Ma felkérjük olvasóinkat, hogy vizsgálják meg a jövőt. Beszélünk neked azokról a tudományos kísérletekről, amelyek az elkövetkező évtizedekben jobbá tehetik az életünket. Nagyon hamarosan élvezhetjük ennek a tudományos kutatásnak a gyümölcseit.
A chipek beültetése az emberi testbe
Ezt az eszközt a kaliforniai NASA Kutatóközpontban találták ki. Ez egy szén nanocsöve, amelyet be lehet implantálni a bőr alá.
Képzeljünk el egy „intelligens” mikrokapszulát, amelyet varrunk az emberi testbe, és amely az egyén számára létfontosságú gyógyszert injektál a vérbe a megfelelő időben és megfelelő adagokban. Egy ilyen adaptáció betegek százezreit mentheti meg, akiknek folyamatosan kell gyógyszereket szedniük. Például, ha a hasnyálmirigy Langerhans szigeteinek sejtjei, amelyek általában inzulint termelnek, nanocsövekbe kerülnek, akkor ezek felhasználhatók a cukorbetegség kezelésére.
Egy ilyen eszköz egyik módosítását az űrhajósokba tervezik beültetni. Az ötlet az, hogy a nanocsövek olyan biológiai anyagot (élő sejteket) tartalmaznak, amely reagál például a napsugárzások növekvő sugárzására, és egy gyógyszert szabadít fel, amely védi az űrhajós testét. A nanocsövekben lévő sejteket genetikailag megtervezhetjük, hogy a környezeti változásokra reagálva előállítsák a szükséges anyagokat.
A személyek sugárzással szembeni védelme például a G-CSF fehérje - olyan anyag, amelyet már használnak a rákos betegek sugárterápiájában. A szén nanocsöveknek olyan pórusokkal kell rendelkezniük, amelyek lehetővé teszik a sejtek növekedését és megosztását, valamint a gyógyszerek felszabadítását a gazdaszervezetbe. A kapszulákat állatokon tesztelik. De a közeljövőben a tudósok folytatják az önkéntesekkel végzett kísérleteket.
Promóciós videó:
Gépek, amelyek abszorbeálják a szén-dioxidot a légkörből
A bolygó közeledő éghajlatváltozásáról a társadalom minden szintjén régóta beszélgettek. A globális felmelegedés fő oka a széndioxid, amelyet hatalmas mennyiségben termelnek ipari üzemek és szállítórendszerek szerte a világon. A kanadai Carbon Engineering cég reméli, hogy különbséget fog elérni azzal, hogy kémiai úton kivonja ezt a gázt a légkörből. A cég szakemberei által feltalált készülék beszívhatja a levegőt és átjuthat egy hidroxid-oldaton. Ennek eredményeként a szén-dioxid szilárd szén üledévé - szén-dioxiddá alakul. És ipari célokra felhasználható, vagy egyszerűen a földbe temethető.
Ezt a gépet tavaly tesztelték, és 500 órán keresztül működött, és sikeresen kiszívta a szén-dioxidot a levegőből. A következő kísérlet több ezer órán át tart. A mérnököket érdekli, hogy az eszköz hogyan reagál a különböző időjárási körülményekre.
A társaság egy kereskedelmi pilóta fejlesztését reméli 2013-ban. A készülék mindegyik modulja egy atomerőmű óriási hűtőtornyához hasonlít, és évente 1 millió tonna széndioxidot képes kiszívni a légkörből. Civilizációnk évente 30 milliárd tonna e gázt termel, vagyis 30 ezer modul munkájához tartozik az emberiségnek a bolygó éghajlatára gyakorolt hatásainak teljes semlegesítése.
A szupravezetők problémájának megoldása
A szupravezetők a villamos energia átvitelének és tárolásának jövője. Ezeknek az anyagoknak nagyon alacsony, majdnem nulla ellenállása van. Ezek felhasználhatók kábelek és akkumulátorok előállításához az energiaellátó rendszerek számára. A probléma azonban az, hogy az összes jelenleg ismert szupravezető ilyen nagyon alacsony hőmérsékleten: - 163 ° C alatt van. Ezért azokat hűteni és jól szigetelni kell, ami önmagában nagyon drága. Meg kell találni olyan anyagokat, amelyek magasabb hőmérsékleten szupravezetőek. És ez már a kvantumfizika hatáskörébe tartozik és a szubatomi részecskék viselkedésére vonatkozó komplex törvényeire. A probléma megoldása túlmutat a modern számítógépek hatalmán. Az USA Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézetének tudósai azonban kifejlesztettek egy "kvantumstimulátort" - egy számítógépes rendszertamely segít a kutatóknak a kvantumrészecskék közötti interakció megtervezésében és serkentésében, és egyszerűen elolvassa az ezen interakciók eredményeiről szóló információkat. Így lehet összehasonlítani az ismert szupravezetőket más anyagokkal, és ezek közül megfelelőt keresni.
Az összes fizikai törvény és jelenség egységes modelljének létrehozása
A részecskefizika standard modellje jelenleg a legjobb rendszer az anyag szubatomi részecskéinek viselkedésének megértéséhez. Ez azonban nem magyarázza a gravitációs jelenségeket és az univerzum tágulását, amelyek egyre gyorsabban fordulnak elő. Egyetlen modell létrehozása, amely lefedi a természetben ismert összes fizikai jelenséget, meglepő áttörést jelent a tudományban, összehasonlítva a kvantumelmélet fejlesztésével. A lézerek, a mikroelektronikai eszközök és az ultra-pontos órák kvantumelmélet alapján működnek, helyrehozhatatlan kódokat hoztak létre, vagyis sok olyan dolgot, amelyekre még az elmélet megfogalmazásáig sem gondolkodtak.
Hogyan térhet el körülöttünk lévő valóság a standard modell előrejelzéseitől? A válasz a Large Hadron Collider-en - egy hatalmas részecskegyorsítón - végzett kísérletek után fog megjelenni. Nagy energiákkal dolgozik. van egy részecskék - protonok - ütközése. Az elektronok és a pozitronok ütközése ígéretesebb lesz, mivel ebben a kísérletben beállítható és megváltoztatható az egyes ütközések energiája, és tanulmányozhatók az egyszerűbb végállapotok. Ezeket a részecskéket azonban nem lehet körben gyorsítani, mivel ebben az esetben minden irányba adják energiájukat. Ezt a jelenséget szinkrotron sugárzásnak nevezik. A megoldás a felszínen fekszik: egyenes vonalban gyorsítani kell őket egy lineáris gyorsító segítségével. Pontosan egy ilyen szerkezetet terveznek felépíteni a közeljövőben. A hossza 50 kilométer. Építhető Japánban,Amerikában, Svájcban vagy Oroszországban.
Alzheimer-kór Petri-csészéknél
Jelenleg 26 millió Alzheimer-kórban szenvedő ember él a világon. Ez több, mint Ausztrália népessége. Az Egyesült Királyságban 800 000 ilyen beteg van. Ez a szám várhatóan megduplázódik 2050-ig. A betegség oka még mindig ismeretlen, és nincs hatékony kezelés. A betegek csak kissé javíthatják életminőségüket. A betegség tanulmányozásához szükség van egy élő ember agyszövetének mintájára, de nyilvánvaló okokból lehetetlen beszerezni. És ebben az esetben haszontalan állatokon kísérletezni, mert csak az emberek fogékonyak erre a betegségre. Ezért nehéz túlbecsülni a két független kutatócsoport munkájának fontosságát a Cambridge-i Egyetemen és Kaliforniában. Képesek voltak agysejteket szaporítani a laboratóriumban, és közvetlenül a Petri-csészéken megfigyelni az Alzheimer-kór kialakulását. Sikerült megtudnihogy a betegség a kissejtek kóros rendellenességeinek fokozatos felhalmozódásával kezdődik. A tudósok bőrsejteket vettek olyan betegektől, akiknek családjában voltak betegek, és olyan őssejteket kapták, amelyek bármilyen másré válhatnak, például agysejtekké. Vizsgálják a különféle anyagok hatását annak érdekében, hogy eszközöket találjanak a betegség kialakulásának megállítására. A kutatók remélik, hogy a projekt sikeresen befejeződik a következő három-öt évben.
Földön kívüli civilizációk keresése
1995 óta, amikor felfedezték a környező bolygókhoz hasonló, a Naphoz hasonló első csillagot - 51 Pegasi és annak Bellerophon bolygója -, az asztrofizikusok mintegy 760 bolygót tanulmányozni kezdtek, hogy rajtuk van-e civilizáció. Kiderül, hogy ezek a bolygók, amelyek ugyanolyan távol vannak a napjaiktól, mint a Föld a csillaguktól, sokkal kevesebb fényt és hőt vesznek belőlük.
A asztrofizikus és a Colorado Egyetem professzora, Webster Cash egy "csillag tompító" készüléket javasolt - egy speciális űrhajót, amely megakadályozhatja a csillagok fényét, lehetővé téve a távcső érzékeny műszereinek bármely bolygó tanulmányozását. Ez lehetővé teszi ezen bolygók fényének spektroszkópos vizsgálatát, hogy meghatározzuk kémiai összetételüket, valamint egy légkör jelenlétét vagy hiányát. Azt is megtudhatja, hogy van-e vízgőz a bolygók körül. A legfontosabb biomarker, azaz olyan anyag, amely az élet jelenlétéről beszél, az oxigén. Ez az, amit a kutatók próbálnak megtalálni.
Új motorok fejlesztése az űrhajók számára
Az űrhajó elindítása a Föld pályájára meglehetősen nehéz feladat. Ebben az esetben az űrhajó sebességének a hangsebesség 25-szeresének kell lennie. Ehhez többlépcsős hulladékra van szükség, nagy mennyiségű üzemanyaggal a fedélzeten, amely véletlenszerű felrobbantásakor egy kis atombomba robbantására hasonlít. Ezen a veszélyen kívül pénzügyi probléma is van. Egy ilyen repülés több tízezer dollárba kerül a rakéta rakományának kilogrammonkénti árán. De ez a helyzet hamarosan megváltozhat.
A brit Reaction Engines cég egy újrahasznosítható, pilóta nélküli, Skylon űrhajót tervezett, amely a fenti hátrányoktól mentes. A projekt sikerének kulcsa egy teljesen új rendszerű SABER űrmotor kifejlesztése, amely kétféle módon működhet: sugárhajtású (gázturbina) és egy rakétamotor.
Ennek fő tüzelőanyaga a hidrogén, az oxidálószer pedig az oxigén. Felszállás és leszállás során az oxigén közvetlenül a légkörbe jut a motorba. És az űrbe jutás után a belső tartályok és az oxidáló berendezés játékba kerülnek. Az új motor fő alkotóelemei már elkészültek és felkészültek a kiterjedt tesztelésre. Ha a projekt sikeres és megvalósul, az űrhajó Föld körüli pályára bocsátásának költsége 15-50-szer csökken. A maximális hasznos teher tömege, amelyet a Skylon képes az űrbe szállítani, 12-15 tonna 300 km-es tengerszint feletti magasságon és 9.5-10.5 tonna 460 km-es tengerszint feletti magasságon.
Növekvő "szuper búza"
A Föld lakosságának táplálásához mezőgazdasági földterület szükséges Dél-Amerika méretű területtel. A tudósok próbálnak hatékonyabb módszereket találni az ételek beszerzésére. A búzatermelési konzorcium szakértői úgy vélik, hogy ennek a problémának az egyik módja a "szuper búza" kifejlesztése, egy módosított növény, amely több ehető biomasszát állít elő. A fejlesztés célja, hogy 25 év alatt 50% -kal növelje a termést. De hogyan? A fotoszintézis hatékonyságának javításával. A fotoszintézis növényekben a fotoszintézisű pigmentek (klorofill növényekben, baktérium-klorofill és baktériumok bakteriális proteinek) részeként a szén-dioxidból és a vízből szerves anyag képződésének folyamata a növényekben. A tervek szerint ezen folyamat hatékonyságát növelni kell az egyik enzim befolyásolásával,amely felelős a fotoszintézis első szakaszáért - a szén rögzítéséért. Itt biokémiai és genetikai módszereket is alkalmazhat. A projekt finanszírozása továbbra is rossz, de Mexikóban már megkezdődtek az első kísérletek.
Biztonságos atomerőművek létrehozása
1954-ben Obninskban épült a világ első atomerőműve. Az atomenergiát azóta a jövő energiájának kimeríthetetlen forrásaként említik. A csernobili és a fukusimai közismert események után azonban világossá vált, hogy ezek az erőművek óriási veszélyt jelentenek. Ezzel a problémával kapcsolatban egy ITER (ITER) nevű projektet fejlesztenek ki - ez a világ legnagyobb termonukleáris reaktorja, amelyet Franciaországban építenek az Európai Unió, India, Kína, Dél-Korea, Oroszország, az Egyesült Államok és Japán együttes erőfeszítéseivel. A termonukleáris reaktor a sugárzás szempontjából sokkal biztonságosabb, mint a nukleáris reaktor. A benne használt radioaktív anyagok mennyisége viszonylag kicsi. A baleset eredményeként kibocsátható energia szintén kicsi, és nem vezethet a reaktor megsemmisítéséhez. A reaktor kialakítása olyan, hogy természetes akadályok vannak benne,a radioaktív anyagok elterjedésének megakadályozása. Ennek ellenére az ITER tervezésekor nagy figyelmet szenteltek a sugárzás biztonságának - mind normál üzem, mind a lehetséges balesetek során. A benne levő energiát a deutérium és a trícium magjai (a hidrogén extra neutronok izotópjai) fúziója fogja előállítani. Ez az üzemanyag biztonságos, mivel használatakor nem történik láncreakció. Ennek eredményeként nem fordul elő hosszú távú radioaktív szennyezés. Sőt, a tengervízben sok a deutérium, és a trícium könnyen előállítható a lítiumból. A benne levő energiát a deutérium és a trícium magjai (a hidrogén extra neutronok izotópjai) fúziója fogja előállítani. Ez az üzemanyag biztonságos, mivel használatakor nem történik láncreakció. Ennek eredményeként nem fordul elő hosszú távú radioaktív szennyezés. Sőt, a tengervízben sok a deutérium, és a trícium könnyen előállítható a lítiumból. A benne levő energiát a deutérium és a trícium magjai (a hidrogén extra neutronok izotópjai) fúziója fogja előállítani. Ez az üzemanyag biztonságos, mivel használatakor nem történik láncreakció. Ennek eredményeként nem fordul elő hosszú távú radioaktív szennyezés. Sőt, a tengervízben sok a deutérium, és a trícium könnyen előállítható a lítiumból.
Gépek, amelyek szerkeszthetik a DNS-t
Az emberi DNS megváltoztatásának lehetősége már régóta elfoglalja a tudósok és orvosok figyelmét az egész világon. Mivel a különféle betegségeknek az élő organizmus genomjának szekvenciájától való függőségéről ismertté vált, számos genetikai, géntechnikai és biokémiai vizsgálatot végeztek a DNS-változások felhasználásával történő kezelési módszerek kidolgozására. A biológiában sok felfedezés kezdete a baktériumokkal kapcsolatos. Ezek viszonylag egyszerű lények, amelyekben az emberi testben sok alapvető folyamat ábrázolódik. Már most, segítségükkel történik a gyógyászati anyagok ipari szintézise. Annak érdekében, hogy a mikrobák a kívánt módon szolgáljanak az embert, a tudósok megtanultak, hogy megfelelő változtatásokat hajtsanak végre a DNS-ben. Az ilyen kísérletek azonban sok időt, erőfeszítést és költségeket igényelnek, és nem mindig eredményesek.
A közeljövőben az LS9 amerikai társaság olcsó üzemanyagot, gyógyszert és talán még élelmet is biztosít a lakosság számára. Mindezt olcsó alapanyagokon alapuló bioreaktorokban fogják előállítani - különféle szerves hulladékok, faforgács stb. A projekt egyik vezetője, George Church, kollégáival együtt új megközelítést dolgozott ki a szükséges tulajdonságokkal rendelkező mikroorganizmusok előállítására. Az új technológiát MAGE-nak (Multiplex-automated genomic engineering) nevezzük, vagyis „multiplikált-automatizált genomikus tervezésnek”. Ez egy új eszközön alapul, amelyet valószínűleg "evolúciós gépnek" is nevezhetnek.
Ez lehetővé teszi egyidejűleg 50 változtatás elvégzését a baktérium-DNS-ben, azaz 50 változat ellenőrzését egy kísérletben. És amikor olyan nagy a választás, könnyebb és gyorsabb megtalálni azt, amire szüksége van. A tudósok most olyan "üzemanyag" mikrobákat keresnek, amelyek szénhidrogének különböző keverékeit szintetizálják, összetételükben hasonlóak az autóüzemanyagokhoz. Az első ilyen kísérleti létesítményt tavaly San Franciscóban indították, és már első generációs baktérium-vegyészetet foglalkoztat. A cukornádból hetente száz száz bioüzemanyagot termelnek. Ez az üzemanyag kristálytiszta és megfelel a nemzetközi szabványoknak.
A fejlesztés szerzői úgy vélik, hogy a gépben a gyorsított evolúció elve lehetővé teszi olyan módosított baktériumok előállítását, amelyek hatalmas mennyiségben szintetizálnak olcsó tápanyagokat és különféle gyógyszereket.
Az LS9 projekt vezetője, Bill Haywood optimista: "Meg fogjuk gyógyítani a világot." Nagyon azt akarom hinni, hogy így lesz.
Magazin: A XX. Századi titkok №41. Szerző: Irina Bakhlanova