Главная / Большая Наука: 10 самых грандиозных проектов человечества

Большая Наука: 10 самых грандиозных проектов человечества

Опубликовано Мир науки и техники в 27 Август, 2011 - 15:24.

10 самых грандиозных научных проектов человечества

Представляем Вашему вниманию 10 грандиозных проектов науки, которые внушают страх и достойны уважения, от самой большой в мире подводной обсерватории до орбитального аппарата, который совершит миссию на Юпитер - все они массивны как по размерам, так и по областям их применения.

Для улучшения нашего с вами взгляда на обширный и сложный мир окружающий нас, ученые создают все более и более огромные и претенциозные инструменты его изучения. Работа не из легких. Действительно, большая наука требует колоссальных денежных вложений и многолетних усилий многих стран. Но согласитесь, что инструменты, которые в результате создаются, столь же внушающие, как и новые миры, открытые с их помощью. Итак, начнем!

Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC)

Когда ионы золота ускоряются и ударяются друг об друга в этом гиганте, при столкновении они создают температуру до 7.2 триллионов градусов по Фаренгейту, это настолько большая температура, что протоны и нейтроны плавятся. После столкновения частицы распадаются, высвобождаются кварки и глюоны. Взаимодействуя, данные фундаментальные частицы формируют новое вещество, которое называется кварк-глюонная плазма. Поскольку материал охлаждается после завершения столкновения, протоны и перестроенные нейтроны производят 4 000 субатомных частиц. Используя RHIC, ученые пытаются воссоздать условия, которые проходили на протяжении первой одной миллионной секунды после Большого взрыва.

Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC)

Этот коллайдер создавался для того, чтобы лучше понять, как создавалась наша вселенная. Физики тяжелого коллайдера RHIC пропускают атомы золота через несколько акселераторов, освобождая их от электронов. Таким образом они становятся положительно заряженными ионами. Такие ионы пускают в две круглых трубы, где они перед своим столкновением достигают 99.9 процента от скорости света. При исследовании остатков этих столкновений ученые пришли к выводу, что частицы на стадии постбольшого взрыва ведут себя больше как жидкость, чем, что ожидалось, как газы.

Ученые из Релятивистского коллайдера тяжёлых ионов в данный момент развивают устройства, которые ускоряют и более точно направляют протоны, данная технология предположительно будет использоваться для обнаружения и лечения злокачественных опухолей у людей. Также ученые научились использовать лучи тяжелых ионов, для проделывания крошечных отверстий в пластмассовых листах, которые смогут сортировать вещества на молекулярном уровне. И наконец, мы может видеть действие более эффективных устройств аккумулирования энергии, основанных на технологии магнита со сверхпроводящей обмоткой, которые используются в RHIC.

Нептун, самая большая в мире подводная обсерватория

Океаны покрывают почти три четверти поверхности нашей планеты и содержат 90 процентов всего живого на Земле, но, не смотря на это, они почти неизведанны. Нептун – это сеть океанской обсерватории, которая состоит из 850 километров кабеля и 130 приборов с 400 датчиками, и все это связано с глобальной сетью Интернет. Данный проект обеспечивает первый крупномасштабный, круглосуточный контроль океанской системы, включая жизнь животных, геологию и химию.

Нептун, самая большая в мире подводная обсерватория

Батарея инструментов Нептуна, которая размещена на расстояние 350 километров от берега Британской Колумбии, на тектонической плите Хуане де Фуке, дает представление в реальном времени данной области. Связанный флот, снабженный оборудованием с радиометрами, флюорометрами и датчиками проводимости, проводит наблюдения от морского дна на глубине 400 метров и до поверхности. Подводные аппараты изучают химические и физические условия недр океана и проводят анализ их изменений в течении длительного периода времени. Транспортное средство, которое устанавливает инструменты наблюдения и проводит сбор данных, называется ROPOS, оно управляется удаленно.

Высококачественные камеры на борту ROPOS делают фотографии и видео животного мира, которые ученые используют для анализа изменений в местной экосистеме. Гидрофоны, которые установлены на морском дне, делают записи дельфинов и китов, для отслеживания их числа и построения маршрутов. А удаленно управляемый гусеничный робот Уолли, прочёсывает морское дно для контроля подводных запасов метана, которые могут усилить глобальные изменения климата или послужить нам дополнительным источником энергии.

Very Large Array (радиотелескоп)

Very Large Array (VLA) – это один из самых больших радиотелескопов в мире на данный момент (есть русский проект РадиоАстрон космического радиотелескопа, который будет больше), который раскинулся на сотни квадратных километров и расположен в штате Нью Мексико, США. VLA состоит из массива 27 радиоантенн, каждая из которых имеет диаметр в 25 метров, а их общая чувствительность равна антенне диаметром 20 километров. Данный радиотелескоп собирает сигналы из нескольких самых ярких объектов во вселенной. Его дочерний проект, Very Long Baseline Array (VLBA), является линией из 10 радиоантенн, которая растянулась на 8 901 километр от Гавайских до Американских Виргинских островов. VLA и VLBA создают детализированные изображения астрономических объектов как близких, таких как луна, так и далеких, расположенных на краю заметной вселенной.

Very Large Array (радиотелескоп)

Так как радиоволны могут проникать сквозь космическую пыль, которая визуально закрывает много объектов, VLA и VLBA могут видеть то, о чем оптические телескопы даже и не догадываются. Используя VLA, ученые изучили черную дыру в центре Млечного пути, искали происхождение взрывов гамма-лучей в далеких туманностях и, в 1989, получили радиопередачу от спутника Вояжер 2, который дал нам первые близкие фотографии газового гиганта Нептуна и его спутников. VLBA измеряет изменения в ориентации Земли во вселенной. Сосредотачиваясь на отдаленных, фактически неподвижных объектах — таких как квазары — в течение долгого времени, ученые могут обнаружить любые очевидные изменения положения Земли в космосе.

Что нам, простым людям от этих телескопов, спросите Вы? Выберите любую главу в современном учебнике астрономии, и как не удивительно, очень много материала там основано на данных собранных с помощью VLA и VLBA. Кроме этого, VLBA собирает информацию о траекториях околоземных астероидов, которая поможет ученым предсказать, пересекаются ли их траектории с путем следования нашей планеты.

National Ignition Facility (национальный комплекс лазерных термоядерных реакций США)

Представляем Вашему вниманию самый большой и самый высокоэнергетичный лазер в мире - National Ignition Facility, расположенный в Ливерморе, Калифорния. Его размер достигает в длину три футбольных поля, и состоит из десяти ярусов в высоту. Лазерный комплекс производит два миллиона джоулей ультрафиолетовой энергии, а цель лазера будет подвергаться температурам более 100 миллионов градусов и давлению большему, чем давление атмосферы Земли в 100 миллиардов раз. Похожие условия наблюдаются в ядрах звезд и газовых, гигантских планетах.

национальный комплекс лазерных термоядерных реакций США

Когда 192 отдельных луча, которые составляют лазер NIF, сходятся на цели, а цель состоит из атомов дейтерия (водород с одним нейтроном) и трития (водород с двумя нейтронами), ядра атомов плавятся и создают взрыв энергии. Ученые NIF пытаются усовершенствовать данный процесс, чтобы впервые создать термоядерную реакцию, которая произведет больше энергии, чем на нее будет потрачено. Кроме этого исследования полезны тем, что воссоздают условия похожее на те, которые происходят в ядрах массивных звезд. Также ученные пытаются понять, как произошли некоторые тяжелые элементы, такие как золото и уран.

Juno – орбитальный спутник Юпитера

После того, как Juno выйдет на орбиту Юпитера в 2016, космический корабль будет подвергнут огромной силе тяжести газового гиганта, и достигнет скорости в 215 км/с. Таким образом, он станет самым быстрым объектом построенным когда-либо человечеством. Он сделает 33 оборота вокруг планеты и затем спуститься на нее. Но это будет самоубийство для корабля, так как он будет лететь сквозь водородную орбиту газового гиганта пока не сгорит в его атмосфере.

Juno – орбитальный спутник Юпитера

На борту Juno будет девять инструментов для изучения этой интересной, с научной точки зрения, планеты. Юпитер был первой планетой, которая сформировалась в солнечной системе, и благодаря своим большим размерам и силе тяжести сохранила оригинальный материал, который содержался в ранней солнечной системе. Прежде всего, это водород и гелий. Эта особенность делает данный проект ценным в изучении происхождения солнечной системы. Измерения магнитного поля Юпитера могут решить вопрос, есть ли у этой планеты скалистое ядро. Магнитометры космического аппарата измерят глубину и движения металлического водородного океана, найденного на Юпитере, который производить самое сильное магнитное поле в нашей системе (кроме самого Солнца). И, наконец, микроволновый радиометр измерит количество воды в глубокой атмосфере Юпитера.

Микроскоп Advanced Light Source

С 1993 года исследователи из Advanced Light Source - ускоритель частиц в Беркли, Калифорния, облучали фотонами, яркость которых такая же, как и свет на поверхности солнца, белки, электроды батареи, сверхпроводники и другие материалы, для изучения их атомарных, молекулярных и электронных свойств.

Микроскоп Advanced Light Source

ALS – это один из самых ярких источников мягкого рентгеновского излучения. У данного вида излучений правильная длина волн для спектромикроскопии, научного метода, который может дать представление о структуре и химическом составе элементов размерами всего несколько нанометров. С помощью ALS в 2006 ученые изучили пиль хвостов кометы, полученные данные показали, что солнечная система старше, чем мы думали. Роджер Д. Корнберг благодаря этому аппарату выиграл Нобелевскую премию в области химии. Он с помощью ALS создал 3-D структуру РНК-полимеразы – фермента, который осуществляет синтез молекул РНК. Эти данные позволили ему сделать описание того, как ДНК преобразовуется в РНК.

Международная космическая станция

Требуется $2 миллиарда в год и работы тысячи сотрудников для поддержания МКС в рабочем состоянии. 211 космонавтов из 11 стран (и семь богатых туристов) посетили МКС, которая уже на протяжении 11 лет непрерывно поддерживается в рабочем состоянии. На МКС также есть магнитный альфа-спектрометр – это самый большой прибор, когда-либо используемый человеком в космосе. Он помогает ученым изучать космические лучи, проводит поиск антиматерии и тёмной материи. Благодаря естественным космическим условиям на борту МКС можно проводить уникальные исследования по переносимости человеческим и другими организмами микрогравитации и вакуума.

Международная космическая станция

Spallation Neutron Source – видеокамера, способная записывать молекулы

Spallation Neutron Source (SNS) – это источник нейтронов на базе протонных ускорителей. Находиться он в Ок-Ридже, Теннесси, США. Каждый месяц SNS использует 25-28 Мегаватт электроэнергии и приблизительно 32 миллиона литров воды для охлаждения. SNS запускает группу из двух квадрильонов (10^15) нейтронов в целевую камеру. Эти плотные облака нейтронов отклоняются от материалов, чтобы показать, как изменяется строение атомов со временем. В отличии от ускорителя частиц в коллайдере, SNS запускает нейтроны, которые не создают взрывов, когда поражают свои цели, потому что они маленькие и имеют небольшое количество энергии. Поскольку нейтроны проходят через образец, они взаимодействуют с атомарными ядрами, при воздействии изменяется энергия и направление нейтронов. Около метра от образца расположено 14 различных инструментов, которые записывают изменения в траектории нейтронов.

Spallation Neutron Source

Специализированное программное обеспечение анализирует полученные данные, чтобы произвести строение атома данного образца. SNS может делать до 60 импульсов в секунду, поэтому он может наблюдать изменение структуры атома в течении продолжительного периода времени. Данный инструментарий активно используется учеными для контроля батарей, как они заряжаются и разряжаются в режиме реального времени. Также SNS используют для изучения структуры белка.

Большой андронный коллайдер

Большой андронный коллайдер размещен на границе Швейцарии и Франции на глубине 100 метров под землей. Он является самым большим коллайдером в мире. Для его работы требуется 700 Гигават-час энергии и приблизительно $1 миллиард ежегодно для проведения исследований. Более чем 10 000 исследователей, инженеров и студентов из 60 стран мира поддерживают работу шести проектов БАК, который разработан для подтверждения или опровержения общей теории относительности и квантовой механики. Благодаря этому появится возможность осознать фундаментальную физику вселенной.

Большой андронный коллайдер

Как выглядит темная материя? Есть ли в пространстве другие измерения? Как формировалась вселенная? Шесть детекторов элементарных частиц БАК записывают и визуализируют пути, энергии и идентификационные данные субатомарных частиц, которые могут ответить на некоторые из этих вопросов. Например, детектор ATLAS ищет суперсиметричные частицы. Существует мнение, что они составляют темную материю. Компактный мюонный соленоид – дополнение проекта ATLAS, ищет суперсимметрию и неуловимый Бозон Хигса.

Большой андронный коллайдер

Хотя многие утверждали, что БАК принесет нам черные дыры. Но простым обывателям от этого проекта толку мало, если только Ваша семья или друзья не из тех, кто любят почитать новости науки или обсудить вопросы астрофизики за обедом.

Earthscope

EarthScope – это телескоп, который поможет заглянуть глубоко в середину нашей планеты. EarthScope – самый большой научный проект на планете. Это научная обсерватория делает записи данных на площади более чем 6-ти квадратных километров. С 2003 года его 4000 инструментов собрали более 67 терабайт данных, каждые шесть-восемь недель это хранилище увеличивается еще на терабайт.

Earthscope

Ученые используют EarthScope, который состоит из множества элементов по всей территории США и Пуэрто-Рико, для исследования всех аспектов геологического состава Северной Америки. Сквозь весь континент по территории США установлено 1100 единиц GPS-модулей, которые отслеживают деформации поверхности Земли, вызванные тектоническими изменениями. В течении 10 лет, в ходе данного проекта было установлено 400 сейсмографов, по всей территории США.

Благодаря данным, полученным с помощью EarthScope, можно с большей точностью предсказывать предшествия геологических событий, таких как землетрясения и извержение вулканов.

Теги: , , , , ,

Читайте нас тут


Наш RSS В Контакте [info]

Фото обзоры

Рейтинг@Mail.ru