Рубрика: 21 век

В 2033 году НАСА проводит первую пилотируемую миссию к Фобосу, ближний и больший из двух естественных спутников Марса. Это последний полёт в серии новой амбициозной программы по расширению освоения человеком космоса. Предыдущие миссии в 2020-х годах запускали астронавтов на орбиту вокруг Луны для строительства космической станции на лунной орбите, используя «Систему космических запусков» (Space Launch System — SLS) и космического корабля Орион. На первой стадии этой миссии, спустя 60 лет после эры Аполлонов, перед посадкой на поверхность Фобоса предполагается выход на орбиту вокруг Марса.

В то время как среднее расстояние до Луны 384,000 км, путешествие на Марс почти в 600 раз дальше, за 225 млн. км, что представляет серьезный вызов с точки зрения технической и финансовой реализации. Однако, подлёт и высадка на Фобос перед Марсом — это менее дорогая и рискованная миссия, позволяющая НАСА продемонстрировать ключевые технологии для более сложных миссий в дальнейшем.

В околоземном пространстве используется многоцелевой пилотируемый корабль (Multi-Purpose Crew Vehicle — MPCV), способный перевозить до четырех астронавтов в течение 21 дня. Для путешествий на более отдаленные расстояния, такие как Марс, требующие долгих месяцев в пути — он состыкован к другим модулям, которые содержат все необходимые ресурсы. На спутнике, во время сбора образцов и выполнения различных научных экспериментов, астронавты в состоянии маневрировать в условиях низкой гравитации Фобоса при помощи реактивных ранцев и другого оборудования. Эта орбитальная миссия предшествует запланированным на 2039 и 2043 гг. высадкам на Марс.

Больше…

После катастрофы атомной станции «Фукусима» в Японии, был поднят вопрос о долгосрочной жизнеспособности ядерной энергии. Швейцария была одной из стран, отказавшихся от этой формы производства энергии, после протестов общественности и правительства в 2011 году. Было принято решение не останавливать пять существующих реакторов до окончания срока службы, которые поставляют около 40% электроэнергии в стране. Однако последний реактор будет закрыт в 2034 году.

Больше…

Устройства хранения данных теперь доступны с емкостью более одного экзабайт (миллионов терабайт). Это может показаться чрезмерным для наблюдателей предыдущих десятилетий. Но подобные устройства стали необходимыми в современном мире, в связи с экспоненциальным ростом информационных технологий. Изо дня в день средний опыт человека включает колоссальные объемы данных, особенно тех, кто использует нейронные интерфейсы или биотехногенные имплантаты.

Больше…

EnVision – космический аппарат, разработанный Европейским космическим агентством (ЕКА) для изучения Венеры. ЕКА выбрало EnVision в 2021 году в качестве пятой миссии среднего класса для своего плана Космического видения. Запущенный в 2031 году, полёт занимает 15 месяцев, чтобы достичь планеты, и еще 16 месяцев на аэробрейкинг, чтобы достичь вращения по орбите.

Зонд помогает ученым понять взаимосвязь между геологической активностью Венеры и атмосферой, потенциально находя подсказки о том, почему Венера и Земля пошли такими разными эволюционными путями. Он определяет уровень и характер текущей активности, раскрывает последовательность геологических событий, которые породили целый ряд особенностей поверхности, и подтверждает, были ли когда-то на Венере океаны, и была ли она когда-то пригодна для жизни. Благодаря аппарату учёные получают новые знания об организующей геодинамической структуре, которая контролирует выделение внутреннего тепла с планеты. Высота полета зонда колеблется от 220 до 470 км, а продолжительность миссии составляет 4,5 года.

В комплектацию аппарата входят три прибора, а также производится радионаучный эксперимент. Радар с синтезированной апертурой Венеры (VenSAR) позволяет использовать несколько методов визуализации и определения дальности с пространственным разрешением до 10 метров. Он даёт характеристики структурным и геоморфологическим свидетельствам многомасштабных процессов, которые сформировали геологическую историю Венеры, и раскрывает текущую вулканическую, тектоническую и осадочную активность. Второй прибор, радиолокационный эхолот Венеры (SRS), проникает в верхний слой недр на километр в поисках подземных слоев и их структуры, включая ударные кратеры и их содержание, тессеры (черепице-подобные детали рельефа поверхности) и их границы, потоки лавы и их края, равнины и тектонические особенности, чтобы выявить стратиграфические взаимосвязи в различных диапазонах глубин и горизонтальных масштабах. Третий прибор, Venus Spectroscopy Suite (VenSpec), предоставляет композиционные данные о типах горных пород, атмосферные измерения с чрезвычайно высоким разрешением, подробный мониторинг сернистых газов и сканирование таинственного УФ-поглотителя в верхних облаках Венеры.

В дополнение к трем основным приборам гравитационная и радиосистема отображает гравитационное поле Венеры в высоком разрешении, позволяя исследовать ее глубокую внутреннюю структуру и подтвердить размер и текущее состояние ядра. Он также измеряет свойства атмосферы с помощью  дистанционного зондирования методом радиозатмения.

До этого за последнее десятилетие к Венере отправлялись и другие зонды – российский наземный спускаемый аппарат Venera D, а также миссии НАСА VERITAS и DAVINCI+, значительно улучшающие научные знания об этой планете.

Эктогенезис – рост эмбрионов млекопитающих в искусственных условиях – впервые был описан в 1924 году британским ученым Джоном Холдейном (J. B. S. Haldane). Его эссе, «Дедал, или наука и будущее», считалось шокирующей научной фантастикой, но впоследствии оказался замечательным предсказанием многих научных достижений. Холдейн был другом писателя Олдоса Хаксли, чей знаменитый роман «О дивный новый мир» (1932) прогнозировал подобные разработки в области репродуктивных технологий.

В 1953 году, австралийские учёные доложили о совершении успешного переходного процесса биохимической беременности, которые извлекли неизменённую оплодотворенную яйцеклетку. Спустя шесть лет, за этим последовало экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), в результате которого появился на свет живой кролик. Первая человеческая беременность через ЭКО произошла в 1973 году – хотя она продолжалась только несколько дней. Важной вехой стало наконец-то достижение в 1978 году, когда Луиза Браун стала первым ребёнком «зачатым в пробирке».

В течение 1980-х, ЭКО осуждалась религиозными группами за безнравственность, однако общественное мнение склонялось в пользу этих процедур. Ближайшие несколько десятилетий происходило стремительное развитие в области. Новые препараты, лучшие методы стимуляции яичников и усовершенствованные способы выявления лучших эмбрионов, всё это помогало в достижении более высоких показателей успешного оплодотворения, в то время как стоимость значительно снижалась. Способность заморозки, а затем разморозки и переноса эмбрионов также значительно улучшило процедуру ЭКО. На заре 21-го века, оно стало мейнстримом медицинских технологий. Полмиллиона детей из пробирки родились по всему миру, к 2004 г. эта цифра увеличилась в десять раз, и достигла пяти миллионов к 2012 году.

Другие успехи в области репродуктивной медицины – первый ребенок родившийся в трансплантированной утробе матери в 2014 году, ребёнок от трёх родителей стал возможным в 2016 году. Прошёл почти век с того момента, когда Холдейн ввел термин «эктогенезис» и замена традиционной беременности на полностью искусственную утробу стало реальностью. Ряд препятствий остались – в том числе по этическим и юридическим соображением, но подлинный результат был достигнут. В одном исследовании ввели эмбрион мыши в искусственно созданную матку, в результате успешной имплантации произошёл рост в этих спроектированных тканях – был создан био-инженерный, внематочный «строительный материал». В другом исследовании, плод козы выжил в течение десяти дней в прототипе искусственной матки в виде механизмов из резервуаров с амниотической жидкостью. Третье исследование добилось этого с человеческим эмбрионом, однако законами был разрешен только 14-дневный промежуток времени на исследования такого рода. Эти и другие прорывы привели к первой полной рабочей утробе животных в начале 2020-х годов.

Еще десять лет исследовательской работы, параллельно с смегчением законов в данной области, привели к искусственному вынашеванию человека в начале 2030-х годов. Этот первый опыт продемонстрировал способность поставлять кислород и питательные вещества от внешнего источника формирования плода, а также утилизировать отходы. Кормление включено в функцию плаценты. В ходе клинических испытаний эктогенезис был доступен небольшому числу родителей, но быстро получил широкое распространение через десятилетие после его введения.

Как только энтогенезис вошёл в широкое использование, начали происходить быстрые изменения в обществе. Появился новый способ производства детей, без необходимости выдерживать длительные, болезненные и потенциально опасные циклы беременности. Женщины перестали нести исключительную ответственность родов и стали освобождены от забот соблюдения определенного стиля жизни или собственных ограничений (например, употребление алкоголя) без вреда для развития плода. Каждый аспект девятимесячного процесса может максимально тщательно контролироваться машиной – безопасной и эффективной альтернативой естественного рождения. Для многих женщин образ жизни и карьерные перспективы были переосмыслены; что послужило благом для гендерного равенства. Женщины с поврежденной, больной или удаленной маткой также могут воспользоваться процедурой. Гомосексуальные пары и одинокие мужчины могут также иметь детей без использования суррогатных матерей. Ещё один вариант теперь доступен для беременной женщины, желающей сделать аборт – поместить эмбрион в искусственную утробу, позволяя кому-то другому принять, а не убивать плод.

Больше…

На фото – мёртвые зоны кораллового рифа в Карибском бассейне.

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.

Больше…

Телескоп Эйнштейна (Einstein Telescope – ET) – это обсерватория-детектор гравитационных волн третьего поколения, разработанная исследовательскими институтами Европейского союза. Обладая в 10 раз большей чувствительностью, чем любой предыдущий прибор, он позволяет проводить точную гравитационно-волновую астрономию –  значительно увеличивая расстояние, на котором можно изучать двойные черные дыры и другие источники гравитационных волн, одновременно улучшая тесты общей теории относительности Эйнштейна.

В 1916 году Альберт Эйнштейн в общей теории относительности предсказал существование гравитационных волн. Согласно теории, мощные гравитационные возмущения во Вселенной создают гравитационные волны в пространстве-времени. Их обнаружение в 2015 году открыло новые возможности для астрономии, и позволяет исследовать части Вселенной, до сих пор недоступные для наблюдения.

ET достигает своей гораздо более высокой чувствительности за счет увеличения размеров интерферометра по сравнению с оборудованием предыдущего поколения при одновременном внедрении ряда новых технологий. Он имеет три стороны, каждая длиной 10 км, образующие равносторонний треугольник. В отличие от него, более ранний интерферометр Virgo (установленный в 2007 году) имел стороны всего 3 км. В каждом углу установлены по два детектора.

В дополнение к своим огромным размерам, ET включает в себя современные вакуумные и криогенные технологии, способные охлаждать некоторые основные оптические элементы чуть выше абсолютного нуля, наряду с новыми квантовыми технологиями для уменьшения колебаний света. Общий объём вакуума является самым большим из когда-либо реализованных: 120 000 м3. Почти весь объект построен на глубине 300 м под землей, чтобы минимизировать помехи и уменьшить экологические возмущения.

В то время как второе поколение обсерваторий гравитационных волн изучало Вселенную на расстоянии 10 миллиардов световых лет, телескоп Эйнштейна способен заглянуть еще дальше в прошлое, в космические “Темные века” – когда начали формироваться первые звезды, галактики и нити.

Используя чрезвычайную чувствительность и частотную полосу ET, вся популяция черных дыр звездной и промежуточной массы доступна на протяжении всей истории Вселенной, это помогает ученым понять происхождение чёрных дыр (звездное по сравнению с первородным), их эволюцию и демографию.

Установка может обнаруживать до миллиона гравитационных волн каждый год от двойных источников, распределенных по всей Вселенной. Он исследует физику вблизи горизонтов черных дыр (от тестов общей теории относительности до квантовой гравитации) и раскрывает новые идеи о природе темной материи (таких как первичные черные дыры, облака аксионов и темная материя, накапливающаяся на компактных объектах). Он также изучает темную энергию и возможные модификации общей теории относительности в космологических масштабах.

В дополнение к черным дырам, ET выполняет подробные наблюдения нейтронных звезд, вторых по плотности тел во Вселенной после черных дыр. Изучая инспиральную фазу этих объектов размером с город (разрушенные ядра звезд-сверхгигантов) и возникновение приливных эффектов с высоким отношением сигнал / шум, астрономы получают беспрецедентное представление об их внутренней структуре. Фундаментальные свойства материи также могут быть открыты в совершенно неисследованном режиме, таком как квантовая хромодинамика при сверхвысоких плотностях и возможных экзотических состояниях материи.

Проект ET стоимостью 2 млрд евро является долгосрочным проектом, который начнет функционировать в 2035 году и рассчитан на 50 лет. В последние годы также было развернуто несколько других обсерваторий следующего поколения для изучения источников гравитационных волн, включая Athena, E-ELT и Square Kilometre Array. Наряду с телескопом Эйнштейна они открывают новые важные знания об истории и природе Вселенной.

Больше…

Сырая нефть являющаяся основной движущей силой мировой экономики, претерпевает падение добычи. После многих лет нестабильности, чтобы предотвратить катастрофу, изобретение жизнеспособной альтернативы для потребности человечества стало реальной перспективой. Выращивание биотоплива является ведущим способом. Солнечная, ветровая и другие виды возобновляемой энергии, также принесли свои плоды. Нанотехнологии применяются для изготовления многих товаров, где раньше использовалась нефть, а экспоненциальное развитие привело к снижению стоимости солнечной энергии.

Наряду с этим, системы хранения энергии добились прогресса, позволяя солнечным электростанциям использоваться в ночное время. Электрические автомобили становятся широко распространенными, на их долю приходится более половины новых автомобилей на американских дорогах.

Из-за исчезновения этих ресурсов на Ближнем Востоке наступает период спада. Ряд стран вовлечен в гонку ядерных вооружений, что ещё больше дестабилизировало этот регион.

Больше…