Νανοσυσκευές με ιστία laser για διαστημική εξερεύνηση

Από τους πιο οικονομικούς και με σχετικά μεγαλύτερες πιθανότητες επιτυχίας, τρόπους που έχουν προταθεί για τη μη-επανδρωμένη εξερεύνηση εξωπλανητών σε «γειτονικά» πλανητικά συστήματα (όπως π.χ. το Άλφα του Κενταύρου που απέχει 4.2 έτη φωτός από εμάς), είναι η αποστολή πολυάριθμων διαστημικών συσκευών πολύ μικρού μεγέθους και βάρους της τάξης των νανογραμμαρίων ή λιγότερο. Θα μπορούσαμε να στείλουμε τρισεκατομμύρια τέτοιες νανοσυσκευές με σχεδόν μηδενικό κόστος εξόδου από το βαρυτικό πεδίο της Γης (ή περίπου όσο θα κόστιζε η εκτόξευση ενός δορυφόρου βάρους μόλις 1 g).

 

Το πολύ μικρό βάρος αυτών των συσκευών επιτρέπει τη, θεωρητική, επιτάχυνσή τους σε τελικές ταχύτητες που είναι σημαντικό ποσοστό της ταχύτητας του φωτός (π.χ. στο εγχείρημα “Breakthrough Starshot”, η τελική ταχύτητα είναι 20% αυτής του φωτός για κάθε νανοσυσκευή, η οποία μάλιστα, σύμφωνα με τους ερευνητές του εγχειρήματος, ιδανικά μπορεί να ξεπεράσει και το 50% σε επόμενες εκδόσεις, χρησιμοποιώντας ακτινοβόληση από ισχυρά επίγεια laser για μερικά λεπτά, προς το μικροσκοπικό και υπέρλεπτο ιστίο που θα διαθέτουν). Το μεγάλο πλήθος αυτών των συσκευών, αυξάνει την πιθανότητα να τα καταφέρει έστω και ένα μικρό ποσοστό αυτών, μέχρι τον εξωπλανήτη του πλανητικού συστήματος που μας ενδιαφέρει, θεωρώντας ότι πολλές άλλες θα καταστραφούν στην πορεία από διάφορες αιτίες (ακόμη και πρόσκρουση με μικροσκοπικούς κόκκους σκόνης στο διαστρικό τους ταξίδι, είναι αρκετή).

 

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό “Nature Photonics” στις 30/1, ερευνητές από το CalTech, αναλύουν μια μέθοδο μέτρησης της δύναμης που ασκείται από επίγεια laser στις υπέρλεπτες μεμβράνες/ιστία που θα έχουν αυτές οι μικροσκοπικές συσκευές. Το πάχος των ιστίων που δοκιμάστηκε στο εργαστήριο, ήταν 50 nm (50 δισεκατομμυριοστά του μέτρου) ενώ η επιφάνειά τους 1600 τετραγωνικά μικρόμετρα. Οι δοκιμές αυτές γίνονται για να κατανοηθεί η αντίδραση των ιστίων στην πίεση ακτινοβολίας που ασκείται από το laser, ενώ θα πρέπει να αντιμετωπιστούν και διάφορες προκλήσεις όπως η διατήρηση του σχήματός τους αλλά και η διατήρηση της πορείας τους προς τον επιθυμητό προορισμό. Για αυτούς τους λόγους, η ερευνητική ομάδα προσανατολίζεται στη χρήση εξελιγμένων νανοϋλικών και μεταϋλικών ώστε η κάθε συσκευή, τελικά, να μπορεί να διορθώνει μόνη της την πορεία της αλλά και τις (επιδιορθώσιμες) βλάβες που μπορεί να συμβούν στο ιστίο κατά τη διαδρομή της.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41566-024-01605-w

 

Φωτογραφία από ένα παρόμοιο εγχείρημα (LightSail): https://commons.wikimedia.org/wiki/File:LightSail_2.jpg

 

Περισσότερα για τα μεταϋλικά, τη νανοτεχνολογία, την τεχνολογία υλικών αλλά και για το “Breakthrough Starshot” όπως και για πολλά άλλα εγχειρήματα στα πλαίσια της μεσοπρόθεσμης και μακροπρόθεσμης διαστημικής εξερεύνησης, με σχήματα και λεπτομέρειες, θα βρείτε τόσο στον τόμο ΙΙ όσο και στον συναρπαστικότερο τόμο της τριλογίας «Τα φυσικά φαινόμενα», τον τόμο ΙΙΙ (εκδόσεις «Οσελότος»), τους οποίους μπορείτε να αποκτήσετε και από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής, με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Laser μεγάλης ισχύος από αστρομηχανική εξελιγμένων πολιτισμών θα μπορούσε να ανιχνευτεί από εμάς

Σε μία από τις έρευνες που παρουσιάστηκαν στο φετινό συμπόσιο της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης στο Durham της Αγγλίας, γίνεται λόγος για τις υπερκατασκευές Dyson αλλά και τις διάφορες εναλλακτικές που θα είχε ένας πιο προηγμένος, σε σχέση με εμάς σήμερα, πολιτισμός, ώστε να έχει πρόσβαση σε περισσότερες πρώτες ύλες αλλά και να επεκταθεί στο διάστημα για διάφορους λόγους που, στο πέρασμα του χρόνου αρχίζουν να γίνονται προφανείς. Αυτές οι εναλλακτικές όντας πιο πιθανές, θα μπορούσαν να αποτελούν τον στόχο των επιστημονικών ομάδων που αναζητούν ενδείξεις από προηγμένους πολιτισμούς. 

 

Οι υπερκατασκευές Dyson αποτελούν θεωρητικές κατασκευές αστρονομικού μεγέθους (π.χ. η «σφαίρα Dyson» η οποία έχει κέντρο τον Ήλιο και ακτίνα της τάξης της μίας αστρονομικής μονάδας, δηλαδή ίσης με την απόσταση Γης-Ήλιου) οι οποίες θα μπορούσαν να εξυπηρετούν τις αυξημένες ενεργειακές ανάγκες ενός πολύ πιο ανεπτυγμένου πολιτισμού (π.χ. βαθμίδα 2 στην κλίμακα Kardashev). Ωστόσο, εναλλακτικές λύσεις που θα ήταν πιο πρακτικές, είναι η μεταφορά πλανητών στην «κατοικήσιμη ζώνη» του ηλιακού συστήματος με τη χρήση laser μεγάλης ισχύος ή ακόμη και η «σύλληψη» αστεροειδών ή πλανητοειδών. 

 

Αυτά τα δυο τελευταία είναι εντός των δυνατοτήτων ενός προηγμένου πολιτισμού. Η χρήση laser τέτοιας ισχύος για αυτούς ή παρεμφερείς σκοπούς από έναν υποθετικό ανεπτυγμένο πολιτισμό στον Γαλαξία μας, θα ήταν εντός των δικών μας ικανοτήτων ανίχνευσης.

 

Έρευνα: https://arxiv.org/abs/2309.06562

 

Περισσότερα για τη διαστημική εξερεύνηση, τις υπερκατασκευές Dyson, την αστρομηχανική, όπως και τις γενικότερες εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, θα βρείτε στον συναρπαστικό τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Διαστημική ηλιακή ενέργεια

Η ηλιακή ενέργεια είναι ένα ακόμη «όπλο» που μπορεί να βοηθήσει στην προσπάθεια για μείωση των ανθρωπογενών εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, ωστόσο και αυτή όπως και η αιολική, δεν είναι αποδοτική και αξιόπιστη, καθώς δεν είναι διαθέσιμη όταν δεν έχει ήλιο ή τη νύχτα. Επίσης και η αποθήκευση ενέργειας σε μπαταρίες για μετέπειτα χρήση όπως και η κατασκευή δικτύων μεγάλων αποστάσεων για μεταφορά ηλιακής ενέργειας από περιοχές όπως η Σαχάρα προς περιοχές όπως η κεντρική και βόρεια Ευρώπη (π.χ. βλέπε παλαιότερο εγχείρημα “DESERTEC”) αποτελούν προκλήσεις με δισεπίλυτα προβλήματα.

 

Ωστόσο, τι θα γινόταν αν είχαμε ηλιακούς συλλέκτες στο διάστημα, όπου θα συλλεγόταν ηλιακή ενέργεια αδιάλειπτα και θα ήταν κατά μέσο όρο 1 τάξη μεγέθους (10 φορές) εντονότερη σε σχέση με αυτή που συλλέγουμε από επίγειους συλλέκτες και είναι «φιλτραρισμένη» από τη διέλευσή της μέσα από τη γήινη ατμόσφαιρα; Θα μπορούσαμε να εκπέμψουμε τη συλλεχθείσα ενέργεια με τη μορφή μικροκυματικής ακτινοβολίας ή laser σε επίγειους συλλέκτες για τη μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια.

 

Αυτό είναι εφικτό (τόσο η JAXA, η Ιαπωνική διαστημική υπηρεσία το 2015, όσο και το CalTech το 2023, έχουν αποδείξει ότι αυτό μπορεί να συμβεί) αλλά είναι και αποτελεσματικό; Προς τούτο υπάρχει ενδιαφέρον από πολλές υπηρεσίες για τέτοιες δοκιμές, όπως η ESA (Ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία) με το “SOLARIS” για την επόμενη δεκαετία, η Κίνα με τον Tiangong με χρονικό ορίζοντα το 2028, η JAXA για το 2025, αλλά και το ερευνητικό τμήμα της αεροπορίας των ΗΠΑ (AFRL) έχει δεσμεύσει ένα κονδύλι για ανάλογα εγχειρήματα. Η NASA από την πλευρά της, με έκθεση σχετικά με το συγκεκριμένο εγχείρημα, η οποία δημοσιεύτηκε στις αρχές του χρόνου, διατηρεί επιφυλάξεις ως προς το κόστος αν και έχει εξεταστεί το χειρότερο δυνατό σενάριο εκεί.

 

ESA “SOLARIS”: https://www.esa.int/.../Space.../SOLARIS/SOLARIS2 (από όπου και η φωτογραφία του άρθρου / ESA - A. Treuer)

 

JAXA “SSPS”: https://www.kenkai.jaxa.jp/eng/research/ssps/ssps-index.html

 

Έκθεση NASA: https://www.nasa.gov/.../space-based-solar-power-report/ (βρείτε το .pdf στο κάτω μέρος της σελίδας)

 

Περισσότερα για το “DESERTEC”, τις ενεργειακές επιλογές της ανθρωπότητας τώρα και στο μέλλον αλλά και τις γενικότερες εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, θα βρείτε στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα» (εκδόσεις «Οσελότος»), τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Αφαίρεση ζιζανίων με laser και μηχανική όραση - Τέλος στα επιβλαβή ζιζανιοκτόνα

Ένα από τα μεγάλα προβλήματα στις αγροτικές καλλιέργειες, είναι τα ζιζάνια (π.χ. αγριόχορτα). Αυτά αφαιρούν θρεπτικά συστατικά από το έδαφος και εμποδίζουν την ανάπτυξη των καλλιεργειών. Η καταπολέμησή τους είναι ιδιαίτερα δαπανηρή αλλά και επικίνδυνη καθώς τα ζιζανιοκτόνα εμπεριέχουν επιβλαβείς χημικές ουσίες για τον άνθρωπο, το έδαφος και τις καλλιέργειες. Εκτός αυτού, κάθε επόμενη γενιά ζιζανίων είναι πιο ανθεκτική, καθώς αποτελείται από τις πιο ανθεκτικές μορφές της προηγούμενης που άντεξε στα ζιζανιοκτόνα. Έτσι, η επόμενη γενιά ζιζανιοκτόνων θα πρέπει να είναι ακόμη ισχυρότερη με αποτέλεσμα να μπαίνουμε σε έναν φαύλο κύκλο. 

 

Ένας τρόπος να αποφευχθούν τα ισχυρά χημικά στις καλλιέργειες, είναι η εξαγωγή των ζιζανίων με τα χέρια, κάτι που είναι πρακτικά αδύνατο δεδομένης της έκτασης των σημερινών καλλιεργειών και της ταχύτητας με την οποία θα πρέπει να γίνει η συγκεκριμένη εργασία. Κάπου εδώ έρχεται η λύση του laser με μηχανική όραση. Η εταιρεία Carbon Robotics (με έδρα το Seattle των ΗΠΑ), ανέπτυξε αυτόνομο σύστημα με laser, το οποίο περνώντας πάνω από τα φυτά αναγνωρίζει τα αγριόχορτα και τα καίει στοχευμένα. Έτσι έχουμε μια απόλυτα αποτελεσματική μέθοδο, που προστατεύει τις καλλιέργειες και βάζει τέλος στο κόστος και την επικινδυνότητα των ζιζανιοκτόνων. 

 

Περισσότερα: https://carbonrobotics.com/

 

Περισσότερα για τις εξελίξεις στην Επιστήμη και την Τεχνολογία τόσο στο άμεσο αλλά και στο βαθύ μέλλον, στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Έλεγχος ηλεκτρικών εκκενώσεων με laser

Πάμε σε μια πρόσφατη συναρπαστική ερευνητική δημοσίευση! Μπορούμε να ελέγξουμε τους κεραυνούς; Όχι ακόμη, αλλά οι φωτογραφίες που προέρχονται από έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό “Nature Photonics” στις 16/1/2023, δείχνουν πως έχει γίνει ένα βήμα-σταθμός. Στις φωτογραφίες αυτές (a και b), βλέπουμε μία δέσμη φωτός από laser τοποθετημένο στην κορυφή του βουνού Santis (ανύψωση 2.5 km, βλέπε 2η φωτογραφία) στην Ελβετία, δίπλα από έναν τηλεπικοινωνιακό πύργο στον οποίο σημειώνονται 100 εκκενώσεις το χρόνο κατά μέσο όρο. Δυο από αυτές, στις φωτογραφίες, σε μια καταιγίδα στις 24/7/2021, φαίνεται να αλληλεπιδρούν με τη δέσμη laser και να καθοδηγούνται από αυτήν για μερικές δεκάδες μέτρα. Το ίδιο έγινε σε άλλες 3 περιπτώσεις.

 

Πώς συνέβη αυτό; Η δέσμη laser αποτελεί κάτι σαν «φωτονικό αλεξικέραυνο» στη συγκεκριμένη περίπτωση, με το πάχος της να μειώνεται με το ύψος και να εστιάζει 150 m πάνω από το έδαφος. Οι φωτεινοί παλμοί που εκπέμπει είναι ικανοποιητικά γρήγοροι, προλαβαίνοντας την, αντίστοιχα γρήγορη, εξέλιξη (εντός χιλιοστών του δευτερολέπτου) ενός κεραυνού. Για αυτόν τον λόγο, παρόμοιο πείραμα στο Νέο Μεξικό το 2004 απέτυχε, καθώς οι παλμοί του laser σε εκείνη την περίπτωση ήταν απαγορευτικά αργοί. Η δέσμη laser ιονίζει τον αέρα και δημιουργεί έναν αγώγιμο «διάδρομο» πλάσματος, ο οποίος έχει πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα να «προτιμηθεί» και να αποτελέσει τμήμα του κεραυνού, σε σχέση με το μη-αγώγιμο περιβάλλον του. Σε αυτήν την έρευνα, αυτό αποδείχθηκε ότι μπορεί να συμβεί.

 

Μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να ελέγξει πλήρως ή/και να προκαλέσει (σε ελεγχόμενο πλαίσιο) ηλεκτρικές εκκενώσεις, ώστε να αποφευχθούν ζημιές σε κτήρια ή θανατηφόρα πλήγματα σε ανθρώπους και ζώα. Μια τεχνική πρόκληση για αυτόν τον στόχο, είναι η επίτευξη πλάσματος ιδιαίτερα υψηλής αγωγιμότητας από τη δέσμη laser.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z

 

Μπορείτε να μάθετε τα πάντα για τους κεραυνούς και τις ηλεκτρικές εκκενώσεις γενικότερα στην ατμόσφαιρα, όπως πόσα είδη υπάρχουν, φωτογραφίες και σχήματα, πώς προκαλούνται, πώς μπορούμε να προστατευτούμε από αυτούς, αλλά και πολλά άλλα, στον τόμο Ι του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», τον οποίο μπορείτε να αποκτήσετε από τη σελίδα μας με έκπτωση και μηδενικά έξοδα αποστολής με ένα μήνυμα! Ρωτήστε μας!

 

 

Μικροσκοπικά ρομπότ τηλεχειριζόμενα με laser

Το μικρότερο, μέχρι σήμερα, τηλεχειριζόμενο ρομπότ που έχει διάφορες μορφές οι οποίες θυμίζουν έντομα, κατασκευάστηκαν στο παν/μιο NorthWestern των ΗΠΑ και το επίτευγμα δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science Robotics στις 25/5.

 

Τα ρομπότ έχουν μέγεθος της τάξης του μισού χιλιοστού και μπορούν να κινούνται με τηλεχειρισμό (π.χ. μέσω ακτινοβόλησης με laser). Η κατασκευή τους είναι ιδιαίτερα απλή, δεν περιέχει πολύπλοκο εξοπλισμό και η ελαστικότητα του κράματος από το οποίο αποτελούνται, τους επιτρέπει να κινούνται όταν θερμαίνεται ή ακτινοβολείται με φως. Στη συνέχεια η επιστροφή στην πρότερη ψυχρότερη ή σκοτεινότερη κατάσταση, οδηγεί το σώμα του ρομπότ στο να αποκτήσει τη μορφή που είχε αρχικά. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί και κινείται (βλέπε βίντεο: https://youtu.be/1IP7jptXjgQ).

 

Αυτά τα ρομπότ ή κάποιες πιο εξελιγμένες εκδόσεις τους, θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε χειρουργικές επεμβάσεις όπου απαιτείται ακρίβεια και στοχευμένη δράση. Π.χ. θα μπορούν να βρίσκονται μέσα στο σώμα μας για να ανοίξουν φραγμένες αρτηρίες ή να σταματήσουν κάποια εσωτερική αιμορραγία ή να εξολοθρεύσουν καρκινικούς όγκους.

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abn0602

 

Περισσότερα για αυτό, από όπου και οι φωτογραφίες της ανάρτησης (NorthWestern University): https://news.northwestern.edu/.../tiny-robotic-crab.../...

 

 

Η μετάβαση στη φάση REM μέσω ντοπαμίνης

Η μετάβαση από τη φάση non-REM (χαλάρωση, πτώση θερμοκρασίας σώματος, πίεσης και καρδιακών παλμών, μυοχαλάρωση), στη φάση REM (όνειρα) του ύπνου, δεν έχει κατανοηθεί επαρκώς. Μια έρευνα που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science στις 3/3, έρχεται να ρίξει λίγο παραπάνω φως (μεταφορικά και κυριολεκτικά…) σε αυτό το θέμα.

 

Στα ποντίκια, η παραγωγή και μεταφορά μιας μικρής δόσης ντοπαμίνης από νευρωνικά κύτταρα στην αμυγδαλή (περιοχή του εγκεφάλου που αποτελείται από ομάδα νευρώνων η οποία μοιάζει με αμύγδαλο και συνδέεται με ενστικτώδεις λειτουργίες και συναισθήματα), οδηγούσε στη φάση REM αμέσως μετά.

 

Στη συνέχεια, οι ερευνητές, με αυτή τη γνώση, προσπάθησαν να προκαλέσουν τη φάση REM χρησιμοποιώντας τεχνικές οπτογενετικής. Την οπτογενετική την έχουμε δει και σε παλαιότερες αναρτήσεις μας και είναι η τεχνική ελέγχου φωτο-ευαίσθητων νευρώνων ή άλλων κυττάρων με τη χρήση φωτός (π.χ. laser). Η χρήση laser σε συγκεκριμένους εγκεφαλικούς νευρώνες των ποντικών, ενώ ήταν σε non-REM φάση, απελευθέρωνε ντοπαμίνη στην αμυγδαλή, με αποτέλεσμα τη μετάβαση σε φάση REM, επιβεβαιώνοντας με αυτόν τον τρόπο, αυτή τη σχέση αιτίου-αποτελέσματος ανάμεσα στη δόση ντοπαμίνης στην αμυγδαλή και τη μετάβαση στη φάση REM.

 

Η διέγερση των συγκεκριμένων νευρώνων, ώστε να παράγουν ντοπαμίνη, ενώ τα ποντίκια ήταν σε εκγρήγορση, έκανε τα ποντίκια να σταματούν να κινούνται και να περνούν σε φάση REM απευθείας. Αυτό οδήγησε τους ερευνητές να συμπεράνουν ότι τα ίδια νευρωνικά κύτταρα μπορεί να εμπλέκονται και στην εκδήλωση ναρκοληψίας (μια, ασυνήθιστη και, εν δυνάμει, επικίνδυνη νευρολογική ασθένεια) και ίσως βοηθήσουν και στη θεραπεία της, με τη γνώση από αυτήν την έρευνα. Ωστόσο, το αν οι οπτογενετικές τεχνικές έχουν στους ανθρώπους ανάλογο αποτέλεσμα με αυτό στα ποντίκια, θα το δείξει το μέλλον. 

 

Δημοσιευμένη Έρευνα: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo1987

 

Γράφημα: Τα στάδια του ύπνου (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sleep_Hypnogram.svg)

 

 

Ένα ακόμη βήμα προς τη σύντηξη

Ίσως να μάθατε για την επίτευξη ενός νέου ρεκόρ παραγωγής ενέργειας στο NIF (National Ignition Facility) στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ. Τι είναι όμως αυτό και γιατί μας ενδιαφέρει;

 

Το NIF στις ΗΠΑ (όπως και ο ITER στην Ευρώπη αλλά και ο STEP στην Αγγλία), αποτελεί πειραματική εγκατάσταση επίτευξης σύντηξης η οποία να αποδίδει περισσότερη ενέργεια από όση καταναλώνεται. Αυτός και είναι και ο στόχος, ώστε να φτάσουμε στην εμπορική εκμετάλλευση, κάτι που, ρεαλιστικά, αναμένεται μετά το 2040.

 

Γιατί σύντηξη; Η σύντηξη είναι από τα λίγα, αν όχι το μόνο βιώσιμο και αποδοτικό ενεργειακό πλάνο για το μέλλον της ανθρωπότητας. Δεν παράγει διοξείδιο του άνθρακα, δεν ενέχει τους κινδύνους και δεν αφήνει ραδιενεργά κατάλοιπα όπως τα πυρηνικά εργοστάσια σχάσης που διαθέτουμε σήμερα, η πηγή λειτουργίας είναι άφθονη και φθηνή (π.χ. το θαλασσινό νερό) είναι 4 φορές πιο αποδοτική από τη σχάση ουρανίου και εκατομμύρια φορές πιο αποδοτική από τις χημικές αντιδράσεις (π.χ. καύση ορυκτών).

 

Στο NIF, αυτό που προσπαθεί να επιτευχθεί, είναι η «ανάφλεξη» (ignition) ενός μικροσκοπικού κόκκου ισοτόπων υδρογόνου (μερικών mg), με τη χρήση 192 συμμετρικά τοποθετημένων laser γύρω του. Εφόσον η ανάφλεξη γίνει με απόλυτα συμμετρικό τρόπο, το εσωτερικό τμήμα του κόκκου θα θερμανθεί και συμπιεστεί σε τέτοιο βαθμό, ώστε να επιτευχθεί σύντηξη αποδίδοντας περισσότερη ενέργεια από όση δόθηκε (που είναι και το ζητούμενο). Αυτό που επετεύχθη και διαδίδεται στις ειδήσεις αυτές τις ημέρες, ήταν η παραγωγή ενέργειας ίσης με το 70% της ενέργειας που αποδόθηκε από τα laser. Ο στόχος μας είναι να φτάσουμε κάποια στιγμή το 100% και να το ξεπεράσουμε.

 

Υπάρχουν και άλλοι τρόποι επίτευξης σύντηξης, όπως ο tokamak που χρησιμοποιείται στο αντίστοιχο ευρωπαϊκό πρόγραμμα στον θερμοπυρηνικό αντιδραστήρα ITER. Όλοι όμως χρησιμοποιούν τη λογική που αποδίδει ενέργεια στον Ήλιο μας, συντήκοντας ελαφρά στοιχεία (όπως π.χ. υδρογόνο) προς βαρύτερα στοιχεία (π.χ. ήλιο). Η αντίδραση αυτή αποδίδει ενέργεια στο περιβάλλον και είναι αυτή που θέλουμε να εκμεταλλευτούμε.

 

Στον ITER, εφόσον ξεπεραστούν οι τεχνικές δυσκολίες, κάτι που αναμένεται ως το 2035 σύμφωνα με το οργανόγραμμα, η επόμενη φάση που έχει προταθεί, είναι ο DEMO ο οποίος θα είναι δοκιμαστικός σταθμός παραγωγής ενέργειας μέσω σύντηξης, βασισμένος στην, αναμενόμενη, επιτυχία του ITER και προβλέπεται να παράγει μερικά GW (γιγαβάτ) ισχύος, ξεπερνώντας τους σύγχρονους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Αυτό αναμένεται ως το 2048. Εφόσον όλα πάνε σύμφωνα με το πρόγραμμα, κάποια στιγμή μετά το 2050, ο πρώτος επιχειρησιακός σταθμός παραγωγής ενέργειας από σύντηξη (ονομάζεται PROTO), θα είναι γεγονός.

 

Στον τόμο ΙΙΙ του έργου «Τα φυσικά φαινόμενα», αναλύονται όλες οι ενεργειακές διέξοδοι (τροποποίηση πυρηνικών εργοστασίων, σύντηξη, CCS, ανανεώσιμες και διάφορα μεγάλα πλάνα για αυτές, κ.α.) που έχει η ανθρωπότητα για το άμεσο αλλά και το βαθύ μέλλον, όπως και τις διάφορες δυσκολίες σε κάθε περίπτωση. Αποκτήστε το από τη σελίδα μας με έκπτωση και χωρίς έξοδα αποστολής!

 

Περισσότερα: https://www.livescience.com/fusion-experiment-record...

 

Σχήμα: Οι εγκαταστάσεις του NIF στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ.

 

 

Φωτοακουστική Υπολογιστική Τομογραφία και τρισδιάστατη απεικόνιση ροής και οξυγόνωσης του αίματος στο κεφάλι

Ερευνητές από το CalTech και το παν/μιο της νότιας Καλιφόρνιας στις ΗΠΑ, έκαναν επίδειξη μιας νέας τεχνολογίας απεικόνισης του εγκεφάλου, χρησιμοποιώντας laser και υπέρηχους. Η τεχνολογία αυτή ονομάζεται «Φωτοακουστική Υπολογιστική Τομογραφία» (PACT, Photoacoustic computerized tomography) και χρησιμοποιούνταν παλιότερα για την ανίχνευση όγκων στο στήθος ως εναλλακτική της μαστογραφίας.

 

Ωστόσο, οι συγκεκριμένοι ερευνητές εξέλιξαν αυτήν την τεχνολογία, κάνοντάς την ικανή να ανιχνεύει μικροσκοπικές μεταβολές στην ποσότητα και το οξυγόνο του αίματος που περνά μέσα από μικροσκοπικά αιμοφόρα αγγεία. Για τη συγκεκριμένη απεικόνιση, ως σήμερα χρησιμοποιείται η «λειτουργική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού» (fMRI), ωστόσο τα μηχανήματα που την πραγματοποιούν είναι ακριβά, ογκώδη και χρησιμοποιούν ισχυρά μαγνητικά πεδία, καθιστώντας τη χρήση τους απαγορευτική για όσους έχουν μεταλλικά εμφυτεύματα στο σώμα τους. 

 

Από την άλλη, η φωτοακουστική απεικόνιση είναι αρκετά φθηνότερη, απλούστερη ενώ η συσκευή έχει μικρότερο μέγεθος χωρίς να απαιτείται η είσοδος του εξεταζόμενου σε αυτήν. Λειτουργεί με την αποστολή ενός κατάλληλου παλμού laser στο κεφάλι. Αυτός ο παλμός διασκορπίζεται στον εγκέφαλο και απορροφάται από τα μόρια της αιμογλοβίνης. Η ενέργεια του παλμού, οδηγεί τα μόρια της αιμογλοβίνης να δονούνται υπερηχητικά. Αυτές οι δονήσεις καταγράφονται από 1024 μικροσκοπικούς υπερηχητικούς ανιχνευτές που τοποθετούνται στο κεφάλι. Τα δεδομένα αποστέλλονται σε υπολογιστή ο οποίος, χρησιμοποιώντας κατάλληλους αλγορίθμους, δημιουργεί μια τρισδιάστατη απεικόνιση της ροής και της οξυγόνωσης του αίματος στο κεφάλι.

 

Δημοσιευμένη έρευνα στο Nature Biomedical Engineering στις 31/5: https://www.nature.com/articles/s41551-021-00735-8

 

 

Οπτογενετική και ψευδής αντίληψη

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Science στις 18/7, οι επιστήμονες για πρώτη φορά δημιούργησαν ψευδή οπτική αντίληψη σε ποντίκια, χρησιμοποιώντας οπτογενετική, δηλαδή ενεργοποιώντας συγκεκριμένη ομάδα νευρώνων στον εγκέφαλό τους, με laser.

Με απλά λόγια, ενεργοποιώντας μια συγκεκριμένη ομάδα νευρώνων, τα ποντίκια αντιλαμβάνονταν πως έβλεπαν σχέδια και γραμμές μπροστά τους, τα οποία όμως δεν υπήρχαν στην πραγματικότητα.

Αυτού του είδους οι έρευνες μας δίνουν περισσότερη γνώση σχετικά με το πώς συγκεκριμένες ομάδες νευρώνων δημιουργούν τις εμπειρίες και τις μνήμες που έχουμε, στην (μακρά) διαδρομή για την πλήρη κατανόηση της λειτουργίας του εγκεφάλου μας.

Έρευνα: https://science.sciencemag.org/content/365/6453/eaaw5202?

Φωτογραφία: Ποντίκι περιεργάζεται τμήμα της συσκευής του εν λόγω πειράματος / Sean Quirin, James Marshel, Cephra Raja και K. Deisseroth / Πανεπιστήμιο του Stanford.