном состоящего из минерала, удалось благодаря добавлению большого количества органического вещества – его в искусственном материале примерно в 10 раз больше, чем в натуральном. Ученые вырастили в лаборатории искусственный каркас морской губки, состоящий из кальцита (CaCO3) и силикатеина. Последний представляет собой белок из кремнистых губок, который в природе является катализатором процесса образования диоксида кремния.

Силикатеин использовали для управления ростом кальцитного каркаса. В результате за 6 месяцев из аморфного материала удалось вырастить трубку минерального каркаса, состоящую из нанокристаллов кальцита. Спикулы в этом каркасе имели крайне малые габариты: 10-300 микрометров в длину и диаметр 5-10 микрометров.

Интересно, что искусственная структура обладает светопроводящим свойством, как оптоволокно, причем это свойство сохраняется даже при сгибании.

CNews

25.03.13, Пн, 18:48, Мск

Сингапурские ученые разрабатывают многоцелевой материал, который сможет решить многие современные проблемы из разных областей.

Новый материал, который демонстрируют сингапурские ученые из Наньянского технологического университета, будет генерировать водород, производить чистую воду и даже генерировать электричество. Он также может применяться в качестве мембраны для опреснения воды, извлечения энергии из соленых отходов, использоваться в основе гибкой солнечной панели, а также удвоить срок службы литий-ионных батарей. Более того, он убивает бактерии и, например, может стать основой для нового типа антибактериальных повязок.

Добиться столь выдающихся результатов ученые планируют с помощью революционного наноматериала на основе диоксида титана (TiO2). Этот материал создается путем сворачивания кристаллов диоксида титана в особые нановолокна, которые в свою очередь легко превращаются в особую мембрану. Эта похожая на фольгу мембрана может включать в себя различные вещества, например олово, цинк, медь, углерод, что дает возможность создавать материалы с различными функциями.

Диоксид титана является дешевым и широко распространенным материалом, обладающим рядом полезных свойств, например фотокаталитическим или гидрофильным (может связываться с водой).

Первоначально сигнапурские ученые планировали использовать диоксид титана для очистки сточных вод, поскольку в Сингапуре наблюдается дефицит чистой пресной воды. Для этой цели диоксид титана подходит идеально, поскольку он препятствует росту бактерий, которые загрязняют обычные фильтры. В ходе разработок ученые также обнаружили, что диоксид титана расщепляет сточные воды на водород и кислород под действием солнечного света и одновременно производит чистую воду. Такая, бесспорно полезная многофункциональность, до сих пор наблюдалась только у дорогостоящей платины.

Сингапурцам удалось создать особый материал на основе TiO2, который при очень небольшом количестве наноматериалов (0,5 грамма нановолокон диоксида титана с окисью меди) может генерировать 1,53 мл водорода в час при погружении в бак с 1 л сточных вод. Это в 3 раза больше водорода, чем в тех же условиях генерирует катализатор из платины.

По расчетам ученых, в зависимости от типа сточных вод новый материал может производить до 200 миллилитров водорода в час. Разумеется, при больших количествах материала и объемах сточных вод производство водорода увеличится. При этом мембрана из нового материала имеет гидрофильные свойства, то есть легко пропускает воду, но задерживает загрязнения.

Но и это еще не все: из нового материала можно изготавливать эффективные гибкие солнечные панели и аноды для литий-ионных аккумуляторов, в последнем случае емкость вырастает в 3 раза.

CNews

26.03.13, Вт, 09:51, Мск

Ученые из Университета Чжэцзян в Ханчжоу объявили о создании материала легче воздуха. Для него уже придумывают десятки применений: от дирижаблестроения до чистки окружающей среды.

Новый материал, названый графеновый аэрогель, весит всего 0,16 миллиграмма на кубический сантиметр, то есть более чем 6 раз легче воздуха аналогичного объема. Таким образом, весовая плотность нового пористого материала ниже, чем у воздуха при атмосферном давлении, и всего в 2 раза выше плотности водорода.


Новый графеновый аэрогель может быстро и эффективно впитывать нефть и другие загрязнители. К тому же благодаря невероятно малой удельной массе он может найти применение в различных областях

Есть у аэрогеля и другое важное достоинство: способность поглощать большие объемы масел различного происхождения, например нефти. Это позволяет использовать аэрогель для ликвидации последствий разливов нефти, а также для очистки воды и воздуха.

Современные абсорбенты могут поглотить нефти в 10 раз больше своего веса – и это считается хорошим показателем. Китайский графеновый аэрогель намного эффективнее и может впитать нефти в 900 раз больше своего веса. При этом аэрогель поглощает органические вещества очень быстро: 1 грамм аэрогеля может поглотить 68,8 грамма органики в секунду.

Новый аэрогель производится с использованием технологии лиофилизации, которая удаляет влагу из углеродных нанотрубок, но при этом сохраняет их форму. В результате получается самый легкий в мире материал: под весом его куска размером с кофейную чашку не шелохнется даже травинка.

Помимо очистки, новый аэрогель может найти применение в самых различных областях, особенно в аэрокосмической отрасли и медицине.

CNews

26.03.13, Вт, 10:55, Мск

Как показали последние исследования, ученые серьезно ошибались насчет количества углерода, которое способен поглотить планктон. Оказывается, в определенных регионах океана это значение почти в 2 раза больше, чем считалось ранее. Таким образом, современную модель поведения углекислоты в мировом океане следует пересмотреть.

Согласно масштабному исследованию ученых из Калифорнийского университета в Ирвине, триллионы микроскопических организмов, таких как Prochlorococcus, обитающих в теплых водах океана, поглощают удивительно большое количество углерода.

Исследователи фактически опровергли незыблемый десятилетиями научный принцип, так называемое соотношение Редфилда. Названный в честь знаменитого океанографа Альфреда Редфилда, данный принцип гласит, что планктон и материалы, которые он выделяет, на всех глубинах содержат одинаковое отношение углерода, азота и фосфора (106:16:1). В общем-то это звучит странно даже для начинающего садовода, который отлично знает, что состав почвы отличается на разных глубинах. Новое исследование дало понять, что то же касается и мирового океана.

Авторы исследования обнаружили резко различные соотношения веществ в разных регионах океана, при этом широта оказалась важнее глубины. В частности, ученые обнаружили гораздо более высокий уровень углерода в теплых, богатых пищей регионах океана (195:28:1). В свою очередь, в отличие от экваториальных зон, в приполярных углерода меньше (78:13:1).

"Соотношение Редфилда до сих пор было центральным принципом в биологии и химии океана, - говорит ведущий автор исследования доцент Адам Мартини. - Тем не менее, мы четко видим, что соотношение питательных веществ в планктоне не является постоянным, а значит от соотношения Редфилда следует отказаться".

Таким образом, ученым необходимо пересмотреть современные модели химии океана. Это окажет серьезное влияние на разные сферы современной науки: от моделирования отдельных экосистем до прогнозирования последствий глобального потепления.

Данные для исследования были собраны учеными из Калифорнийского университета в Ирвине в ходе 7 экспедиций в Беринговом море, Северной Атлантике, Карибском море и др. Также использовалось сложнейшее оборудование стоимостью 1 млн долл., которое сортировало клетки на молекулярном уровне. Кроме того, данные сопоставили с результатами других 18 исследований.

CNews