Хотели бы вы иметь возможность добираться из Лондона в Нью-Йорк всего за 3 часа и 15 минут? Вполне вероятно, что это станет возможным через несколько лет, благодаря усилиям специалистов компании Boom Technology, которая занимается разработкой гиперзвукового пассажирского авиалайнера, способного летать со скоростью в два раза выше скорости звука. Следует отметить, что к делу организации компании Boom Technology имеет отношение сэр Ричард Брэнсон, основатель и руководитель известной аэрокосмической компании Virgin Galactic.
Самолет Boom Supersonic будет способен развивать в полете скорость 2.2 Маха (2335 километров в час). Это больше скорости, которую мог развивать в прошлом небезызвестный Конкорд (2180 километров в час). На скорости в 2.2 Маха перелет из Сан-Франциско в Токио займет 5.5 часов, а из Лос-Анджелеса в Сидней можно будет добраться за 6 часов и 45 минут.
"Использование сверхзвуковых пассажирских перевозок позволит, к примеру, сэкономить два дня времени при путешествии в Азию и обратно" - рассказывает Блэйк Шолль (Blake Scholl), президент и один из основателей компании Boom Technology, - "И это освободившееся время вы сможете в полной мере посвятить своей семье или бизнесу".
В настоящее время компания Boom Technology уже собрала 33 миллиона долларов, поступивших ей из различных источников. И в самом ближайшем времени специалисты компании приступят к созданию первого опытного образца гиперзвукового пассажирского авиалайнера, получившего название "Baby Boom". Этот самолет, являющийся уменьшенной копией будущего самолета, должен впервые подняться в воздух в 2018 году. А полноразмерный самолет, способный перевозить 55 пассажиров в комфортных условиях бизнес-класса, должен появиться к 2020 году.
Даже с учетом больших успехов, сделанных в области робототехники за последние годы, современные роботы имеют целый ряд ограничений. Реализация возможности эффективного передвижения роботов в изменяющихся условиях окружающей среды, на которое тратится разумное количество дефицитной энергии, относится к разряду одной трудноразрешимых задач. С другой стороны, природа уже давным-давно сделала все возможное, и исследователи из корейского Института науки и передовых технологий (Korea Advanced Institute of Science and Technology, KAIST) придумали, как можно использовать живых существ в роли импровизированных "транспортных средств" для роботов.
Робот, о котором сейчас пойдет речь, не очень похож на традиционного робота в нашем понимании. Скорее всего его можно назвать электронно-механическим устройством, закрепленным на верхней части панциря водоплавающей черепахи. Для управления движением черепахи у этого робота имеется подвижная линейка с красными светодиодами и трубочка, через которую робот выдает черепахе поощрительный приз в виде еды.
Для того, чтобы получить возможность управления черепахой при помощи вспышек красного света, корейские ученые произвели процесс их предварительной дрессировки, направленной на создание у живого существа устойчивых ассоциаций вспышек красного света с получение приза. "Сидящий" на спине черепахи робот включал светодиоды и подкармливал едой черепаху в случае, если она начинала двигаться в нужном направлении. В процессе обучения было задействовано пять пар робот-черепаха и с каждой тренировкой черепахи четче и быстрее реагировали на команды робота.
Об эффективности такого способа можно судить, просмотрев приведенный ниже видеоролик. Робот и черепаха, помещенные в сосуд с водой, должны были совместными усилиями пройти через пять контрольных точек. И, как можно убедиться, этой "странной парочке" удалось справиться с поставленной задачей в полной мере.
"В природе существует множество видов животных, которым можно надрессировать соответствующим образом и использовать в качестве "транспорта" для животных" - рассказывает Да-Гун Ким (Dae-Gun Kim), исследователь из института KAIST, - "При этом, можно использовать различные виды животных, птиц, рыб и т.п. для решения задачи разного типа".
А в ближайшем будущем ученые из KAIST собираются разработать технологию, которая позволит частично или полностью снабжать робота необходимой ему энергией, используя энергию движений контролируемого им живого существа.
Элон Маск (Elon Musk), основатель и руководитель таких компаний, как SpaceX и Tesla Motors, получил известность как человек, генерирующий и поддерживающий различные необычные идеи, некоторые из которых касаются создания футуристических транспортных систем. Одна из таких идей, идея системы Hyperloop, находится сейчас на стадии практической реализации, для нее уже разрабатывается конструкция пассажирской капсулы и ведется строительство экспериментального участка трубопровода, в котором будет поддерживаться низкое давление воздуха. И недавно Элон Маск опубликовал в сети видео, демонстрирующее его идею создания футуристической подземной транспортной системы, которую он собирается воплощать в жизнь силами принадлежащей ему недавно организованной компании Boring Company.
Основой будущей системы станут самоходные электрические транспортные тележки, которые будут выполнять роль лифтов, поднимающих и опускающих обычные автомобили в глубину туннельной системы. Туннельная система станет весьма разветвленной и по некоторым признакам она охватит весь район Лос-Анджелеса, города, который хорошо известен наличием в нем серьезных проблем с транспортом и уличным движением.
Опустившись в подземный туннель, транспортная тележка со стоящим на ней автомобилем вливается в поток, движущийся в нужном направлении со скоростью 200 километров в час. Пока еще не ясно, какие принципы движения будут использованы в данной системе, но, зная Элона Маска, можно предположить, что это будет нечто сверхвысокотехнологичное типа рельс с магнитной левитацией. По достижению конечной точки подземного перемещения тележка с автомобилем поднимается на поверхность, и автомобиль следует далее своим ходом.
Помимо обеспечения передвижения легковых автомобилей с находящимися внутри них людьми, новая транспортная система сможет обеспечивать передвижение общественного транспорта. Конечно, она не сможет перемещать большие городские автобусы, для этого будет использоваться малые транспортные средства, способные перевозить десяток-другой пассажиров за один раз.
Конечно, дело практического создания такой системы затянется не на один год или даже десятилетие. Но Элон Маск уже начал работать в данном направлении. Прямо сейчас при помощи 1200-тонной бурильной машины, длиной 120 метров, получившей название "Nannie", идет прокладка испытательного участка туннеля, располагающегося под штаб-квартирой компании SpaceX в Хоуторне, Калифорния.
Пока еще неясно, какими путями Элон Маск планирует добиться получения разрешения на строительство столь масштабной системы, которая затронет практически все области инфраструктуры Лос-Анджелеса. Но если и кто может сделать, так это он, человек, обладающий миллиардным состоянием, оказывающий огромное влияние на аэрокосмическую отрасль со своими ракетами многоразового использования, и являющийся одним из главных игроков на поле электрических автомобилей, способных к самостоятельному передвижению.
21 апреля 2017 года космический исследовательский аппарат Cassini совершил свой последний и 127-й по счету близкий полет мимо Титана. Аппарат прошел в 979 километрах от поверхности "туманного" спутника и направился к Сатурну исполнять "заключительный танец", состоящий из 22 витков вокруг планеты. Во время полета мимо Титана аппарат Cassini, как и во время всех предыдущих таких полетов производил фотосъемку и сканирование поверхности радаром. Эти снимки уже были переданы на Землю, дав ученым возможность снова взглянуть на моря и реки их жидких углеводородов, при этом, на снимках аппарата фигурирует область, съемка которой уже производилась раньше, но которая никогда не подвергалась сканированию радаром. Предметом повышенного интереса со стороны ученых в данной области является необычное образование, получившее в силу своих особенностей название "волшебный остров".
"Аппарат Cassini постепенно приближается к завершающему моменту своей миссии. Но все данные, которые он собрал и продолжает собирать в настоящее время, будут использоваться учеными в своих исследованиях на протяжении нескольких следующих десятилетий" - рассказывает Линда Спилкер (Linda Spilker), ученая миссии и сотрудник Лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory).
Полет мимо Титана, кроме получения дополнительной научной информации, преследовал еще одну цель, заключающуюся в коррекции траектории полета и в увеличении скорости полета за счет воздействия гравитации Титана. Теперь аппарат, движущийся со скоростью 860.5 метров в секунду, в момент максимального сближения с Сатурном будет проходить сквозь "щель" между планетой и самым близким к планете кольцом ее системы. И после того, как аппарат совершит 22 витка вокруг Сатурна, он 15 сентября этого года закончит свою миссию погружением в атмосферу планеты, которое, согласно ожиданиям ученых, позволит собрать чрезвычайно важные научные данные.
Первое погружение аппарата Cassini в щель между Сатурном и его кольцами произойдет сегодня, 26 апреля 2017 года. Практически через сутки аппарат займет положение, допускающее установление связи с Землей. И как только коммуникационный канал будет установлен, аппарат передаст все сделанные им снимки и собранные данные.
А на приведенном ниже видеоролике можно ознакомиться со всем тем, что ждет аппарат Cassini во время выполнения им заключительной части миссии, получившей название "Grand Finale".
На страницах нашего сайта мы неоднократно рассказывали нашим читателям о необычном летательном аппарате с вертикальным взлетом и посадкой Cormorant, имевшим ранее название AirMule и разрабатываемом израильской компанией Tactical Robotics. А сейчас компания Metro Skyways Ltd., которая, как и компания Tactical Robotics, является дочерним предприятием более крупной компании Urban Aeronautics, начала разработку гражданского варианта аппарата, который получил название CityHawk. Руководство компании надеется, что по завершению процесса разработки и испытаний, аппарат CityHawk станет одним из главных игроков в области летающих автомобилей, которая в последнее времени переживает достаточно бурный рост.
Основой летательного аппарата CityHawk, как и аппарата Cormorant, является "фирменная" технология Fancraft, которая заключается в использовании пропеллеров со скрытыми внутри корпуса роторами. За счет этого аппарат CityHawk не будет иметь никаких выступающих лопастей и крыльев, затрудняющих передвижение, взлет и посадку. Предполагается, что в качестве топлива будет использоваться сжатый водород, в первоначальном варианте этот водород будет сжигаться напрямую в газотурбинных двигателях, что позволит отказаться от использования тяжелых аккумуляторных батарей и электрических двигателей.
Но не исключается вариант использования и электрической двигательной установки, в которой энергия будет получаться путем сжигания топлива в водородных топливных элементах. Как и первый, так и второй вариант являются максимально экологически чистыми, они полностью исключают выбросы углекислого газа и других вредных веществ в окружающую среду.
В целях обеспечения безопасности аппарат CityHawk будет оснащен скоростной парашютной системой, которая будет моментально разворачиваться, выстреливаясь вверх ракетой. Это позволит аппарату совершить безопасную посадку в случае возникновения каких-либо неполадок даже при движении на небольшой высоте.
Корпус летательного аппарата CityHawk будет очень напоминать по форме кузов большого легкового автомобиля. В его салоне предусматривается наличие четырех мест, одно из которых будет занимать пилот. Но в конструкции аппарата и в его системе управления изначально будет заложена возможность использования технологии автоматического управления, которые сейчас разрабатываются и испытываются на летательном аппарате Cormorant, который, к слову, уже успел совершить более двух сотен испытательных полетов.
Руководство компании Urban Aeronautics планирует, что на процесс разработки аппарата CityHawk уйдет около пяти лет, в ходе которых первые опытные образцы будут проходить через ту же самую программу испытаний, через которую проходит сейчас его "военный" собрат. А общественности этот аппарат будет представлен на первой же ближайшей авиационной выставке, которая будет проходить вскоре после завершения разработки и испытаний опытных образцов.
Система искусственного интеллекта, разработанная в свое время в стенах университета Карнеги-Мелоун, одержала очередную громкую победу над людьми в игре в покер. В общей сложности искусственный интеллект в течение пяти дней провел игры с шестью самыми именитыми игроками, сыграв 36 тысяч кругов и выиграв 792 327 американских долларов в виде виртуальных фишек. Турнир, в котором принимала участие система искусственного интеллекта, проводился в Хайнане, Китай, а последняя игра в рамках этого турнира была проведена 10 апреля 2017 года.
Противником системы искусственного интеллекта была китайская команда под названием "Драконы" (Team Dragons). А во главе этой команды стоял Аланом Дю (Alan Du), предприниматель из Шанхая, который взял призовой браслет турнира 2016 World Series of Poker.
В китайском турнире принимала участие программа искусственного интеллекта под названием Lengpudashi, которая является новой доработанной версией программы Libratus, разработанной в университете Карнеги-Мелоун, и которая в недалеком прошлом обыграла четырех ведущих американских игроков в Техасский холдем без ограничений (вид покера) во время 20-дневного турнира, проведенного в январе этого года в Питсбурге, Пенсильвания.
И в заключение следует отметить, что турнир по покеру с участием искусственного интеллекта Lengpudashi был организован Кай-Фу Ли (Kai-Fu Lee), выпускником и бывшим профессором университета Карнеги-Мелоун. Этот человек успел поработать на руководящих должностях в таких именитых компаниях, как Apple, Microsoft и Google, а сейчас он является учредителем и руководителем компании Sinovation Ventures, которая имеет огромное влияние на все происходящее в китайском интернет-секторе.
Напомним нашим читателям, что электронные лампы были основой всех первых электронных устройств, созданных людьми. Однако, большие размеры электронных ламп и значительный расход ими энергии стали причинами тому, что к 1970-м годам они были почти полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. Но за последние несколько лет учеными были разработаны наноразмерные транзисторы с вакуумным каналом (nanoscale vacuum channel transistor, NVCT), которые являются комбинацией всех лучших черт электронных ламп и современных полупроводников в пределах одного единственного прибора.
По сравнению с обычными транзисторами NVC-транзисторы являются более быстрыми и более стойкими по отношению к высоким температурам и радиации. Эти преимущества делают NVC-транзисторы идеальными кандидатами для их использования в космической технике, в высокочастотной электронике, включая электронику, работающую в терагерцовом диапазоне.
Такие транзисторы могут быть изготовлены при помощи существующих технологий производства полупроводниковых приборов, а их размер может составлять всего несколько нанометров. С этой точки зрения NVC-транзисторы не очень похожи на электронные лампы, они имеют гораздо большее сходство с традиционными транзисторами, и их можно увидеть только при помощи электронного растрового микроскопа.
Новый тип NVC-транзистора был разработан учеными из Исследовательского центра НАСА имени Эймса. Отличительной чертой этого кремниевого устройства является улучшенная структура управляющего электрода, затвора, что позволило понизить величину управляющего транзистором напряжения с десятков Вольт до уровня ниже пяти Вольт, что привело к очень низкому расходу энергии во время работы транзистора.
Затвор в NVC-транзисторе играет такую же роль, как и в обычном полевом транзисторе. Приложенное к нему напряжение управляет потоком электронов, текущим через канал транзистора от одного электрода к другому. В вакуумных электронных лампах поток электронов создавался путем нагрева катода лампы до высокой температуры. Поскольку электроны перемещались в условиях вакуума, они могли двигаться с очень высокой скоростью, что приводило к высокому быстродействию устройства.
В NVC-транзисторе фактически нет вакуумного промежутка, его роль выполняет пространство, заполненное инертным газом, гелием в данном случае, находящемся при атмосферном давлении. Поскольку расстояние между электронами очень мало, не более 50 нанометров в опытных образцах, вероятность столкновения электронов с атомами газа очень мала, и они способны перемещаться в таком "квазивакууме" с такой же скоростью, как и в фактическом вакууме. И даже в случае столкновения с электронами атомы газа не ионизируются и не нарушают работу транзистора из-за низкой величины рабочего напряжения и низкой энергии летящих электронов.
Испытания опытных образцов NVC-транзисторов нового типа показали, что они сохраняют работоспособность при температуре до 200 градусов Цельсия, при которой обычные транзисторы работать уже не могут. Кроме этого, NVC-транзисторы выдерживают воздействие достаточно мощного потока протонного и гамма-излучения.
В своих дальнейших исследованиях ученые НАСА будут работать над улучшением структуры наноразмерных NVC-транзисторов, пытаясь использовать в них новые материалы. И эти усилия могут привести к тому, что надежность работы самых современных электронных устройств будет обеспечиваться технологиями, которые, с первого взгляда, давным-давно устарели.
Каждый год инженеры лаборатории Bionic Learning Network известной немецкой компании Festo представляют на ярмарке Messe, которая проходит в Ганновере, серию своих новых биовдохновленных роботов. На страницах нашего сайта мы уже рассказывали об удивительных роботах-муравьях, об огромной автоматизированной стрекозе, о роботе-кенгуру и других не менее удивительныхмеханических созданиях. А в этом году специалисты компании Festo представили вниманию общественности захват для роботов различных типов, строение которого скопировано со строения щупальца осьминога, и пару новых роботов, способных совершать невероятно точные, плавные и пластичные движения.
Все три демонстрационных экземпляра предназначены для реализации максимально безопасного взаимодействия человека с роботами. Главной достопримечательностью, конечно же, является захват OctopusGripper, изготовленный из мягкого силикона, "украшенного" рядами чашечек-присосок. Управление потоками подаваемого в захват сжатого воздуха, можно заставить этот захват изогнуться в любом направлении и обхватить предмет произвольной формы. А надежное удержание этого предмета захватом обеспечивается при помощи присосок.
Как уже упоминалось выше, захват OctopusGripper разработан таким образом, что его можно использовать с любым промышленным роботом, в том числе и двумя роботами, изготовленными для выставки Messe. Первым роботом является робот BionicCobot, который представляет собой точную механическую копию руки человека. Комбинация его семи механических суставов и приводов, выполняющих роль бицепса и трицепса, позволяет этому роботу совершать невероятно точные движения, последовательность которых может быть запрограммирована оператором при помощи специализированного приложения, работающего на планшетном компьютере.
Вторым роботом является робот BionicMotionRobot, структура которого состоит из гибких пневматических "мехов", клапанов и других элементов управления. Естественным прототипом этого робота является хобот слона, и это обеспечивает гибкому манипулятору 12 степеней свободы. Манипулятор BionicMotionRobot сверху покрывается специальной плетеной тканью, которая не позволяет пневматическим элементам раздуваться сверх меры и деформироваться, что, в свою очередь, позволяет пневматике развивать достаточно высокую силу. За счет этого манипулятор BionicMotionRobot способен поднимать груз, весом до трех килограмм, что сопоставимо с его собственным весом.
Ученые из Калифорнийского колледжа Св. Марии (St. Mary's College of California), работающие с квантовых компьютером D-Wave 2X, научили его распознавать и классифицировать деревья на снимках, полученных при помощи спутниковой или аэрофотосъемки. Все это выглядит не очень впечатляющим достижением, тем не менее, данное достижение является значительным шагом к практическому использованию квантовых компьютеров для решения сложных задач, таких, как компьютерное видение и распознавание объектов.
Исследователи, возглавляемые физиком Эдвардом Бойда (Edward Boyda), "скормили" квантовому компьютеру с 1152 кубитами сотни изображений поверхности, полученных при помощи спутников НАСА. Компьютер самостоятельно определил десятки вариантов различных особенностей, таких, как насыщенность зеленого цвета, коэффициент отражения и т.п. для того, чтобы определить, являются ли пиксели изображения деревьями, а не дорогами, зданиями или водоемами. Указав компьютеру на допущенные им ошибки, ученые добились того, что компьютер видоизменил вычисленные им формулы, по которым он производит идентификацию и классификацию деревьев.
"Классификация деревьев это задача, гораздо более сложная, нежели кажется на первый взгляд. Деревья растут рядом друг с другом, высокие деревья соседствуют с низкими, и в лесу эти варианты встречаются в неисчислимом количестве комбинаций" - рассказывает Рамакришна Немани (Ramakrishna Nemani), ученый из отдела суперкомпьютерных вычислений НАСА (NASA Advanced Supercomputer Division) в Маунтин-Вью.
После проведенного процесса обучения компьютера D-Wave смог идентифицировать и классифицировать деревья с 90-процентной точностью. Такой уровень точности ненамного превышает точность работы подобных программ на обычных компьютерах, но квантовый компьютер делает все это с легкостью, оставляя достаточно большой резерв вычислительной мощности для решения других сопутствующих сложных вычислительных задач, так же связанных с анализом изображений и идентификацией объектов.
Решенная при помощи квантового компьютера D-Wave 2X проблема является лишь малой частью более глобальной задачи отслеживания и прогнозирования климатических изменений. Пропуская через себя "тонны" снимков, сделанных спутниками НАСА, квантовые компьютеры смогут в приемлемые сроки выявить наличие медленных климатических изменений, происходящих в течение недель, месяцев или лет. "При таком подходе мы сможем с очень высокой точностью прогнозировать появление циклона над Индией через шесть месяцев, наблюдая сегодня некоторые изменения погодных условий в Северной Канаде" - пишут исследователи.
"Бытует мнение, что квантовые компьютеры смогут решить абсолютно все сложные задачи гораздо быстрее обычных вычислительных систем" - рассказывает Итей Хен (Itay Hen), программист из университета Южной Калифорнии, - "Но это совсем не так, вся мощь квантовых компьютеров проявляется лишь на задачах определенного класса, их использование для других задач является тупиковым направлением. Мы же сейчас занимаемся поиском и определением новых видов задач, подходящих для квантовых компьютеров. Кроме этого, мы занимаемся адаптацией под квантовые системы некоторых уже известных задач, таких, как машинное глубинное изучение и самообучение".
Группа ученых из университета Базеля (University of Basel), Швейцария, и Технологического института Карлсруэ (Karlsruhe Institute of Technology, KIT), Германия, разработали структуру, изготовили и провели испытания одного из самых маленьких на свете электрических выключателей. Основой этого выключателя является единственная молекула вещества, синтезированная таким образом, чтобы придать этой молекуле необходимые электрические и механические свойства. Данное достижение является одним из больших шагов на пути продвижения теоретических идей к практическому воплощению элементов так называемой молекулярной электроники.
Форма синтезированной молекулы чем-то напоминает трехногий лунный посадочный модуль, на вершине которого находится активная часть переключателя. Его три "ноги" имеют специальные "якорные" химические группы, обеспечивающие прочное и надежное сцепление с поверхностью покрытого золотом основания. Роль активного элемента выполняет нитриловая группа, которая выступает достаточно далеко за пределы всей остальной молекулы.
Вторым электродом этого "выключателя" является наконечник туннельного сканирующего микроскопа, и при его же помощи осуществляется управление состоянием выключателя. Когда наконечник микроскопа входит в контакт с "торчащей" нитриловой группой, то через молекулу начинает течь электрический ток, а электрическая проводимость молекулы зависит от положения нитриловой группы. Чем сильней она прижимается наконечником микроскопа в сторону молекулы, тем ниже становится электрическое сопротивление и тем "качественней" включается этот молекулярный выключатель.
Нитриловая группа имеет так называемый дипольный момент, неравномерность распределения положительного и отрицательного электрического заряда. Это позволяет, помимо механического способа, управлять состоянием выключателя при помощи электрического поля. Изменяя полярность и силу потенциала на наконечнике микроскопа, можно заставить нитриловую группу или приблизиться к остальной молекуле или наоборот, отдалиться от нее, включая или выключая молекулярный выключатель.
Еще одним интересным моментом является то, что контакт между молекулой и наконечником микроскопа может быть установлен или разорван сколь угодно большое количество раз, не вызывая остаточных деформаций структуры молекулы. Такая высокая надежность является следствием череды теоретических расчетов, позволивших рассчитать форму отдельной молекулы, которая должна обладать набором определенных свойств. Данные исследования проводились под финансированием от немецкого Исследовательский фонда, соответствующая программа которого направлена на объединение методов функционального теоретического моделирования с практическими экспериментами в области малых сил и энергий, действующих на уровне отдельных молекул.
На данном снимке, сделанном космическим телескопом Hubble Space Telescope, можно увидеть изображение удивительной галактики под названием UGC 12591. Галактика UGC 12591 не относится ни к одному из традиционных типов галактик, в ней сочетаются все отличительные особенности двояковыпуклых и спиральных галактик. UGC 12591 находится на расстоянии около 400 миллионов световых лет от Земли в самой западной области сверхскопления Персея-Рыб (Pisces-Perseus Supercluster), цепи из скоплений галактик, которое является одной из самых больших среди всех известных людям структур в космосе.
Помимо не самой обычной структуры галактика UGC 12591 выделяется еще тем, что она необычайно массивна. Сама галактика и ее ореол содержать материю, масса которой эквивалентна сотням миллиардов солнечных масс, что в четыре раза больше массы нашей галактики, галактики Млечного Пути, которую так же нельзя назвать маленькой. Кроме этого, галактика UGC 12591 вращается очень быстро, скорость ее вращения составляет порядка 1.8 миллиона километров в час.
Наблюдения телескопа Hubble за галактикой UGC 12591 позволили ученым-астрономам вычислить массу этой галактики и определить некоторые особенности процессов ее формирования. Правда, сейчас еще не до конца ясно, сформировалась ли эта галактика обычным образом, накапливая массу и вырастая со временем медленными темпами, или она стала столь массивной в результате столкновения и слияния ее с другой массивной галактикой в далеком прошлом.
Последний вариант является предметом повышенного интереса со стороны ученых-астрономов из-за того, что нашу галактику в будущем ожидает нечто подобное. Как мы уже рассказывали на страницах нашего сайта, приблизительно через 4-5 миллиардов лет Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды, и изучение галактики UGC 12591 может дать некоторые подсказки относительно того, что будет ожидать человечество в тот момент, если, конечно, оно все еще будет существовать через столь длительный промежуток времени.
Космический исследовательский аппарат НАСА Cassini, пребывающий сейчас в районе Сатурна, сделал и передал на Землю серию снимков, на которых изображен один из самых загадочных спутников гигантской планеты, Пан (Pan). Этот спутник находится в пределах кольца А, оказывая огромное влияние на форму и строение системы колец Сатурна. Именно из-за этого влияния, считают ученые, в месте нахождения Пан-а, присутствует промежуток между кольцами, шириной 325 километров, известный под названием "деления (разрыва, щели) Энке" (Encke Gap).
В настоящее время аппарат Cassini вращается вокруг Сатурна по орбите, проходящей в непосредственной близости от кольца А. Эта предпоследняя фаза миссии позволяет ученым при помощи получаемых снимков более тщательно изучить строение тонкой кольцевой системы гигантской газовой планеты и систему его спутников различных размеров. Аппарат Cassiniвыполнит еще пять проходов мимо колец Сатурна прежде, чем начнется финальный этап его миссии, который получил название "Великий Финал" и проведение которого назначено на 26 апреля нынешнего года.
Пан относится к классу спутников-пастухов, которые двигаются вокруг Сатурна в пределах его кольцевой системы. Присутствие этих небольших космических тел формирует и поддерживает постоянную ширину разрывов в кольцевой системе, а гравитационное влияние спутников порождает волнообразные движения материала колец по обе стороны от траектории полета спутника.
7 марта 2017 года аппарат Cassini сблизился со спутником Пан на дистанцию 14 572 километра, с которой и были сделаны приведенные здесь снимки. Отметим, что эти снимки являются полностью "сырыми", не прошедшими через математическую обработку, предназначенную для увеличения разрешающей способности и других качественных показателей этих снимков. Но и без этой дополнительной обработки на снимках видно особенности весьма необычного строения спутника Пан, имеющего достаточно высокий круговой экваториальный горный хребет, придающий спутнику некоторое сходство с летающей тарелкой или пельменем, как кому будет угодно.
Ученые считают, что информация с полученных снимков, которая проявится после их последующей обработки, позволит им прояснить некоторые моменты касательно необычной внешности Пан-а, его геологии и ближайшего окружения.
Известно, что хищные птицы, такие, как орлы и ястребы, обладают зрением, превосходящим человеческое зрение по крайней мере в пять раз. Исследования показали, что хищные птицы могут заметить кролика с расстояния 3 километров, что, в случае человека, эквивалентно рассматриванию муравья с высоты 10-этажного здания. Такая острота зрения является следствием особого строения глаз хищных птиц, и ученые, использовав это в полной мере, создали объектив для камеры, который может снабдить беспилотные летательные аппараты острым зрением, доступным ранее только некоторым представителям животного мира.
При помощи нового объектива была реализована технология съемки под названием "foveated imaging". При такой технологии получается снимок, на котором небольшая "целевая" область снята с избыточной разрешающей способностью. Кадры такой съемки иногда фигурируют в телевизионных программах на тему живой природы и в некоторых фильмах, и на них видно размытые края изображения, а сверхчеткое изображение по центру снимка кажется немного увеличенным по отношению к другим областям снимка.
"Такое устройство зрения позволяет птице, а теперь позволит и беспилотному аппарату получить максимум информации об интересующем его месте" - рассказывает Симон Тиле (Simon Thiele), ученый из университета Штутгарта.
"Орлиное зрение" объектива камеры получается за счет использования серии крошечных линз, расположенных определенным образом друг относительно друга. Все эти линзы объединены в своего рода искусственное "глазное яблоко", которое можно встроить не только в объективы камер, но и в датчики, используемые различными робототехническими системами.
Следует отметить, что традиционные трансфокаторные технологии также позволяют получить снимки с аналогичной разрешающей способностью. Однако, технология foveated imaging имеет несколько важных преимуществ. Каждая линза является миниатюрной, ее размер сопоставим с размером крупинки соли. Более того, такие линзы могут быть напечатаны при помощи специального трехмерного принтера, что делает их гораздо более дешевыми, нежели обычные линзы, требующие длительной и дорогостоящей обработки их поверхности для придания им необходимой формы.
Кроме беспилотных летательных аппаратов, новая технология может найти применение в медицине, промышленности, науке и других областях, где требуется использование сверхминиатюрных камер, имеющих, при этом, очень высокую разрешающую способность.
Если вам вдруг доведется попасть внутрь подземной лаборатории американского Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в Гейтерсбурге, штат Мэриленд, то вы сможете лицезреть то, что является самой большой и самой точной на сегодняшний день машиной для измерения координат. Эта машина, имеющая название Xenos, была изготовлена немецкой компанией Zeiss, ее вес равен 9 тысячам килограмм, а размеры - 3.3 на 3.3 и 3.4 метра, она занимает почти весь объем пространства выделенной для нее лаборатории, что является источником некоторых проблем, о которых мы расскажем чуть ниже.
Сначала машина Xenos будет использоваться для проведения эксперимента по измерению "большого G", фундаментальной гравитационной константы, которую пока еще не удавалось измерить с высокой точностью. По завершению этого эксперимента машина будет использоваться в качестве рабочего инструмента, позволяющего производить самые высокоточные на сегодняшний день измерения координат и размеров.
Машина Xenos использует подвижный контактный зонд, при помощи которого она измеряет расстояние между двумя точками в трех измерениях и с точностью в миллиардные доли метра. Столь высокоточные измерения необходимы при производстве некоторых узлов авиационных двигателей, производстве деталей для другой высокоточной техники и для калибровки этой техники.
Машина Xenos может похвастаться не только своими размерами и своей точностью, она обладает также самой большой рабочей зоной, размеры которой равны 1.5 на 0.9 на 0.7 метра. Измерительная головка машины может свободно перемещаться и занимать любое положение в трехмерном пространстве, позволяя производить такие замеры, которые невозможно сделать при помощи традиционных CMM-машин (Coordinate Measuring Machine) с подвижным столом.
Самой главной проблемой, решением которой заняты сейчас ученые и инженеры NIST, является проблема климатического контроля в комнате. Наличие в комнате областей с прохладным и более теплым воздухом может вызвать незначительную деформацию элементов конструкции. И эта деформация станет причиной увеличения погрешности производимых измерений, что полностью недопустимо по условиям эксперимента измерения G. Решается эта проблема сейчас путем создания разветвленной системы климат-контроля и вентиляции. Вентиляционные каналы для этого прокладываются в стенах, в потолке и в полу помещении, но размеры самой машины столь велики, что она сама является препятствием для оптимального движения воздуха в комнате.
Эксперимент по измерению большого G, как ожидается, начнется весной этого года и будет длиться два года. До, во время и после этого эксперимента ученые NIST будут исследовать все "причуды" машины Xenos и особенности ее поведения в различных случаях. Результаты ее работы будут сравниваться с результатами работы других CMM-машин, и на основе всех собранных данных будут построены универсальные корректирующие таблицы, использование которых позволит увеличить и без того немалую точность работы машины Xenos.
Машины-монстры - все о самых исключительных машинах, механизмах и устройствах в мире, от громадных средств уничтожения себе подобных до крошечных точнейших устройств, механизмов и всего того, что находится в промежутке между ними.
Специалисты группы компаний Sony Semiconductor Solutions Corp., Sony Semiconductor Manufacturing Corp. и Sony LSI Design Inc разработали новый тип CMOS-датчика, в структуру которого были включены элементы цифровой обработки сигналов и динамическая память DRAM. За счет такой высокой степени интеграции новый датчик позволяет производить съемку видео с высоким разрешением со скоростью до 960 кадров в секунду, не сильно нагружая при этом центральный процессор, что делает этот датчик идеальным для использования в смартфонах и другой портативной электронике.
Традиционные датчики, используемые в камерах современных смартфонов, имеют двухслойное строение. На верхнем слое располагаются собственно светочувствительные элементы, а на нижнем - элементы логических схем, выполняющих функции преобразования сигналов и передачи цифровых данных. На сей раз группа компании Sony добавила между двумя этими слоями третий дополнительный слой, состоящий из ячеек динамической памяти и дополнительных цифровых логических элементов.
Появление третьего слоя в структуре датчика позволило ему производить съемку с очень высокой скоростью. К примеру, при полной разрешающей способности датчика в 19.3 мегапикселя скорость съемки может составлять 120 кадров в секунду, а съемка видео с разрешением 1920 на 1080 пикселей может производиться уже со скоростью в 960 кадров в секунду.
Без наличия в датчике дополнительной динамической памяти скорость его работы ограничивается скоростью работы его интерфейса передачи данных. Однако, при наличии промежуточной буферной памяти, информация с датчика может быть сохранена в ней и подвергнута быстрой предварительной обработке при помощи дополнительных цифровых схем. Упаковка обработанных данных позволяет передавать по интерфейсу больший объем информации и это делает скорость работы камеры менее зависимой от скорости работы интерфейса.
Размер нового датчика составляет 1 на 2.3 дюйма. На его поверхности содержится 21.2 миллиона пикселей, размером 1.22 микрометра, что обеспечивает разрешающую способность 5520 на 3840 пикселей. Получаемые изображения могут иметь соотношение сторон 4:3 и 16:9, и разрешающую способность от 1.71 до 19.3 мегапикселя.
Интерфейс камеры поддерживает стандарты MIPI D-PHY (2.2 Gbps) и MIPI C-PHY (2.0 Gsps). Когда камера снимает 4K-видео с частотой более 30 кадров в секунду, расход энергии составляет 424 мВт, а динамический диапазон датчика составляет 64.8 децибела. Максимальная пропускная способность шины данных датчика составляет 102 Гбит/сек (512 бит, 200MHz), а динамической памяти - 1 Гбит/сек (128 бит, 200 МГц x 4 канала).
Собственно датчик и элементы его цифровых схем изготовлены с использованием 90 нм (1AL5Cu), 30 нм (3AL1W) и 40 нм (1AL6Cu) технологических процессов. А в состав цифровой схемы входит аналого-цифровой преобразователь, препроцессор, главный процессор и схемы интерфейса сопряжения датчика с внешними устройствами.
Звезды, которые только готовятся к "взрывному" финалу своего жизненного цикла, достаточно трудно поддаются обнаружению и идентификации. Тем не менее, ученые-астрономы все время пытаются найти такие звезды с целью выяснения причин, заставляющих взорваться массивную звезду. И эти усилия, в совокупности с некоей долей удачи и расторопности, очень редко приносят плоды. И одним из таких "плодов" стал взрыв сверхмассивной звезды, зафиксированный 6 октября 2013 года телескопом, ведущим наблюдения в автоматическом режиме.
Этот телескоп-робот находится в составе обсерватории Паламар в Калифорнии. И в упомянутый выше момент времени его "глаз" был направлен на спиральную галактику NGC 7610, находящуюся на удалении около 160 миллионов световых лет о нас. И по счастливой случайности в этот же момент в одном из рукавов этой галактики произошел достаточно яркий взрыв сверхновой.
Проводя анализ собранной за ночь информации, астрономы из израильского Научного института Вайцмана (Israel's Weizmann Institute of Science), возглавляемые астрофизиком Офером Яроном, обнаружили на снимках то, чего там не было в предыдущую ночь. Тут же астрономы подали общий сигнал "тревоги" и к наблюдениям за галактикой NGC 7610 присоединились телескопы обсерватории Кек на Гавайях, которые сделали серию спектроскопических замеров и высококачественных снимков. Анализ спектроскопических данных позволил ученым отделить "зерна от плевел", т.е. материю, извергнутую звездой за прошедший год в процессе подготовки к взрыву, и собственно материю, которая была выброшена в пространство в результате взрыва.
Ученые достаточно быстро определили, что до момента взрыва звезда сбросила с себя материю, масса которой эквивалентна 100 массам Земли. А наблюдения в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах, проведенные при помощи космического телескопа Swift, позволили ученым составить точную карту распределения этой материи, на которой видны некоторые особенности процессов, "бушевавших" в прилегающих к звезде областях пространства.
Спектрографические данные, полученные при помощи обсерватории Кек, показали очень высокую концентрацию ионизированного кислорода, плюс наличие железа, кремния и других элементов, нарабатываемых в недрах термоядерного реактора звезды. Эти элементы служат основой планетарной туманности, в недрах которой через время начнут образовываться сгустки, являющиеся зародышами планет и более мелких космических тел.
"Нам удалось зафиксировать взрыв буквально через несколько часов после данного события, когда окружающий космос еще не успел остыть как следует. Эти наблюдения принесли нам множество новой информации, касающейся особенностей распределения материи, выброшенной в пространство взорвавшейся звездой" - рассказывает Офер Ярон, - "Собранные данные являются очень ценными для ученых-теоретиков и ученых, составляющих модели процессов, протекающих на различных этапах цикла существования звезд. И все это дает нам знание точных механизмов и процессов, происходящих в момент взрыва сверхновой, явления которое еще не изучено до надлежащей степени".
Представители Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory, ESO) недавно опубликовали серию потрясающе четких и красивых снимков туманности Кошачьей Лапы и туманности Омара, каждое из которых имеет разрешающую способность в два миллиарда пикселей. Туманности NGC 6334 (Кошачья Лапа) и NGC 6357 (Омар) расположены в районе "хвоста" созвездия Скорпиона и они представляют собой области, в недрах которых идут интенсивные процессы формирования новых звезд.
Пара упомянутых выше туманностей была открыта в июне 1837 года известным британским астрономом Джоном Гершелем, который находился в этот момент в трехлетней экспедиции на Мысе Доброй Надежды в Южной Африке. С того момента, когда Гершель сделал свои открытия, наука продвинулась далеко вперед в области понимания процессов, происходящих в "звездных родильных домах". И сейчас нам известно, что туманности NGC 6334 и NGC 6357 принадлежат к классу так называемых эмиссионных туманностей.
Эмиссионная туманность получает свое название из-за слабого инфракрасного излучения, испускаемого атомами водорода, из которого, преимущественно, и состоят облака, формирующие эту туманность. Инфракрасное излучение возникает вследствие воздействия энергии, излучаемой молодыми и массивными, в 10 раз больше Солнца, звездами. Ультрафиолетовый свет от этих звезд переводит атомы водорода в возбужденное энергетическое состояние и они сами начинают излучать свет, правда в инфракрасном диапазоне.
Снимки туманностей, которые имеют размеры 49,511 на 39,136 точек, демонстрируют нам сложную и хаотичную структуру этих туманностей, плотные волокнистые пылевые образования, из которых и состоят туманности NGC 6334 и NGC 6357, и которые затеняют собой грандиозную картину буйства процессов звездного формирования, разворачивающуюся на заднем плане.
Получение столь высококачественных изображений стало возможным благодаря вводу в строй новой камеры под названием OmegaCam, которая установлена на телескопе Very Large Telescope Survey Telescope (VST), входящем в состав обсерватории Паранал (Paranal Observatory) в Чили. Эта камера может "видеть" глубины космоса в очень широком диапазоне длин волн, ее матрица имеет разрешающую способность в 256 миллионов пикселей, что позволяет получать снимки, в 16 раз большие или более качественные, нежели снимки, которые делает камера Advanced Camera for Surveys (ACS) космического телескопа Hubble Space Telescope.
Но камера OmegaCam - это не только большая матрица и высококачественная оптика. Это целый комплекс системы так называемой адаптивной оптики, сопряженной с 2.6-метровым зеркалом телескопа VST. Система при помощи 108 отдельных приводов управляет положением отдельных участков светоотражающей поверхности зеркала. Это позволяет полностью компенсировать все атмосферные искажения и получить необычайно четкие снимки.