Образовательный блог МТИ

Специалисты НАСА заставили работать "невозможный" двигатель, который в будущем может навсегда изменить область космической техники

До последнего времени ученые-физики со всего мира относились весьма скептически к Роджеру Шауэру (Roger Shawyer) и его изобретению. Причиной скептицизма являлось то, что принципы работы изобретенного Шауэром "невозможного" двигателя EmDrive идут вразрез с принципами классической механики. Тем не менее, новый вариант двигателя EmDrive, который получил название Quantum Vacuum Plasma Thruster, изготовленный специалистами НАСА, работает, хотя ученые еще не могут объяснить почему и как он это делает.
Устройство двигателя Шауэра достаточно просто. Он обеспечивает тягу при помощи специализированных микроволновых генераторов, излучающих волны в замкнутое изолированное пространство. Микроволновое излучение генерируется исключительно за счет электрической энергии, что позволит питать двигатель EmDrive от солнечных батарей, от термоэлектрических радиоизотопных генераторов или от миниатюрных ядерных реакторов. Для работы двигателя не требуется никакого топлива или рабочей массы, он будет работать до тех пор, пока элементы его конструкции физически не выйдут из строя.
 
 
Однако, как это часто бывает в науке, неизвестное и неизведанное всегда вызывает волну недоверия. В теории двигатель EmDrive не должен работать вообще и это стало причиной того, что на эту идею никто не обратил своего внимания, никто, кроме китайских ученых. Эта группа ученых в 2009 году изготовила свой опытный образец двигателя EmDrive, который работал и обеспечивал тягу в 720 миллиньютонов, чего вполне достаточно для обеспечения движения небольшого спутника. Тем не менее, все научное сообщество посчитало достижение китайских ученых "уткой".
 
А недавно, ученый Гуидо Фетта (Guido Fetta) и группа исследователей из подразделения НАСА Eagleworks, которое возглавляет доктор Гарольд "Сонни" Вайт (Harold "Sonny" White) и которое работает в направлении исследований нетрадиционных источников силы тяги, опубликовали работу, в которой они описали двигатель, построенный на принципах двигателя Роджера Шауэра, который действительно работает. Правда, сила тяги, вырабатываемая эти двигателем не столь велика, как то, чего удалось добиться китайским ученым, и составляет всего 30-50 микроньютонов.
 
"Результаты наших испытаний показывают что устройство, имеющее замкнутый рабочий объем, представляющий собой резонансную полость, является новым типом электрического двигателя. Сила тяги, создаваемая этим двигателем, не имеет отношения ни к одной фундаментальной силе или известному электромагнитному явлению. То, что заставляет этот двигатель работать, мы можем описать термином "взаимодействие квантовой виртуальной плазмы в вакууме", что, в общем-то, абсолютно не проясняет суть наблюдаемых нами эффектов" - пишут ученые.
 
Несмотря на то, что двигатель EmDrive нарушает Закон сохранения количества движения Ньютона, факты - это упрямая вещь и нельзя просто отмахнуться от того, что такие двигатели начали работать у двух независимых групп ученых. С другой стороны, эти обе группы могли случайно допустить одну и ту же ошибку. Теперь остается надеяться, что новые факты заставят обратить внимание других групп ученых на двигатели EmDrive, которые проведут свои собственные исследования и эксперименты, результаты которых смогут подтвердить или опровергнуть правоту Роджера Шауэра.

Путешествие в космос длинной в 10 лет

После долгого, более  чем 10-летнего полета в Солнечной системе, космический аппарат ESA «Розетта» приближается к конечной цели своего путешествия – комете Чурюмова-Герасименко (67P/C-G).
Стартовав в марте 2004 года с космодром Куру во французской Гвиане, «Розетта» прошла путь более 6 млрд км, совершив при этом три облета Земли и Марса, и пролетев попутно мимо двух астероидов. 
 
Всего несколько тысяч километров отделяет в настоящее время аппарат от «хвостатой космической странницы». Уже  6 августа 2014 года космический аппарат, в соответствии с расчетами космической баллистики, выйдет в окрестности непосредственной близости своей цели, и начнется новый и весьма ответственный этап всего космического путешествия. 
 
 
После включения двигательной установки космический аппарат совершит маневр торможения и будет переведен на эллиптическую орбиту  сопровождения кометы в процессе ее орбитального движения  полета в сторону нашего светила. Это позволит начать довольно длительный этап  дистанционного изучения характеристик ядра кометы и ее комы, картографирования поверхности кометы Чурюмова-Герасименко и, что весьма важно, выбора места посадки отделяемого от аппарата спускаемого модуля «Фила» (Philae), предназначенного для непосредственного исследования ядра кометы и его окружения в районе посадки.
 
По планам разработчиков проекта этот этап дистанционного исследования кометы должен продлиться до ноября 2014 года.  В этот период на основе детального изучения поверхности ядра кометы из всех альтернативных вариантов  учеными и специалистами, ответственными за проведение мягкой посадки спускаемого модуля, будет выбран наиболее приемлемый вариант места посадки аппарата на поверхности ядра во многом загадочной еще кометы.
 
Однако весьма вероятно, что этот выбор станет непростой задачей  для команды, обеспечивающей проведение  этой уникальной кометной миссии.
Полученные с борта космического аппарата снимки ядра кометы еще в середине июля  выявили довольно необычную – сдвоенную – форму ее поверхности   с глубокой ложбиной посредине. (Это позволило одному из руководителей миссии  сравнить форму ядра кометы с…  контурами «резиновой уточки»). Впрочем, как могут убедиться наши читатели, фантазии сравнения таких объектов не ограничивается формами детских игрушек… 
 
Если все пойдет по плану, «Розетта»  совершит мягкую посадку на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко, что позволит впервые осуществить непосредственное исследование вещества ядра кометы приповерхностного слоя, а также   поверхности ядра кометы в районе посадки  с помощью исследовательских инструментов модуля «Фила». 
 
После этого предстоит захватывающий этап путешествия «верхом на комете», приближающейся по своей орбите с нарастающей скоростью к Солнцу.  По планам разработчиков этот этап миссии может продлиться  не менее года, при этом вся собранная научная информация будет передаваться на борт орбитального аппарата и далее пересылаться на Землю. 
 
 

Графеновые нити связали сверхпрочными узлами

Ученые США и Японии представили простой метод получения волокон из окиси графена: их легко скручивать в «пряжу», а по прочности они оставляют позади даже кевлар. Укрепляют волокно воздушные пузырьки внутри материала. Новый метод описан в журнале ACS Nano.
 
Исследователи во главе с профессором Университета штата Пенсильвания Маурисио Терронесом сначала отшелушили графит на тонкие графеновые пленки, которые смешали с водой и сконцентрировали на центрифуге в густой раствор.
 
 
Потом жижу раскатали специальным скребком по поверхности диска. После высыхания раствор превратился в прозрачную пленку, которая легко снималась с диска и не рвалась. Пленку нарезали на тонкие полоски, а затем скрутили их в прочное волокно с помощью электрического шуруповерта.
 
Нити из оксида графена, полученные таким методом, выдерживают нагрузку до 17 джоулей на грамм. До разрыва они растягиваются на 76 процентов. Наилучшими свойствами обладают нити с диаметром 300 нанометров, полученные из пленок толщиной в пять нанометров.
 
Графеновая «пряжа» может найти себе применение в самых разнообразных изделиях. Например, если убрать из нее кислород, то оно сможет отлично проводить электрический ток. А добавление в раствор серебряных наностержней поднимет ее электропроводимость до уровня меди: из таких нитей можно будет изготавливать линии передач. Но главное – в отличие от обычного углеволокна, графеновые нити не рвутся при свертывании и завязывании в узлы. По этой причине графен пригодится и в текстильной промышленности

Ученые составляют прогнозы космической погоды для Венеры

Впервые европейское космическое агенство ESA занимается регулярных прогнозов космической погоды для космического аппарата, вращающегося по орбите другой планеты. 
 
Если космический аппарат собирается нырнуть в глубины атмосферы иной планеты, вам нужна самая свежая информация обо всем, что может повлиять на траекторию полета. А если эта планета – Венера, это значит, что нужны сведения о солнечной активности в режиме реального времени, потому что именно она может оказать сильное влияние на такие условия, как плотность атмосферы и радиационное окружение планеты. 
 
С мая этого года наземные контроллеры аппарата Venus Express ежедневно получают доклады о солнечной активности, составленные экспертами Центра Координации Космической Погоды (Space Weather Coordination Centre / SSCC). 
 
Теперь, когда Venus Express завершает свою восьмилетнюю научную миссию, такие доклады особенно важны, потому что сейчас команда спутника проводит кампанию «аэроторможения», которая, по планам, займет не одну неделю. 
 
Состояние Солнца может повлиять на атмосферу Венеры, что, в свою очередь, может оказать влияние на траекторию движения Venus Express, когда аппарат будет проходить через атмосферу. 
 
По словам специалистов команды, они не думают, что придется изменять орбиту аэроторможения, которая сейчас построена на расчетах «типичной» солнечной активности, однако, доклады о космической погоде дают ученым возможность лучше понимать «аномальное поведение» космического аппарата, в том случае, если такое поведение будет наблюдаться. А в экстренных случаях, специалисты будут лучше подготовлены к реагированию на серьезную ситуацию. Например, если астрокомпасы получат слишком большую дозу облучения. 
 
Данные о космической погоде – это информация из самых различных источников, в том числе спутника ESA Proba-2 и других аппаратов, которые вращаются по орбите Солнца, - как американского, так и европейского космических агентств. 

Заживление раны может зависеть от присутствия определенных типов микробов в ней

Проведено исследование, показывающее что заживление раны может зависеть от присутствия определенных типов микробов в ней, даже если эти микробы недостаточно распространены, чтобы вызвать заражение. 
 
Команда Николаса Би обнаружила, что присутствие определенных бактерий в ране, даже если их было немного для формирования инфекции, может негативно сказаться на заживлении раны, замедляя лечение или вовсе делая его невозможным. Команда также обнаружила удивительный факт – некоторые бактерии, а именно те, которые связаны с желудочно-кишечным трактом, такие как E. Coli и Bacteroides, присутствовали в ране, которая заживала достаточно хорошо.
Согласно исследованию, Би и его команда не использовали традиционные методы, используемые при лечении ранений. Вместо этого они использовали микроматрицу для обнаружения микробов, разработанную в Ливерморской национальной лаборатории (США) – тест, способный обнаруживать генетическую информацию любого микроорганизма, имеющегося в базе. 
Исследователи проанализировали 124 образца из 61 раны 44 пациентов, получивших их в Ираке и Афганистане, определяя какие бактерии и каким образом влияют на заживление.
По словам Би, эти исследования только отражают связь, не вникая в причины и следствия. Этого достаточно чтобы предположить, что информация о присутствии особых бактерий, которые существенно влияют на процесс заживления, могут помочь в лечении и позволить более точно предсказать результат.

Телескоп Spitzer обнаружил самое плотное и самое темное космическое облако из всех известных людям

Космический телескоп НАСА Spitzer сделал снимок самого темного облака космической межзвездной пыли и газа.
 
Плотность материи этого облака настолько велика, что она блокирует даже вторичное собственное инфракрасное излучение, из-за чего облако выглядит на снимке пятном угольно-черного цвета. Несмотря на то, что облако выглядит зловеще черным, все указывает на то, что в не таком далеком по космическим меркам будущем, оно засияет чрезвычайно ярким светом.
 
В объеме облака, которое имеет ширину в 50 световых лет, содержится достаточно материи, из которой может родиться более 70 тысяч молодых звезд. По некоторым признакам астрономы установили, что в недрах облака уже стартовали процессы формирования новых звезд, притом звезд O-класса, к которому относятся самые массивные звезды. Таким образом, дальнейшие наблюдения за облаком дают ученым беспрецедентную возможность наблюдать вживую за ранними стадиями процессов формирования молодых звезд.
 
Несмотря на то, что ученым уже достаточно много известно о процессах формирования новых звезд, рождение звезд класса O является еще научной тайной. Такие звезды минимум в 16 раз больше Солнца, а их масса превышает массу Солнца в десятки и сотни раз. Температура на их поверхности составляет порядка 30 тысяч градусов по шкале Цельсия, вследствие чего они "умирают" достаточно рано, заканчивая свой цикл сверхмощными взрывами сверхновых. Тем не менее, такие звезды являются своего рода ядерными фабриками, наполняющими синтезированными в их недра тяжелыми химическими элементами, из которых создаются планеты и которые играют важную роль в процессах возникновения жизни.

Ученые «читают мысли» при помощи МРТ

В ходе нового исследования ученые из Йельского университета научились при помощи метода функционального магнитно-резонансного сканирования (фМРТ) реконструировать образы, которые видит человек в данный момент.
 
Функциональная магнитно-резонансная томография – разновидность магнитно-резонансной томографии, которая проводится с целью измерения гемодинамических реакций (изменений в токе крови), вызванных нейронной активностью головного или спинного мозга. фМРТ позволяет определить активацию определенной области головного мозга во время нормального его функционирования под влиянием различных физических факторов (например, движение тела) и при различных патологических состояниях.
 
В ходе исследования ученые провели эксперимент, в котором приняло участие 6 человек. Им показывали 300 фотографий с изображениями различных лиц. Параллельно ученые сканировали мозг добровольцев в МРТ-томографе, анализируя при этом, как МРТ-изображения мозга менялись в зависимости от того, что испытуемые видели (темные или светлые волосы, прямой или курносый нос и др.). Используя полученные данные, авторы исследования составили матрицу, в которой те или иные черты лица соответствовали активности разных структур мозга.
 
Затем участникам эксперимента были представлены другие лица. Ученые снова сканировали их мозг, а компьютер, используя заложенную матрицу, реконструировал изображения лица, которое добровольцы видели в данный момент.
 
По мнению специалистов, это «вариант чтения мыслей», который может быть полезен как в процессе совершенствования системы персональной идентификации, так и в исследованиях визуальных переживаний человека. 

В лаборатории NASA искусственно создали звездную пыль

Cпециалисты американского космического агентства NASA нашли необычный способ поближе познакомиться с космическими частицами. Они воссоздали их в лабораторных условиях.
 
Когда красные гиганты используют последние запасы водорода и гелия, а реакция ядерного синтеза в их недрах начинает угасать, в окружающее пространство, подобно копоти из старого двигателя, выбрасываются частицы пыли. Они формируют пылевые облака, из которых позже образуются новые звезды и планеты.
 
Для того чтобы воспроизвести процессы, которые происходят в атмосфере красного гиганта, ученые из Исследовательского центра Эймса использовали один из своих наиболее впечатляющих инструментов — камеру-симулятор космоса (COSmIC).
 
Это устройство способно поддерживать температуру ниже минус 170 градусов по Цельсию, создавать экстремальный вакуум, где давление измеряется в миллиардных долях от атмосферного, и генерировать соответствующее ультрафиолетовое излучение и видимый свет.
 
Исследователи распыляли в камере холодную смесь аргона и молекул углеводородов и подвергали ее воздействию электрических разрядов. По мере того как смесь продолжала охлаждаться до температуры среды, молекулы объединялись в крошечные частицы. Их собирали для изучения с помощью растрового электронного микроскопа, который измеряет массу на молекулярном уровне.
 
Эти результаты могут иметь важные последствия не только для исследований межзвездной астрофизики, но и для планетологии. Они могут подсказать ученым, какие типы зерен присутствуют в околозвездной пыли, и подсказать, как происходит формирование планет, в том числе подобных нашей.
 

На спутнике Юпитера может существовать жизнь

У научных сотрудников лаборатории NASA, есть аргументированная гипотеза о возможности существования жизненных условий на Ганимеде – одном из крупнейших спутников Солнечной системы и Юпитера. 
 
Исследовав поверхность Ганимеда, эксперты установили, что спутник состоит из скальных пород и замерзшей воды. Лед на его поверхности образует большой океан, глубина его, по предварительным оценкам, около нескольких сотен километров. Ганимед – это единственный спутник планет Солнечной системы. У него имеется своя магнитосфера и тонкая атмосфера, которая содержит в своем составе кислород. Проведя исследования океана, ученые получили весьма интересные результаты, как оказалось, этот океан неравномерно заморожен. 
 
Эксперты также выяснили, что с ледяными слоями чередуются водные слои. Также исследователи предположили, что вода сохранилась в жидком состоянии благодаря большому скоплению солей. Предполагается, что соленая вода опускается на дно океана и контактирует со скальными породами. Если данное предположение правильно, то вполне можно будет говорить о наличии необходимых условий для развития жизненных форм, аналогичных нашим. 
 
Присутствие на спутнике жидкой воды считается главным условием для развития и жизни органики. Ученые утверждают, что наибольшая вероятность существования жизни наблюдается на тех объектах, которые всё время прибывают в зоне, где режим температур позволяет воде существовать в жидком состоянии. Так что, скорее всего, мы не одиноки в Солнечной системе и во Вселенной в целом.
Ганнимед

Астрономы обнаружили самый холодный коричневый карлик

Телескопы WISE и «Спитцер», принадлежащие НАСА, обнаружили, вероятно, самый холодный коричневый карлик.
 
 
Объект под названием WISE J085510.83-071442,5 находится на расстоянии 7,2 световых года от Земли, имеет температуру поверхности от минус 48 до минус 13 градусов Цельсия и является самым холодным коричневым карликом из известных астрономам — предыдущие открытые звезды имели температуры порядка нескольких десятков градусов Цельсия. Масса WISE J085510.83-071442,5 оценивается примерно как 3-10 масс Юпитера.
 
Другие ближайшие к Солнцу объекты — трехзвездная система альфы Центавра, находящаяся на расстоянии более четырех световых лет, и, вероятно, пара коричневых карликов, отстоящих от Земли на 6,5 световых лет.
 
Коричневый карлик — звездообразный объект с массой порядка нескольких десятков масс Юпитера, в котором вклад в тепловыделение от ядерных реакций незначителен. Термоядерные реакции в такой звезде прекращаются, и она быстро остывает, с течением времени эволюционируя в планетоподобное образование.
 
Wide-Field Infrared Survey Explorer (широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь, WISE) — телескоп НАСА, запущенный на околоземную орбиту в декабре 2009 года для исследования космического пространства в инфракрасном диапазоне.
 
«Спитцер» (Spitzer) — орбитальная обсерватория НАСА, также предназначенная для работы в инфракрасном диапазоне. Телескоп запустили в 2003 году, а в 2009 году в нем закончился запас холодильного агента, поэтому сейчас он функционирует в ограниченном режиме.
 
Поступить в МТИ