Зонд «Новые горизонты» достигает астероида из пояса Койпера

После посещения Плутона и его лун в 2015 году автоматическая межпланетная станция НАСА «Новые горизонты» прододжила свой путь в сторону пояса Койпера – далёкому кольцу ледяных глыб, которое окружает нашу Солнечную систему. Космический аппарат выполнил серию из четырех маневров в октябре и ноябре 2015 года. Эти манипуляции стали наиболее отдаленной коррекцией траектории космического зонда, которую когда-либо  удавалась проводить. «Новые горизонты» держит курс на рандеву с объектом 2014 MU69, расположенным в миллиардае километров за Плутоном. Он достигает этого объекта в начале 2019 года.
 
2014 MU69 был обнаружен в июне 2014 года космическим телескопом Хаббл. Основываясь на его яркости и расстоянии, его диаметр по оценкам составляет 30-45 км, с 293 летним периодом обращения вокруг Солнца, малым углом наклона и низким эксцентриситетом (характеристика, показывающая степень отклонения от окружности). Такая спокойная орбита означает, что это стандартный холодный объект пояса Койпера, который вряд ли подвергался существенному возмущению. Наблюдения в мае и июле 2015 года значительно снизили неопределенность орбиты, что сделало его подходящей целью для визита «Новых горизонтов». Космический аппарат продолжит изучать регион пояса Койпера до 2022 года.
 

Пролёт аппарата вблизи объекта пояса Койпера 2014 MU69 (обозначение в команде «Новых горизонтов» — PT1, от англ. potential target 1)

Сверхзвуковой самолёт Aerion AS2 начинает свои полёты

После многих лет исследований и разработки аэрокосмической компанией Aerion запущен в производство сверхзвуковой бизнес-джет для сверхбогатых. Известный как АS2, он имеет максимальную скорость 1.5 Маха, что на 67 процентов быстрее, чем верхняя планка круизной скорости для обычных дозвуковых самолетов. Вмещая до 12 пассажиров, AS2 развивает скорость до 4,750 морских миль (8,800 км/ч) со сверхзвуковой скоростью, что поможет сэкономить 2,5 часа в полете через Атлантику, сравнивая с полётом дозвуковых самолетов, и более пяти часов на транс-тихоокеанских маршрутах. Этот самолёт, обладая тремя реактивными двигателями отправился в первый испытательный полет в 2021 году и вошёл в коммерческую эксплуатацию в 2023.
 
Конкурент сверхзвуковому джету – Spike S-512 – был запущен несколько лет назад, в 2018 году.
 
Эти самолеты являются одними из первых в новом поколении быстрых авиалайнеров. Конструкция крыла АС2 позволяет меньше расходовать топливо и увеличивает дальность хода за счет уменьшения аэродинамического сопротивления на 20%.
 
 

2227–2247 – Плутон становится ближе к Солнцу, чем Нептун

Один оборот Плутона вокруг солнца занимает 248 земных лет. Его орбитальные характеристики существенно отличаются от других планет, которые следуют почти круговыми орбитами вокруг Солнца почти в одной плоскости, называемой эклиптикой. В отличие от орбиты Плутона, прилично наклонённой относительно эклиптики и довольно вытянутой (эллиптической). Это означает, что около 20 лет он находится ближе к Солнцу, чем Нептун. В последний раз это было с 1979 по 1999 год; и вновь повторится в период с 2227 по 2247 год .
 
По мере приближения Плутона к Солнцу, лед на ее поверхности начинает нагреваться и сублимировать («испаряться» из твердого состояния в газообразное, минуя промежуточную жидкую фазу). Это образует тонкую атмосферу, состоящую в основном из азота (N2), метана (СН4) и угарного газа (CO) с давлением в пределах от 6,5 до 24 мкбар, что примерно от одного миллиона до 100 000 раз меньше, чем Земное. По мере удаления от Солнца, газы охлаждаются и атмосфера начинает снова замерзать, в конце концов исчезая полностью, так как температура достигает своего минимума в -240°с.
 
Прошло уже три столетия со времени обнаружения карликовых планет. С 1930 года Плутон и его пять спутников тщательно исследованы и изучены. Теперь акцент сместился от научного анализа к эксплуатации ресурсов. Несмотря на отсутствие драгоценных металлов и минералов в астероидных полях и в других местах, Плутон тем не менее содержит достаточное количество замороженного азота и воды. В дополнение к операциям на поверхности происходит бурение в подземный мир, который трансформируется с помощью масштабной автоматизации и робототехники.
 
Несмотря на то, что орбита Плутона пересекает орбиту Нептуна, если смотреть сверху двух объектов, то орбиты располагаются таким образом, что они никогда не могут сталкнуться или даже подойти вплотную. Они всегда разделены по меньшей мере 17 а.с. Следующий раз, когда Плутон подойдёт ближе к Солнцу, чем Нептун случится в 2475 году.
 
Изображение – NASA

2048–2058 – объём ледников в регионе Эвереста сокращается вдвое

В какой-то момент в течение периода 2048–2058, объем ледников в районе высочайшей вершины мира, горы Эверест, падает ниже 50% от уровня 2015 г.

Земля по-прежнему продолжает нагреваться в течение последних десятилетий, и высокие горы Азии, области Гималаев, были особенно чувствительны к изменениям температуры. Ледники здесь содержат наибольший объём льда за пределами полярных регионов. При глобальном потеплении на 2°C к середине века от показателей доиндустриальной эпохи, таяние льдов ускорилось. В дополнение к более быстрой потери льда, на критических точках сосредоточения ледников, осадки в виде снега сменились дождями. Это приводит к сокращению ледяного покрова и увеличению площадей, подверженных воздействию таяния.

Изменения в объёме ледников значительно влияют на наличие воды для местного населения. Изначально усиленное таяние приводит к большим потокам воды, но продолжающаяся деградация приводит к ухудшению положения в теплое время года до начала сезона дождей, когда выпадает мало осадков. Ещё один эффект – формирование и рост временных озер из ледниковых обломков. Лавины и землетрясения могут разрушать плотины, вызывая катастрофические наводнения в бассейнах рек ниже по течению, с объёмами воды в 100 раз превышающих норму.

Это приводит к серьезным последствиям для сельского хозяйства и гидроэнергетики. Особую озабоченность вызывает влияние на Пакистан и его отношения с соседней Индией, зависящих от ледниковых водных ресурсов Гималаев. С углубляющимся водным кризисом, напряженность между странами, обладающими ядерным оружием, заметно растёт в это время. Конфликт усугубляется продолжающимся ростом численности населения и постоянно растущим спросом на пресную воду.

Ключевым аспектом этих изменений стало неуклонное увеличение уровня замерзания воды, высоты, где средние месячные температуры составляют 0°С. По состоянию на 2015, она колебалась между 3200 и 5500 м над уровнем моря в январе и в августе. Если глобальная средняя температура продолжит расти, потенциал увеличения высоты замерзания поднимется на 800–1200 м к 2100, что приведёт к потере объёма ледника между 70% и 99%. Однако, массивные геоинженерные проекты, совершенные во второй половине XXI века, смогут стабилизировать и в конечном итоге снизить потепление.

Япония запускает луноход

В 2018 году японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) отправляет беспилотную миссию на Луну. Для транспортировки и развертывания "Умного Спускаемого Аппарата для Исследования Луны" (Smart Lander for Investigating Moon – SLIM) используется твердотопливная ракета-носитель Эпсилон. Зонд использует технологию идеально мягкого прилунения, которая будет использоваться в пилотируемых миссиях в будущем. Предыдущие прилунения космических аппаратов имели разброс в несколько километров от их целевой точки, SLIM будет посажен на Луну с точностью до 100 м. Аналогично программному обеспечению по распознаванию лиц в цифровых камерах, ПО лунохода позволяет идентифицировать кратеры. Бюджет миссии укладывается в рамки от 83 до 125 млн. долларов. Только пяти странам удавалось совершить мягкие посадки на поверхность Луны – бывшему Советскому Союзу, США, Китаю, Индии и Японии.

Япония отправляет зонд к марсианским лунам

В 2022 году японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) запускает беспилотный космический аппарат к Марсу с целью получения образцов грунта от одного из его двух крошечных лун. Проект стоимостью 241 млн. долларов ставит задачу приземления зонда на поверхность спутника с низкой силой тяжести, сбором камней и пыли, взлет и доставка груза на Землю для детального научного анализа. Это первая в истории миссия по полёту на Фобос или Деймос и обратному возвращению предоставляет доказательства, которые помогут объяснить происхождение марсианских лун, а также даёт полезную информацию для планирования будущих пилотируемых миссий.


Относительные размеры и расстояние между Марсом, Фобосом и Деймосом в уменьшенном масштабе. (Нажмите, для увеличения)

Карибские коралловые рифы на грани исчезновения

Коралловые рифы часто называют «тропическими лесами моря», они образуют одни из самых разнообразных экосистем на Земле. Исторически они занимали менее 0.1% мировой поверхности океана, примерно половину площади Франции, но содержащей 25% всех морских видов. Глобальная экономическая выгода коралловых рифов от туризма, рыболовства, защиты береговой линии в своё время оценивалась до $375 млрд ежегодно.
 
Впрочем, коралловые рифы представляют собой хрупкие экосистемы, отчасти потому, что они высокочувствительны к температуре воды. В начале 21 века они находились под угрозой исчезновения в результате изменения климата, окисления океана, использования глушения или цианида при отлове аквариумных рыб, вреда солнцезащитного крема, чрезмерного использования ресурсов рифа, вредной практики землепользования; в том числе городских и сельскохозяйственных стоков и загрязнения вод, стимулирующих избыточный рост водорослей.
 
Карибы являются домом для 9% кораллов в мире. Между 1970 и 2012 годами количество кораллов сократилось на 50%, оставив лишь одну шестую часть доиндустриального покрытия рифов. Согласно детальному анализу произведённому в 2014 году, при сохранении текущих тенденций, практически все оставшиеся карибские коралловые рифы исчезнут в течение 20 лет. Изменение климата уже однажды доказало свою причастность, понизив уровень pH океана. В то время как окисление океана по-прежнему является серьезной угрозой, новые данные свидетельствуют о том, что потеря рыб-попугаев и морского ежа – двух основных травоядных – было, по сути, важнейшим фактором кораллового спада в конкретном регионе.
 
 
 
Многократно выросшие объёмы перевозки навалочных грузов в течение 1960-х-70-х в панамском канале привели к раразвитию патогенных и инвазивных видов, который позже распространились и на Карибские острова. Неизвестная болезнь привела к массовой гибели морских ежей в 1980-х годах, в то время как крайне высокий отлов рыб-попугаев довёл ситуацию в некоторых регионах до грани вымирания этих видов рыб. Их потеря нарушила хрупкое равновесие экосистемы кораллов и водорослей, которыми они питались, что привело к удушению рифов. Территории, защищенные от перелова, а также других угроз, таких как загрязнение окружающей среды, туристической деятельности и освоением прибрежных зон, были более устойчивыми к воздействию нагрузок, вызываемых изменением климата.
 
Некоторые из самых здоровых коралловых рифов, с высокой популяцией травоядных рыб-попугаев, включены в цветник банка Национального морского заповедника (США): рифы северной части Мексиканского залива, Бермудские острова и Бонайре - там запрещены или ограничены методы рыболовства, вредящие рыбе. Рифы, где рыбы-попугаи не были защищены, трагически снижаются – на Ямайке, на всём тракте Флоридского Рифа от Майами до Ки-Уэста и американских Виргинских островов.
 
В последующие десятилетия, чтобы восстановить баланс между водорослями и кораллами, осуществлялись попытки защиты видов на более обширной территории, используя лучшие стратегии управления. Хотя некоторые из этих усилий добились большого успеха, краткосрочное экономическое давление и бизнес-интересы, как правило, перевешивают эти проблемы. Регион в целом остаётся под серьезной угрозой, и к 2034 году, Карибские коралловые рифы вплотную приблизились к своему полному исчезновению.
 
 будущее карибские коралловые рифы
Мёртвые зоны кораллового рифа в Карибском бассейне. Изображение: Catlin Seaview Survey

3D-печать становится господствующей потребительской технологией

3D-печать, также известная под термином аддитивное производство – это процесс, который позволяет создавать физические объекты в трех измерениях, в отличие от традиционных бумажных принтеров, которые работают в двух измерениях. Под контролем компьютера, слой за слоем накладывается материал, в результате чего появляется продукция, созданная с высокой степенью точности. Обычно это достигается с помощью специального порошка, нагретого лазером, или с помощью спрей-клея, который удерживается на определённом месте.
 
Аддитивное производство была впервые продемонстрировано в 1980-е годы. В течение многих лет, оно было ограничено использованием узким кругом специалистов в создании продуктов, промышленном прототипировании, медицинском моделировании и архитектурной отрасли. Как и самые ранние компьютеры, эти машины были громоздкими, дорогими и медленными; как правило, принадлежащими крупным компаниям с огромными бюджетами на НИОКР.
 
Так как технология прогрессировала, она становилась дешевле и быстрее, легче и практичнее. Интернет позволил оцифровывать объекты для последующего конвертирования, хранить схемы печати, и давать загружать их пользователям по всему миру. Так аддитивное производство завоевало популярность и заявило о себе широкой общественности. Термин «3D-печать» стал более предпочтительным способом описания этого процесса. С 2010 года стали массово возникать сообщества и связанные тематические веб-сайты.
 
Однако, как и многие новые технологии, 3D-печать стала предметом многих спекуляций и значительных заблуждений. Хотя изначально был обнародован ряд настольных версий 3D-принтеров, они как правило оставались дорогими и имели технические ограничения. На уровне предприятий оборудование продолжало показывать высокий потенциал в среднесрочной перспективе - создавать точно подогнанные протезы и медицинские имплантаты, например, могли превносить в жизнь пациентов значительные преимущества. К концу 2010-х годов домашнее использование 3D-принтеров превысило 1 млн. глобальных продаж и понадобится ещё несколько лет, чтобы эта технология стала по-настоящему массовой.
 
В процессе адаптации продолжалось уменьшение стоимости, скорости и улучшалась простота в использовании, что способствовало появлению и росту более популярных моделей от таких известных производителей, как Canon, Epson и HP – наряду с дальнейшими усовершенствованиями в области «чернильной» печати. К концу периода 2019–2024 гг., обувь и одежду можно приобрести через Интернет, но изготовить её в доме владельца в течение нескольких минут. (См. 2024 г.) Появляются всё новые и новые виды материалов, которые могут быть использованы в процессе изготовления: помимо огромного количества разнообразных пластмасс и металлов, это стекло, бетон и даже продукты питания, такие как шоколад.
 
В последующем будущем 3D-печать ждёт ещё больше успехов. В школах применение этой технологии получит широкое распространение. В больницах станет возможным изготовление человеческих органов (см. 2025 г.), устранив потребность в донорах. Широкоформатная 3D-печать всё чаще и чаще используется при строительстве зданий и транспортных средств, в том числе базы на Луне. К концу 21 века целые небоскребы могут быть напечатаны с нуля с точностью вплоть до нанометра. Общими эффектами от 3D-печати являются увеличение локализации производства и его индивидуальности, снижение потребности в транспорте, снижение выбросов углекислого газа и отходов.
 

Завершение «Проекта 100 000 геномов»

«Проект 100 000 геномов» ("100 000 Genomes Project"), стоимостью 300 миллионов фунтов стерлингов (467 миллионов $) выполняется Государственной службой здравоохранения Великобритании (NHS) для пациентов из Англии в период между 2015 и 2018 гг. Благодаря использованию большого объёма выборки, его цель – выявление общих генетических черт, лежащих в основе ряда форм рака и редких наследственных заболеваний. Это исследование проложит путь для новых диагностических средств, лекарств и других методов лечения раковых заболеваний и редких генетических болезней.
 
Когда первый проект по изучению генома человека был начат в 1990 году, он стоил 3 млрд. $ и был рассчитан на 13 лет. Однако, время и стоимость расшифровки целого генома человека стали уменьшаться в геометрической прогрессии, даже быстрее, чем закон Мура, применимый к скорости разработки всё более совершенных компьютерных чипов. К началу 2010-х стало возможным изучение последовательности ДНК человека менее чем за 10 000$ и за несколько дней, а к 2014 году, появилось оборудование способное получать геномы за 1000$. Началась новая эра персонализированной геномики.
 
«Проект 100 000 геномов» использует преимущества этих революционных достижений, чтобы создать масштабную базу данных, объединяющий генетическую информации с персональными медицинскими записями. Это помогает исследователям лучше понять болезнь и ее сложными взаимоотношениями с генами. Врачи могут предсказать, насколько хорошо человек будет реагировать на конкретное лечение, или найти то, которое работает лучше для их конкретного случая. Организации здравоохранения могут более точно отслеживать распространение инфекционных заболеваний, точно определяя источник и характер вспышки. Все данные в «Проекте 100 000 геномов» являются анонимными.
 
Англия – первая страна, взявшаяся за решение этой задачи, однако ещё более крупные проекты начались в последующие годы, так как секвенирование генома продолжает улучшаться как по стоимости, так и по скорости. К 2020 году секвенированы десятки миллионов человеческих геномов. К 2040 году, эти системы будут распространены в странах по всему миру. Персонализированная медицина имеет огромное значение для человечества подобно открытию пенициллина и вакцины против оспы.
 

Биоэлектроника для лечения артрита становится общедоступной

Артрит – это собирательное обозначение любых болезней (поражений) суставов, вызванных травмой, инфекцией или обменных нарушений. Как и в 2010-х годах, артрит является одним из наиболее распространенных типов инвалидности в Соединенных Штатах, преимущественно пожилых людей, более 20 млн. человек имеют серьёзные ограничения дееспообности. Артрит ежегодно обходится США почти в $100 млрд, цифра, как ожидается, в условиях старения населения резко возрастет в будущем. В лечении артрита, как правило, участвуют комбинации лекарств, физические упражнения и изменение образа жизни, но полное исцеление оставалось невозможным.
 
В 2014 году благодаря учёным произошёл прорыв, предполагающей использование био-электроники. Устройство похожее на кардиостимулятор устанавливается на шею пациентов, во время работы оно стреляет всплесками электрических импульсов для стимуляции блуждающего нерва – важной связи между мозгом и основными органами. Эти импульсы снижают активность селезенки, которая в свою очередь производит меньшее количество химических веществ и иммунных клеток, вызывающиъ воспаление в суставах больных ревматоидным артритом. У более половины людей происходит резкое улучшение, даже в тяжелых случаях, достигая до 30% ремиссии.
 
После успешных клинических испытаний, десятилетие прогресса привело к следующему поколению миниатюрных имплантатов, размером с рисовое зерно, более дешёвые и эффективные. К 2024 году использование данных устройств становится обычной формой лечения во многих развитых странах. Биоэлектроника имеет большой потенциал и успех и в других областях. Например, она может предотвратить спазмы дыхательных путей у астматиков, контролировать аппетит при ожирении, и помогать в восстановлении нормальной выработки инсулина при сахарном диабете.
 

Страницы