Метро на Марсе

2022-02-25 21:18:18 ​Quaise — неисчерпаемая энергия под ногами

Компания Quaise Energy разработала технологию скоростного бурения на глубину свыше 10 км. Такие скважины планируется использовать для получения геотермальной энергии, которой должно хватить на миллионы лет.

По расчётам температура ядра нашей планеты превышает 5 000°С. Горячие земные недра давно привлекают внимание как «неиссякаемый» и «зелёный» источник энергии. Представители Quaise утверждают, что достаточно 0,01% запасённого (и всё ещё выделяющегося) в них тепла, чтобы покрыть энергетические потребности мира примерно на миллион лет.

До сих пор не было технологии, позволяющей бурить достаточно глубоко и дёшево. Толщина земной коры варьирует от 5 до 75 км, причём её самая тонкая часть находится на дне океанов или под толстым слоём льда.

Попытка пробурить Кольскую сверхглубокую скважину заняла 15 лет, и на отметке 12 289 м работы пришлось свернуть. Скважина заполнялась водой и рыхлой породой, а уровень технологий не позволял углубиться дальше. Температура на этой глубине составила 180°С, что было недостаточно для строительства геотермальной станции. Проект забросили.

Аналогичную попытку предприняли в Германии в 1985 году. За € 250 млн (в современном денежном выражении) и 9 лет удалось пробурить скважину KTB Oberpfalz глубиной 9 101 м с тем же результатом.

Теперь в Quaise готовы идти дальше и пробурить самую глубокую в мире скважину (около 20 км) менее чем за 4 месяца в любой точке на суше. Звучит фантастически, но, как говорил Артур Кларк: «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии».

Стартап Quaise был создан сотрудниками Центра плазменной науки и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института. Его инженеры предлагают использовать гиротрон (разновидность СВЧ-генератора), чтобы плавить горную породу более эффективно, чем лазерами.

В предложенной ими технологии применяется излучение миллиметрового диапазона. Оно практически без потерь идёт по волноводам и гораздо меньше рассеивается пылью, а стенки скважины под его воздействием остекловываются, что устраняет необходимость применять обсадные трубы и гарантирует гидроизоляцию.

Согласно моделированию, гиротрон мощностью 1 мВт с позволит бурить скважину диаметром 5 см со скоростью 2 см/с, или на полкилометра за рабочую смену. Для скважины пошире просто потребуется больше мощности и/или времени.

Даже если технология Quaise не позволит выполнять сверхглубокое бурение, ей наверняка заинтересуются нефтегазовые и горнодобывающие компании.

Источник: Quaise Energy Открыть/Комментировать

2022-02-24 19:14:29 ​"Байрактары" не прошли проверку боем

В ходе военной операции в Донбассе были сбиты 4 турецких беспилотника «Байрактар ТБ2», компоненты для сборки которых частично производились на территории Украины. Эти дроны считаются одними из лучших в своём классе, а конфликт на границе Азербайджана и Армении создал им репутацию грозного оружия, способного преодолевать средства ПВО.

Доля правды в этом есть. Оперативно-тактический ударный БПЛА «Байрактар ТБ2» действительно представляет собой весьма сложную воздушную цель. Его трудно засечь и отслеживать радаром из-за малой ЭПР (эффективной площади рассеивания), а поражать наземные цели он может с расстояния до 8 км — ещё до того, как на него наведут ПЗРК или зенитные комплексы ближнего действия.

Вдобавок, он оснащён системой противодействия комплексам радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и устойчив к искажению сигналов GPS, поэтому его не получится так просто сбить с курса, как это делали в Сирии с дронами кустарного производства.

Также «Байрактар ТБ2» способен действовать в полуавтономном режиме и продолжать выполнять боевые задачи даже после потери связи с командным пунктом, а значит и «глушилки» не будут эффективными.

Однако по результатам реальных боёв даже самые современные беспилотники оказались уязвимы для российских средств поражения воздушных целей.

Всего по официальным данным ВСУ имели на вооружении 6 таких дронов и планировали производство ещё 48 единиц, но теперь планы меняются… Открыть/Комментировать

2022-02-22 20:39:45 ​Hyperloop — 9 лет в трубу

Помните идею поезда в вакуумной трубе, опубликованную в советском журнале «Эврика»? Ту самую, которую Илон Маск в 2013 году выдал за свой проект Hyperloop и «подарил» его миру, не сумев реализовать.

Похоже, нам так и не суждено прокатиться на этом транспорте будущего, хотя его запуск планировался ещё в 2020 году. После долгих попыток провести сертификацию на тестовой пассажирской ветке, компания Virgin Hyperloop отказалась от этой идеи. Теперь она планирует опробовать гиперпетлю как средство доставки грузов.

Конечно, перевозить ящики гораздо проще, чем людей. Вопросы комфорта, жизни и смерти просто снимаются при перепрофилировании компании из пассажирской в транспортную. Вместе с ними теряют актуальность прежние обещания, самые сложные требования надзорных органов, а также становится ненужной половина отдела разработки.

В понедельник Virgin Hyperloop безо всякого предупреждения уволила 111 сотрудников и, похоже, это лишь первый этап реструктуризации. Попавшие под сокращение были "назначены виноватыми" в несбывшихся ожиданиях инвесторов, тоже мечтавших прокатиться в гиперпетле хотя бы под конец 2021 года.

Теперь 76% Virgin Hyperloop принадлежит DP World — логистической группе из ОАЭ. Она планирует построить транспортную гиперпетлю между портовым городом Джидда и Эр-Риядом, а на вопросы о пассажирских перевозках уклончиво сообщает, что "пока это не входит в её планы".

Источник: The Verge Открыть/Комментировать

2022-02-21 20:07:38 ​Впервые получены данные о тёмной стороне экзопланеты

Астрономы Массачусетского технологического института разработали методику наблюдений, с помощью которой выяснили удивительные подробности об экзопланете и её ночной стороне. Они составили тепловую карту и климатическую модель, сделав целый ряд открытий.

К началу 2022 года было подтверждено открытие 4905 планет за пределами Солнечной системы. Одна из них — газовый гигант WASP-121b, находящаяся от нас в 850 световых годах.

Это горячий газовый гигант, почти вдвое больше Юпитера. Он вращается вокруг родительской звезды с невероятной скоростью: год на нём пролетает за 30 часов.

Одна сторона WASP-121b всё время обращена к местному солнцу, в то время как другая постоянно находится в тени. До сих пор не было возможности узнать, что на ней происходит, и смоделировать процессы в её атмосфере.

В MIT сопоставили наблюдения за WASP-121b, проводившиеся в разные годы с помощью космического телескопа «Хаббл». На снимках с его спектроскопической камеры они выделили линию водяного пара, по выраженности которой смогли рассчитать динамику его концентрации в атмосфере.

Затем они добавили аналогичные данные по наиболее характерным для газовых гигантов химическим элементам и их соединениям, сопоставили их с известными характеристиками дневной стороны и построили полную климатическую модель.

Согласно полученным результатам, на WASP-121b происходят уникальные процессы:
◐ атмосфера на дневной стороне нагревается в верхних слоях до 3500 K, при этом испаряющиеся молекулы воды буквально разрываются на атомы;
◐ разница температур между дневной и ночной стороной превышает десятикратную, из-за чего на планете постоянно дуют ураганы скоростью до 5 000 м/с (да, 5 км/с);
◐ ураганы вызывают быстрый перенос атомов кислорода и водорода на холодную сторону, где они рекомбинируют, в том числе с образованием воды. Так возникает уникальный круговорот воды, у которого нет известных аналогов;
◐ на дневной стороне атмосфера содержит много железа и алюминия. Перемещаясь на холодную сторону, частицы металлов образуют различные соединения, включая известные минералы;
◐ среди этих минералов наиболее интересен корунд, разновидностью которого являются рубин и сапфир. Таким образом, на тёмной стороне WASP-121b драгоценные камни могут буквально «сыпаться с неба», в то время как на границе горячей и холодной зоны идут лавовые дожди из расплавленных минералов.

Астрономы зарезервировали время на космическом телескопе Джеймса Уэбба для более пристального наблюдения за WASP-121b.

Источник: Nature Открыть/Комментировать

2022-02-18 19:49:34 18 февраля 2021 г. марсоход Perseverance и винтокрылый дрон Ingenuity совершили посадку в кратере Езеро. За минувший год ровер отобрал образцы грунта и передал на Землю свыше 215 тысяч фотографий.

К настоящему времени Perseverance проехал 3840 м, в среднем преодолевая по 10,81 м/сол (за одни марсианские сутки).

Увидеть его путь можно на карте, которую мы публикуем в рамках новой рубрики — «картинка недели».

Карта сделана из 3 слоев. Первый составлен из снимков с камеры HiRISE, установленной на орбитальном зонде Mars Reconnaissance Orbiter. Второй — из кадров со стереокамеры на орбитальной станции Mars Express. На третьем слое обозначены места отбора проб и выполнения других заданий.

На основе данной карты была создана цифровая модель, по которой ориентировались операторы Perseverance.

Вы видите поверхность Марса в естественных цветах. Некоторые особенности рельефа выделены, чтобы операторам легче было выбирать маршрут.

Здесь вы можете рассмотреть карту в интерактивном режиме.

#картинка_недели Открыть/Комментировать

2022-02-16 19:49:36 ​Izaña-1 — лазерная станция нового поколения

Если вам посчастливилось побывать на Тенерифе в последние полгода, то вы могли видеть яркие зелёные лучи, бьющие куда-то в ночное небо. Скорее всего, это был не open air, а проверка новой лазерной станции Izaña-1, построенной немецкой компании DiGOS.

Длительное тестирование новой станции только что завершилось. Теперь она станет первой в системе мониторинга околоземного пространства, способной определять параметры движения "тёмного" космического мусора.

Лазерная локация давно используется в космических программах. С её помощью определяют расстояние до Луны, выполняют стыковку на МКС и следят за современными спутниками, оснащёнными рефлекторами специальной конструкции. Однако в существующем виде данная технология не пригодна для измерения дистанции множества других, более тёмных объектов околоземного пространства.

Вокруг Земли на разной высоте также кружат старые спутники без отражателей, фрагменты космического мусора, астероиды и метеороиды. Это десятки тысяч объектов, которые представляют потенциальную угрозу для любых космических миссий. Их траектории вычислены с большой погрешностью, поэтому МКС совершает манёвры уклонения даже когда один из таких объектов пролетает в паре километров от неё.

Новая станция сможет измерять расстояния до большинства объектов околоземного пространства с низким альбедо (малой отражающей способностью). В ней используется адаптивная оптика и очень мощный лазер, способный генерировать достаточно длительные импульсы мощностью до 50 Вт.

Станция IZN-1 работала в тестовом режиме с июля прошлого года. Даже на малой мощности (150 мВт) она показала прекрасные результаты, продемонстрировав способность вычислять расстояние, направление и скорость движения старых спутников, которые "не видят" станции прошлого поколения.

В ближайшие пару лет Европейское космическое агентство планирует дополнительно оснастить Izaña-1 оборудованием для лазерной космической связи. В случае успеха она станет первой в серии наземных лазерных станций двойного назначения.

Источник: ESA Открыть/Комментировать

2022-02-16 08:50:00 ​Впервые создан стабильный темпоральный кристалл

Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде создали временно́й кристалл, сохраняющий свои свойства при взаимодействии с окружающей средой. Эта работа может изменить наши представления о времени и приблизить появление универсальных квантовых компьютеров.

Обычные кристаллы состоят из "решёток" упорядоченных в пространстве атомов. Поэтому про них говорят, что они нарушают пространственную симметрию, то есть перестают быть одинаковыми со всех сторон.

Десять лет назад нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек предположил, что аналогичное нарушение симметрии возможно не в пространстве, а во времени. С тех пор физики пытаются создать "темпоральные кристаллы", новую форму материи, у которой квантовые свойства периодически меняются на противоположные у всех частиц сразу.

Неочевидная (даже контринтутивная) особенность здесь в том, что такие изменения происходят циклически (1101... 0010... 1101...), но не на частоте какого-то внешнего воздействия (например, лазера), а "в своём ритме" — как субгармонические колебания.

Более того, если внешняя сила исчезнет, синхронные квантовые колебания останутся настолько стабильными во времени, что по ним можно будет сверять атомные часы.

Поэтому с темпоральными кристаллами связывают создание сверхточных генераторов частот и хронометров, а с 2019 года на основе временнЫх кристаллов разрабатывают квантовую память.

Однако до сих пор все эти реализации были крайне далеки от практического применения. Они требовали сверхнизких температур, сложного оборудования и максимальной изоляции от внешней среды.

Тем удивительнее, что калифорнийской группе учёных удалость создать сравнительно простой и стабильный темпоральный кристалл на базе оптического резонатора, работающий в обычных условиях. Он сделан из фторида магния и выглядит как стеклянный диск диаметром 1 мм.

Когда на него одновременно направляют два лазерных луча, в резонаторе возникают субгармонические всплески, которые и формируют "темпоральный кристалл" — особую форму вещества, в которой квантовые состояния частиц меняются синхронно и остаются упорядоченными во времени... теперь даже несмотря на тепловые колебания и электромагнитные помехи.

Источник: Nature Открыть/Комментировать

2022-02-14 19:50:41 3D микроскоп-томограф

Большининство микроскопов имеют очень малую глубину резкости. Их оптическая система такова, что мы чётко видим плоское изображение какого-то одного слоя, в то время как другие оказываются размыты.

Южнокорейские исследователи из Центра молекулярной спектроскопии и динамики (CMSD) Института фундаментальных наук (IBS) решили эту проблему интересным образом. Они разработали технологию микроскопии с отражающей матрицей, которая сохраняет сведения об объёме всех объектов, попавших в поле зрения.

Для этого матрица определяет не только уровень яркости каждого пикселя, но и векторы световых лучей. Затем процессор обработки изображений сохраняет 3D-сцену, позволяя изменять фокусировку и регулировать глубину резкости уже после съёмки. Звучит знакомо, не так ли?

Действительно, подобная технология захвата светового поля по всему объёму была представлена 14 лет назад в камерах Lytro. Они были интересными с технической стороны, но не стали хитом, так как обычные камеры могли предложить большее разрешение за меньшую цену и снимали быстрее.

Сейчас объёмная фотография переживает второе рождение. В случае с микроскопами вопрос цены уходит на второй план, а разрешение и скорость расчёта светового поля за прошедшие годы увеличили в разы.

Преимущества такого метода визуализации неоспоримы. Он даёт возможность неинвазивно рассмотреть любые микроскопические объекты, не удаляя верхние слои и не вводя красители.

Более того, реконструкция светового поля по интерференционной картине позволяет визуализировать структуры, в обычных условиях скрытые от наших глаз. Например, авторы смогли показать поверхность мозга мыши, просвечивая её через неповреждённый череп.

Источник: Nature Открыть/Комментировать

2022-02-11 20:33:22 ​Лазерная литография и стекло вместо кремния

Китайские исследователи разработали технологию прямой лазерной литографии, позволяющую создавать светодиоды микрометрового размера с настраиваемой длиной волны и другие оптические элементы. Этот же подход может использоваться и для производства новых типов устройств хранения данных.

Суть нового подхода состоит в том, что внутри стекла создаются нанокристаллы перовскита (НКП), обладающие заданными оптическими свойствами. Пусть вас не сбивает с толку название. Это не частицы минерала перовскита (титаната кальция), а новый класс полупроводниковых нанокристаллов, похожий на квантовые точки, но имеющий свои особенности.

Такие нанокристаллы состоят из органических молекул в сочетании со свинцом или оловом и одним из галогенов (йодом, хлором или бромом). Иногда вместо органического компонента в структуре НКП используется стабильный изотоп цезия-133.

Основной интерес к НКП обусловлен тем, что их можно формировать лазером внутри прозрачных материалов (стёкол разных сортов). Это называется фотонной индукцией и приводит к появлению микроскопических точек с заданными оптическими свойствами.

Объединяя их, можно вытравить разноцветный узор внутри стеклянной пластины, записать в неё пару файлов или даже изготовить элементы оптоэлектронного устройства — например, сделать светоизлучающий диод, сцинтиллятор или фотодетектор с рекордно малыми размерами.

В качестве подложки группа учёных использовала стёкла на основе оксида свинца, цезия и галогенидов. Затем они подобрали параметры лазера так, чтобы каждый его импульс вызывал образование единичных НКП внутри стекла.

Более наглядное представление даёт короткое видео. На этой записи высота цифр в эмблеме университета не превышает 40 мкм, а толщина линий — 3 мкм.

Дополнительное преимущество продемонстрированной технологии состоит в том, что с её помощью можно создавать гораздо более стабильные оптические элементы, чем при использовании химического травления. Она позволяет достичь более высокого разрешения литографии, а также полностью исключить проблему загрязнения продуктами реакции.

Источник: Science Открыть/Комментировать

2022-02-05 19:30:55 Вероятность обнаружить на Марсе признаки жизни резко увеличилась

Новое исследование французских астробиологов повышает шансы обнаружить на Марсе живые организмы, или хотя бы убедительные следы их существования в прошлом.

По современным представлениям жизнь на Земле зародилась 3,9 ± 0,2 млрд лет назад. Вполне возможно, что на ближайших планетах (Венере и Марсе) подходящие условия для её возникновения возникли примерно в то же время.

Дальше у каждой планеты земной группы была своя судьба, поэтому ключевой вопрос для экзобиологов состоит в том, насколько долго на них сохранялись условия, способствующие поддержанию биосферы и устойчивой эволюции.

До недавнего времени считалось, что Марсу в этом плане «не повезло» — он меньше Земли и дальше от Солнца, из-за чего слишком быстро остыл, ослабил магнитосферу, а затем стал стремительно терять атмосферу и водяной пар вместе с ней.

Однако исследователи из Университета Париж-Сакле (французский аналог Стэнфорда) провели компьютерное моделирование, опровергающее это распространённое мнение. В своей модели они использовали новые данные, полученные в ходе миссии Mars 2020.

Результаты говорят о том, что даже три миллиарда лет назад климат на большей части северного полушария Марса был очень похож на современный Земной в полярных широтах. Самое главное, в нём был океан и стабильный круговорот воды.

Моделирование показало, что наиболее благоприятный для развития жизни «ноевский» период на Марсе длился не 600 млн лет, а как минимум на 500 млн. лет дольше: 4,1 – 3,0 млрд лет назад. В то время климат Красной планеты был холодным и влажным, но вполне пригодным для жизни в её земном представлении.

Согласно модели, в Северной марсианской низменности, где атмосфера была более плотной, сформировался океан. Вода испарялась из него и возвращалась на поверхность в виде дождя или снега.

Над океаном и рядом с ним осадки выпадали преимущественно в виде дождя, а в южных высокогорьях, где воздух был холоднее, в основном шел снег. Он накапливался, формировал обширные ледники, которые медленно таяли, возвращая воду в океан.

Длительность ноевского периода свыше миллиарда лет резко повышает шансы на то, что марсианские организмы (если они существовали) успели развиться в довольно сложные формы, до того, как местные условия стали слишком экстремальными. Похоже, Perseverance стоит искать не только признаки существования бактерий и прочих одноклеточных, но и следы живности покрупнее.

Источник: PNAS Открыть/Комментировать