Помоги проекту - поделись книгой:
Иными словами, проект GXV-T ставит целью разработку технологий, которые помогли бы сделать танки вдвое меньше и легче с соответствующим уменьшением количества членов экипажа. В идеале ими вообще должны управлять роботы. Причем эти танки должны двигаться в 2 раза быстрее нынешних и при этом оставаться малозаметными на любой местности. Они также должны уклоняться от огня противника вместо того, чтобы получать «снаряд в лоб», обеспечивать водителя объемом информации, сравнимым с тем, что имеет пилот современного истребителя, и, наконец, быть невидимыми в инфракрасном и электромагнитном диапазонах.
DARPA рассчитывает, что новая технология будет основана прежде всего на так называемых энергетических щитах, которые будут отклонять любое кинетическое оружие. Принцип действия подобных щитов и их конструктивные особенности в открытой печати, понятно, не приводятся. Известно лишь, что для решения подобных задач в ход могут пойти все последние достижения научной мысли.
Например, в США недавно разработали гибкий материал, который меняет цвет в зависимости от среды. Он представляет собой сетку из миллиметровых клеток, содержащих чувствительный к температуре краситель, который при необходимости меняет цвет.
Старший разработчик группы, профессор Джон Роджерс из Университета Иллинойса рассказал, что разработка стала результатом сотрудничества экспертов в области биологии, компьютерных технологий и электронной инженерии. «Животные в естественной среде, например, осьминоги, кальмары и каракатицы, обладают поразительной способностью изменять цвет, — заявил Роджерс. — Ученые скопировали трехслойное строение кожи этих животных: верхний слой содержит цвета, средний — осуществляет их изменение, а нижний — реагирует на внешние узоры для адаптации».
Но каждый компонент в новом материале работает несколько иначе, чем в коже осьминога. Цвет разработанных камуфляжных листьев меняется от черного к прозрачному. Это первая способная к работе система такого типа — она выглядит как тонкий листок бумаги, отметил ученый. Правда, пока разработку еще нельзя применять в военных целях или в другой сфере, но это — стартовая точка в создании таких типов материалов в будущем.
Что же касается энергетических щитов, то из приведенных схем можно лишь понять, что вокруг боевой техники в надлежащие моменты должно наводиться многослойное силовое электромагнитное поле, которое, по идее, будет отклонять снаряды и ракеты, не давая им приблизиться к корпусу самой машины. Однако, как известно, такая защита требует огромного количества энергии, запасти которую на танке — большая проблема. Во всяком случае, именно по этой причине на поле боя никак не могут появиться электромагнитные орудия, вышвыривающие снаряды с помощью опять-таки импульсного силового электромагнитного поля.
В общем, соревнования меча и щита, средств защиты и поражения продолжаются…
У СОРОКИ НА ХВОСТЕ
РЕДАКТОРЫ — КИБЕРЫ?
Поначалу коротенькая публикация о землетрясении в Калифорнии, которая появилась на сайте газеты «Лос-Анджелес таймс», не привлекла особого внимания. Стандартный текст содержал все основные сведения: когда произошло землетрясение, какой силы, где ощущалось. Если и было в заметке что-то необычное, так это то, что появилась заметка всего через 3 минуты после события и кончалась она фразой: «Сообщение создано алгоритмом».
Говоря проще, заметку о новости сочинил робот.
И это не самое яркое достижение киберредактора. Говорят, теперь есть программы, которые позволяют в считаные часы написать любовный роман или детектив. Литератору достаточно лишь указать имена главных героев и основную фабулу сюжета.
Устройств, пишущих заметки о новостях, уже много. Например, в журнале «Форбс» регулярно появляются дежурные заметки о финансовых отчетах корпораций. Многие статьи о спортивных состязаниях, их итогах в газетах начали сочинять роботы.
«Закончится ли эпоха человеческой журналистики? Думаю, нет», — успокаивает общественность профессор Кристер Клервол из Карльстадского университета (Швеция). По его мнению, роботы никогда не выйдут за пределы простеньких сюжетов, которые они уже освоили, тогда как более сложные задачи — связное повествование или репортаж с места событий — останутся уделом людей.
«ЭЛЕКТРОННАЯ КОЖА»
В Германии ученые разработали особую систему сенсоров, которая в буквальном смысле способна наделить человека «шестым чувством».
С помощью этой разработки пользователь сможет ощутить находящиеся поблизости магнитные поля и даже, при определенной настройке чувствительности, присутствие другого человека, сообщила газета «Дейли мейл».
Систему датчиков разработала команда исследователей под руководством доктора Дениса Макарова из Института физики твердого тела и материаловедения имени
Лейбница в Дрездене. Расположенная на тончайшей эластичной подложке, она функционирует по такому же принципу, как и кожа акул или оболочка бактерий, которые используют магнитные поля для ориентации в пространстве.
«Ультратонкие магнитные сенсоры, обладающие большим запасом механической прочности, идеальны для ношения на теле, поскольку они незаметны, не мешают ориентироваться в пространстве, а также взаимодействовать с окружающими предметами», — пояснил профессор Оливер Шмидт.
Подложка с датчиками толщиной 2 микрона и площадью 1 кв. м весит всего 3 г. Она настолько легка, что ее небольшой фрагмент может расположиться даже на мыльном пузыре.
Большое будущее разработки ученые видят при ее применении в робототехнике и медицине. Так, сенсоры реагируют на магнитное поле человека, благодаря чему можно сразу понять, не испытывает ли пациент проблемы со здоровьем.
ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ
И вновь о паутине
Обычно, когда речь заходит о паутине, исследователи восхищаются прочностью этого природного волокна. Однако это не единственное ее достоинство, выяснили американские и итальянские ученые.
Нить паутины, как известно, обладает удивительно гибкой, но прочной структурой. Она почти в 15 раз тоньше человеческого волоса, а толщина ее составляет всего 4 микрометра. Нить паутины представляет собой белок, насыщенный такими веществами, как глицин, аланин и серин, внутри которого содержатся нанокристаллы.
По прочности паутина сравнима со сталью, хотя при этом обладает высокой упругостью. Эти уникальные свойства материала открывают широкие возможности для применения искусственной паутины в различных отраслях биотехнологии, полагают исследователи.
Кроме того, американские ученые определили, что теплопроводность паутины растет прямо пропорционально растяжению ее нити. Например, при растяжении нити на 20 % от нормальной длины можно увеличить ее теплопроводность на 20 %. При этом теплопроводность у паутины выше, чем у меди, почти такая же, как у серебра.
Стоит отметить, что пауки вида Nephila clavipes, которых еще называют «золотые кругопряды», нередко становятся предметом исследований биологов. Недавно ученым удалось создать также струны для скрипки из их паутины, которые звучат совершенно особо. А итальянские специалисты смогли создать уникальное и очень прочное волокно, которое не имеет аналогов в мире.
Нужно отметить, что для создания крепкого волокна из паутины еще в XIX веке в исходную субстанцию добавляли небольшое количество воды с уксусом. Ныне ученые обнаружили еще один способ, заставляющий пауков прясть паутину, которая минимум в 3,5 раза прочнее обычной, ее прочность и эластичность столь высоки, что сплетенная из нее сетка может остановить летящий самолет. Для этого исследователи из Университета Тренто попробовали «опылить» одну группу пауков водным раствором графена, а другую — водной смесью, в которой содержались углеродные нанотрубки. При этом некоторые пауки из графеновой группы вдруг начали прясть упомянутую выше необычайно прочную нить.
Пока исследователи не могут понять, почему данный опыт не дает стопроцентного результата. После обработки некоторые пауки так и продолжали прясть обычный шелк, а некоторые вообще погибли.
Сейчас ученые разбираются в тонкостях новой технологии и размышляют, каким образом можно будет создавать графеновую нить вообще без участия пауков. Ведь тогда можно будет производить материалы, обладающие высочайшей прочностью, эластичностью, теплопроводностью и другими характеристиками, которые позволят с успехом использовать их даже в космической и авиационной технике.
УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!
Гены гравитации
Еще 100 лет назад биолог и математик
Если бы гравитация на нашей планете была хотя бы вдвое больше, то люди не смогли бы ходить на двух ногах, а большинство животных напоминало бы коротконогих ящериц или крокодилов.
Но что именно помогает живым организмам приспосабливаться к силе гравитации? Ответ на этот вопрос исследователи получили совсем недавно, пишет журнал Nature.
Устройство и форма живых организмов во многом зависят от того, в каких условиях окружающей среды они живут. Например, полярные медведи запасаются толстым слоем подкожного жира и весьма теплой шубой. А вот шерстка обезьян, живущих в тропиках, совсем редкая…
Большое значение имеет и сила тяжести. Так, самые крупные сухопутные животные — слоны — весят несколько тонн. Но они заметно уступают по массе и размерам, например, голубым китам, которые живут в воде, где гравитационные нагрузки переносятся значительно легче.
Но что именно в живом организме подсказывает, до каких размеров ему стоит расти? Оказывается, здесь неоценимую услугу, как и во многих других случаях, нам и другим существам, живущим на планете Земля, оказывают гены.
В этом недавно убедилась международная группа ученых под руководством доктора Макото Фурутани-Сейки из Университета регенеративной медицины Японии. Исследователи из Японии, Австрии и США идентифицировали ген YAP, который помогает организму противостоять действию гравитации, и показали, что произойдет, если его работа будет нарушена.
В своей статье ученые пишут, что при повреждении гена YAP у рыбки оризии ее ткани искажаются в направлении силы тяжести, а также теряют пропорции, в результате чего у нее развивается плоское, почти двумерное тело. Они также обнаружили, что разрушение гена YAP в клетках человека опять-таки приводит к искажениям формирования клеточных 3D-кластеров.
структуры. Для зрения необходимо, чтобы все части глаза имели уникальные трехмерные формы и были точно выровнены по продольной оси органа. Иначе мы попросту не смогли бы видеть. За это и отвечают гены гравитации.
Тот же механизм лежит в основе правильного формирования тканей в развивающемся организме.
Кандидата в космонавты готовят к экспериментам на центрифуге.
Один из соавторов разработки, доктор Штефан Бегби, сказал на пресс-конференции журналистам: «Сегодня мы можем выращивать 3D-скопления клеток в лаборатории, но не можем воспроизвести точные структуры отдельных тканей, необходимых для выращивания таких сложных органов, как глаза или сердце. На основе обнаруженной роли гена YAP мы надеемся воздействовать на выращиваемые ткани с целью создания сложных органов для дальнейшей пересадки».
Правда, как именно работает антигравитационный ген, как и когда он включается, какие другие гены находятся у него в подчинении, исследователям еще только предстоит выяснить.
Дальнейшие эксперименты, как надеются ученые, не только позволят узнать, почему мы стали выглядеть так, как выглядим сейчас, но и помогут разработать надежные методы создания искусственных органов. Управляя генетической системой, отвечающей за «объемность» органа, трансплантологи, например, смогут выращивать в лаборатории печень или почку точно таких размеров, какие нужны данному конкретному пациенту.
Контроль над генами гравитации, очевидно, помог бы и космонавтам, которым при взлете и посадке приходится переносить немалые перегрузки. Пока же их спасают специальные перегрузочные кресла с индивидуальными ложементами, которые изготавливают для каждого члена экипажа. Процедура, кстати, весьма любопытная. Начинается все с того, что космонавт ложится в специальную ванну с теплым жидким гипсом. Потом гипс застывает, и точно по форме тела каждого космонавта изготавливают ложементы.
При длительных экспедициях космонавты прилетают на станцию на одном «Союзе», а улетают на другом. В этих случаях они всегда переносят свои ложементы из одного корабля в другой.
Золотая луковица
Мы уже не раз рассказывали вам, каким образом и для каких целей исследователи пытаются создать искусственные мускулы. Робототехника, протезирование и даже нанотехнологии нуждаются в создании мышц, способных преобразовать электрическую энергию в энергию механического движения.
Для изготовления искусственных мускулов исследователи применяют всевозможные материалы на основе диоксида ванадия, электроактивные эластомеры, скрученные нанотрубки и даже «мятый» графен. Однако проблема заключается в том, что, как правило, такие мускулы способны либо с усилием расширяться, либо, напротив, только сокращаться.
И лишь недавно ученые из Национального университета Тайваня успешно решили эту проблему, сообщает издание Applied Physics Letters. «Сейчас существует множество способов создания искусственных мышц, — пишет в своей статье руководитель исследования профессор Вэнь-Пин Ши. — В прошлом году, к примеру, из обыкновенной рыболовной лески ученые сконструировали искусственные мышцы, которые оказались в 100 раз мощнее мышечных волокон человека. Однако у всех предложенных технологий создания искусственных мускулов была масса недостатков».
Главной задачей создателей искусственных мышц стала разработка такого материала, который мог бы сгибаться и сокращаться одновременно, как это делают настоящие мышцы. Когда человек принимает классическую позу, чтобы продемонстрировать мышцы руки, его бицепс сокращается и одновременно изгибается, чтобы поднять предплечье.
Группа, возглавляемая профессором Вэнь-Пин Ши и его аспирантом Чин-Чун Ченом, попыталась создать подобную искусственную мышцу. В поисках подходящего материала они обнаружили под микроскопом, что клетки луковой кожицы очень похожи на микроструктуру мышц.
Чистить этот жгучий овощ непросто, тем не менее, ученые сумели снять тонкий слой эпидермальных клеток со свежей очищенной луковицы и промыли его чистой водой. Затем они выкачали из него всю влагу путем сублимационной сушки, не повредив сами клетки. В результате микроструктура стала жесткой и хрупкой, поэтому ученые обработали ее кислотой, чтобы удалить из клеток гемицеллюлозу, которая придает клеточным стенкам прочность, и сделать эту микроструктуру эластичной.
Затем исследователи заставили луковые пленки двигаться, подобно мышцам. Для этого на них нанесли золотые электроды, которые проводят электричество. Эти электроды были разной толщины — 24 нм с одной стороны и 50 нм с другой — чтобы заставить клетки сжиматься и растягиваться так же, как мышечные клетки. Этому способствовало и естественное свойство луковой кожицы изгибаться в различных направлениях под воздействием электрического напряжения.
Напряжение величиной от 0 до 50 В заставляло клетки растягиваться и уплощаться по сравнению с их изначальной изогнутой структурой, а более высокое напряжение — от 50 до 1 000 В — заставило клетки лука сжиматься и изгибаться вверх. Контролируя напряжение и, таким образом, приводя в движение эти искусственные мышцы, ученые смогли при помощи 2 луковых пленок, как при помощи пинцета, поднять маленький шарик из ваты, о чем профессор Ши и его коллеги написали в своей статье.
Однако, чтобы подвинуть этот ватный шарик, ученым понадобилось очень высокое напряжение. Это, по их словам, является на данном этапе самым главным недостатком проекта. Если бы движения искусственных мышц можно было контролировать при помощи низкого напряжения, то в качестве источников питания имплантов или систем роботов можно было бы применять крохотные аккумуляторы, что чрезвычайно удобно. «Нам предстоит понять конфигурацию и механические свойства стенок клетки, чтобы преодолеть это препятствие», — объясняет В.-П. Ши.
«Выращивание клеток, которые смогут сформироваться в участок мышечной ткани, способный создавать силу тяги, — это очень сложный процесс, — продолжает он. — Люди прежде уже пытались использовать живую мышечную ткань. Но в этом случае основная проблема заключается в том, как сохранять клетки живыми. Мы использовали клетки овощей, потому что их стенки сохраняют мышечную силу независимо от того, живые они или нет»…
Однако остается еще решить и проблему долговечности. Золотое покрытие помогает защищать луковые мышцы от воздействия внешних факторов, однако влага все равно со временем может проникнуть сквозь стенки клеток и изменить их свойства. «Мы собираемся покрыть искусственную мышцу из луковой кожицы очень тонким слоем фторида, — пишет в заключение В.-П. Ши. — Это не позволит влаге проникнуть внутрь клеток и при этом не изменит их свойств».
ВЕСТИ С ПЯТИ МАТЕРИКОВ
Поделиться книгой: