![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
Робот Robonaut осваивает профессию космического врача (видео)
Известно, что почти все существующие ныне роботы демонстрируют самую высокую эффективность лишь при выполнении определенного круга задач, под которые изначально разрабатывалась и создавалась их конструкция. В отличие от этого люди универсальны, способны решать очень широкий круг самых разноплановых задач, и человеческому разуму вполне под силу разработать конструкцию универсального робота, который сможет быстро и точно выполнить абсолютно любую работу, невзирая на ее сложность. Но задача создания таких роботов неимоверно трудна и сложна и это является причиной, почему такие роботы небыли созданы до сих пор и из-за которой один из самых универсальных роботов на сегодняшний день, робот Robonaut, начал осваивать профессию космического медика.
В настоящее время все люди-астронавты, которые отправляются в космос, имеют высокий уровень интеллекта и багаж богатого опыта. В большинстве своем все астронавты имеют звание доктора, но не того доктора, который занимается лечением людей, а научную степень доктора в какой-либо области науки и техники. В программу предполетной подготовки астронавтов и космонавтов входит обязательный курс медицинской подготовки, включающий в себя получение базовых знаний и умения оказывать медицинскую помощь. Несмотря на это, в составе каждой экспедиции всегда присутствует квалифицированный медик, но что, если на околоземной орбите, на пути к Марсу или Луне произойдет что-нибудь из ряда вон выходящее и человек-доктор сам превратится в пациента?
Вместо того, чтобы тащить в космос груду медицинских роботов, таких, как робот-хирург da Vinci, было бы логичней дать все необходимые медицинские знания и навыки более универсальному роботу, такому, как робот Robonaut, который в настоящее время уже находится на борту Международной Космической Станции. Обладание таким опытом позволит этому роботу в критической ситуации действовать самостоятельно, производя даже несложные хирургические операции, а более сложные операции и лечение могут проводиться квалифицированными людьми-медиками с помощью систем дистанционного управления и телеприсутствия.
В настоящее время руководство НАСА уже привлекло к работе нескольких высококвалифицированных медиков, специализирующихся в различных направлениях. Эта группа занимается разработкой методов и технологий оказания медицинской помощи с учетом особенностей функционирования конструкции робота Robonaut, но исследования находятся еще в самой ранней стадии и пройдет еще немало времени, прежде чем любой человек-астронавт сможет обратиться к роботу с жалобой на головную боль, боль в желудке или на общее недомогание.
Освоение роботом Robonaut профессии медика вполне вписывается в тенденцию все большего и большего использования робототехнических устройств в деле освоения ближнего и дальнего космического пространства. Быть может в будущем, именно благодаря поддержке со стороны универсальных роботов, способных работать в любых условиях окружающей среды, люди получат необходимую им медицинскую помощь, которая послужит залогом успехов миссий по освоению пространства Солнечной системы.
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/dont-worry-doctor-robonaut-is-here-to-help
CATS - лазерная пушка, которая будет "атаковать" земную атмосферу с борта космической станции
К концу 2014 года Международная Космическая Станция (МКС) обзаведется собственной лазерной пушкой, которая будет доставлена туда в грузовом отсеке космического корабля CRS-5 Dragon компании SpaceX, старт которого намечен на 12 сентября. Эта лазерная система, имеющая название CATS, будет установлена на японском модуле станции JEM-EF (Japanese Experiment Module-Exposed Facility), но, в отличие от лазеров из "Звездных войн" и других фантастических произведений, эта система будет использоваться в более мирных целях.
Основной задачей, которая будет решаться при помощи лазерной системы CATS, разработанной специалистами Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, будет изучение распределения и перемещения крошечных аэрозольных и пылевых частиц в атмосфере Земли. Следует отметить, что после извержения 2010 года вулкана Эйяфьядлайёкюдль (Eyjafjallajokull) в Исландии выбросы вулканического пепла стали причиной нескольких отказов двигателей пассажирских и грузовых самолетов, после чего полеты самолетов над территорией Европы и частью прилегающего океана были запрещены. Но, если бы людям было достоверно известно местоположение облаков пепла, то самолеты могли бы летать дальше, придерживаясь безопасных маршрутов.
Для того, чтобы отследить наличие частиц аэрозолей и пыли в атмосфере лазер CATS будет излучать по 5 тысяч импульсов в секунду с энергией 1 миллиджоуля на длинах волн 1064, 532 и 355 нанометров, в диапазоне инфракрасного, видимого и ультрафиолетового света. Такие параметры намного превосходят возможности существующего подобного инструмента дистанционного зондирования атмосферы, спутника Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). Использование излучения с длиной волны 355 нанометров позволит не только определить наличие и концентрацию загрязняющих частиц в атмосфере, но и измерить их размеры наряду с измерением горизонтальной и вертикальной плотности их распределения. Датчики системы CATS способны улавливать даже одиночные фотоны отраженного лазерного света, что обеспечивает ей высочайшую разрешающую способность, позволяющую изучать во всех деталях процессы, происходящие в различных слоях атмосферы.
Следует заметить, что лазерный сканер спутника CALIPSO излучает мощные импульсы, энергия которых составляет 110 миллиджоулей, с частотой 20 раз в секунду. Система CATS излучает менее мощные импульсы, но следующие с гораздо большей частотой, это является причиной того, что работу системы CATS нельзя будет увидеть во время дня, но ночью ее работу будет видно не хуже, чем работу спутника CALIPSO.
Международная космическая станция является идеальным местом для размещения лазера CATS. Наклон орбиты станции в 51.7 градус позволит при помощи лазера произвести сканирование большей части земной атмосферы один раз за три дня. При этом особо тщательное внимание будет уделяться областям основных транспортных коридоров через Атлантический и Тихий океаны.
http://www.universetoday.com/109239/space-station-to-get-a-laser-cannon/
Зачем на МКС будет создана самая холодная точка во Вселенной?
Квантовая физика любит холод. В частности, макроскопические квантовые явления, вроде сверхпроводимости, сверхтекучести и конденсата Бозе-Эйнштейна встречаются только при достаточно низких температурах. В настоящее время методы охлаждения могут достигать температуры в несколько нанокельвинов, достижение еще более низких температур на Земле связано с определенными трудностями из-за необходимости охлаждать материю под действием земного притяжения. Лаборатория охлаждения атомов NASA появится на МКС в 2016 году, что позволит создать температуру примерно в три раза меньше самой низкой из всех, воссозданных доселе.
Пролить свет на природу квантовой материи (формы материи, в которых макроскопические свойства продиктованы квантовой механикой) — это одна из основных тем за последние полвека в физике, которая собрала девять Нобелевских премий. Примеры: сверхпроводимость, сверхтекучесть, дробный квантовый эффект Холла и конденсаты Бозе-Эйнштейна.
Предположительно новые и неожиданные квантовые эффекты должны быть открыты при более холодных температурах. В частности, эксперименты на спокойном фоне должны предоставить данные о крошечных эффектах, не омраченных тепловым шумом. Ключи к природе пространства и времени, квантовой запутанности, принципу эквивалентности и другим вопросам могут быть скрыты именно в холоде.
Диапазон новых применений достаточно широк, к примеру, потенциальные квантовые датчики на основе атомной интерферометрии длины волны, в которых волновая природа атомов настолько усилена низкими температурами, что они интерферируют между собой.
Как понимать холодную температуру? По температурной шкале Кельвина, нулевая температура — это абсолютный ноль, при котором все классическое движение останавливается. Изменение температуры связывается с одним градусом Кельвина, который равен одному градусу Цельсия.
На пути к сверххолодным температурам есть свои маркеры. У сухого льда температура 195 К, жидкий азот кипит при 77 К, а гелий становится жидким при 4,2 К. Реликтовый микроволновый фон Вселенной отвечает 2,725 К, а в самом холодном месте, известном во Вселенной, в туманности Бумеранга температура в 1 К.
Маркеры хороши, но материя при температуре в 1 пикокельвин в триллион раз холоднее, чем туманность Бумеранга. Огромный скачок, который позволяет ощутить по-настоящему сильный мороз. Как вариант — можно взглянуть на длину волны де Бройля (в примерном квантовом размере) атомы в холодном газе.
При комнатной температуре атом среднего веса имеет длину волны около 0,02 нм, что примерно в 10 раз меньше, чем физический размер атома. Расхождение в размерах объясняет, почему атомные газы вообще не демонстрируют квантовую природу при комнатных температурах. При температуре в 1 К длина волны около 0,3 нм, куда больше, чем разделение атомов в жидкости, и можно наблюдать квантово-механический сверхтекучий гелий, который появляется примерно при такой температуре.
При пикокельвине длина волны составляет примерно 0,3 мм, размером со среднюю песчинку, и значительно больше классического размера атома. Когда квантовые волны отдельных атомов в газе накладываются друг на друга, в системе начинают доминировать квантовые эффекты; в случае атомного газа из бозонов, вы получите конденсат Бозе-Эйнштейна.
Квантовые корреляции, в которых проявляются свойства сверххолодной материи, как правило, довольно слабые и разрушаются тепловыми флуктуациями, тем самым предотвращая формирование конденсированных квантовых фаз. Поэтому квантовые свойства обычно появляются при более низких температурах.
Эксперименты при самых низких температурах на сегодняшний день вовлекают квантовые атомные газы. Чтобы провести такой эксперимент, нужно поймать в ловушку, охладить и испытать коллекцию отдельных атомов. К сожалению, атомные ловушки страдают от предельной температуры, которой можно достичь и от однородности захваченной системы.
Сегодня лучшие ловушки для атомов работают на базе гравитомагнетического баланса. Диамагнитные атомы отталкиваются от магнитных полей, поэтому при размещении градиентного магнитного поля атомы будут опускаться до уровня, в котором сила магнитного взаимодействия будет просто уравновешивать силу тяжести. Гравитомагнетическая ловушка сконструирована таким образом, что магнитное поле меньше в центре ловушки, нежели по краям, поэтому атомы ограничены горизонтальной плоскостью.
Очевидно, что магнитные взаимодействия различных атомов в такой ловушке не однородны, особенно если учесть дефекты в конструкции и работе магнитов ловушки. В результате ни одна система не предлагает к изучению однородный материал, и легче провести анализ его свойств. Кроме того, любые колебания или другие изменения в магнитном поле будут иметь тенденцию заставлять атомы двигаться быстрее, что эквивалентно увеличению температуры. Из-за таких эффектов самая низкая температура квантового атомного газа, достигнутая на сегодняшний день, составляет около 0,45 нК, в рамках эксперимента Массачусетского технологического института.
Лаборатория охлаждения атомов NASA должна сломать температурный барьер и дать возможность провести эксперименты с квантовыми газами на температурах в несколько пикокельвинов. NASA задают глупый, на первый взгляд, вопрос: зачем нам ловушка для сверххолодных экспериментов с атомными газами?
Этот вопрос демонстрирует фундаментальный переломный момент. Если атомы будут достаточно охлаждены, ловушка, возможно, и не понадобится. Обычный эксперимент с пойманными в ловушку атомами проводится в пределах нескольких квадратных миллиметров. С образцом при температуре в 1 К, атомы сбегут из этих пределов за миллисекунду, не оставив ни копейки времени для проведения эксперимента. При температуре в 1 нК атомы будут оставаться в экспериментальных пределах около 5 секунд. При температуре в 1 пК время побега может составить более 3 минут, даже невзирая на взаимодействия между атомами. Высокоточные и значимые эксперименты легко можно будет провести в течение нескольких секунд, тем самым сведя необходимость ловить атомы в ловушку к нулю.
И хотя может быть нет необходимости удерживать атомы при низких температурах (если не считать использование ловушки между экспериментами), остается еще сила тяжести. На Земле атомы разлетелись бы из экспериментального пространства за 25 миллисекунд. Также по мере падения атомы выдают очень много кинетической энергии, что приводит к проблемам.
Какое есть решение при низких температурах? Вывести лабораторию по изучению квантового атомного газа на орбиту. При достаточно низкой температуре ловушки будут не нужны, а также не понадобится устройство для компенсирования силы гравитации.
В результате NASA образно назвало свою лабораторию Cold Atom Lab, и она будет запущена на Международную космическую станцию в 2016 году. Эта лаборатория станет пионером в сфере новых техник и видов анализа, управления и использования пресловутых квантовых явлений при сверхнизких температурах. Это позволит пролить свет на некоторые крайне интересные феноменыМуравьиная колония обживает МКС
Jan. 28th, 2014 03:48 amМуравьиная колония обживает МКС
Среди научных экспериментов, которые космический грузовик Cygnus доставил на Международную Космическую Станцию 12 января, была колония из 600 муравьев вида Tetramorium caespitum, или дерновый муравей. Насекомые прибыли на МКС в контейнере, готовые к началу эксперимента, который выяснит, как влияют на коллективное поведение муравьев условия невесомости.
Сейчас эксперимент, который называется Ant Forage Habitat Facility (туннельная жилище-лаборатория для муравьев) установлен на борту лаборатории Destiny (Дестини) МКС, и астронавты могут изучать поведение колонии в условиях недостаточной гравитации. За поведением следят камеры, которые в режиме реального времени передают данные студентам в США.
Возможности применения результатов этого эксперимента очень широки. Колонии муравьев на Земле согласованно действуют без «центрального руководства», вместо этого полагаясь на отдельных муравьев для распределенного сбора информации. Согласно описанию эксперимента МКС, поведение муравьиных колоний все чаще используется для координации роботизированных систем и решения других сложных проблем на Земле. Поэтому, понимая, как муравьи адаптируются и переносят невесомость, можно будет построить улучшенные алгоритмы для скоплений роботов.
Многие могут подумать: ведь колония может сбежать, размножиться и захватить космическую станцию? Ученые предусмотрели такую возможность: для участия в эксперименте отбирались только стерильные рабочие муравьи.
Захватывающее видео с МКС
Dec. 10th, 2013 04:16 pmЗахватывающее видео с МКС
Благодаря вдохновляющему видео ролику, снятому с МКС, мы можем почувствовать себя настоящими космонавтами.
Каждая фотография или видео, снятые с борта Международной Космической Станции действительно впечатляют нас, землян. Их красота способна перехватить дыхание. Космонавтам, которые хоть раз побывали на МКС,несказанно повезло увидеть, как выглядит наша планета из космоса, с высоты 370 километров. Однако мы тоже периодически можем восхищаться красотами Земли благодаря фотографиям и видео, сделанным членами экипажа МКС.
Напоминаем, что на околоземной орбите пилотируемый комплекс МКС начал функционировать 20 ноября 1998 года. В день орбитальная станция выполняет 15, 5 оборотов. На 2013 год в состав МКС входит 14 основных модулей, российские - «Заря», «Звезда», «Пирс», «Поиск», «Рассвет»; американские - «Юнити», «Дестени», «Квест», «Транквилити», «Купола», «Леонардо», «Гармония», европейский - «Колумбус» и японский - «Кибо».
Космический 3D-принтер. (ВИДЕО)
Aug. 14th, 2013 05:03 pm3D-принтер для МКС
Уже долгое время представители NASA рассказывали о том, что в ближайшем времени планируется создать 3D-принтер специально для МКС и доставить его на борт орбитальной станции для того, чтобы появилась возможность создавать запасные детали для оборудования и для самого комплекса МКС прямо на борту вместо того, чтобы доставлять его с Земли.
Создание запчастей на месте значительно сократит расходы на их запуск и транспортировку. Технология 3D-принтера является просто невероятной и действительно эффективной при создании физических объектов на основе виртуальной модели. Мы знаем наверняка, что этой технологией будущее космической отрасли. Она найдет здесь широкое применение" - сказал Ники Веркхайзер, главный менеджер NASA из Marshall’s Technology Development and Transfer Office.
3D - принтинг в невесомости.
May. 26th, 2013 04:29 pmNASA напечатает на 3D принтере запчасти к МКС
Специалисты «Сделано в космосе» тестируют 3D принтер в условиях невесомости
Фото: NASA
В следующем году на МКС будет доставлен 3D принтер для первых экспериментов по производству в космосе необходимых запчастей для орбитальной станции и научного оборудования. Если все пойдет по плану, в 2016 году к МКС может быть пристыкован модуль, который станет первым космическим заводом.
О намерении доставить в августе 2014 года на МКС специально разработанный для работы на станции 3D принтер заявил генеральный директор компании «Сделано в космосе» Аарон Кеммер. Компания является партнером Центра космических полетов имени Маршалла NASA в проекте развития производственных возможностей за пределами Земли.
«Наш совместный с NASA эксперимент по 3D печати — шаг к будущему. Способность производить на месте необходимые инструменты и детали резко увеличивает надежность и безопасность космических миссий, а также на порядки снижает стоимость этих деталей», — считает Кеммер.
«Первые принтеры начнут с печати самых простых вещей, постепенно увеличивая их сложность и диапазон применения. Со временем на 3D принтерах будут создаваться любые необходимые в космосе инструменты и научное оборудование», — уверен основатель «Сделано в космосе».
3D печать может сделать космические полеты более дешевыми, а жизнь в космосе легче, убрав жесткую зависимость астронавтов от поставок оборудования и продуктов жизнеобеспечения с Земли. Например, более 30% запасных частей к МКС в настоящее время уже могут быть произведены на орбите с помощью 3D печати. Эта оценка прозвучала в пятницу 24 мая на встрече соучредителя компании «Сделано в космосе» и ее главного технолога Джейсона Данна с руководителем NASA Чарльзом Болденом.
Один из руководителей Центра перспективных разработок NASA Ники Верхейсер уверен, что 3D печать в космосе — это захватывающая по своим перспективами технология, за ней будущее космонавтики и вообще всех перспективных исследовательских проектов NASA. «3D печать позволит нам жить и работать в космосе с той же эффективностью и производительностью, что и на Земле, при этом позволит устранить зависимость от материалов, получаемых с Земли», — считает Верхейсер.
Первый специальный 3D принтер для работы на МКС уже прошел испытания, в том числе в условиях невесомости. С 2011 года технология регулярно тестируется специалистами «Сделано в космосе» на параболических полетах специального самолета NASA. Доставка груза на станцию запланирована через год. Принтер должен будет привезти на орбиту частный космический грузовик Dragon. Дальше начнутся все возрастающие по сложности эксперименты по печати различных предметов прямо на станции.
Если все будет идти по плану, в 2016 году к МКС может быть пристыкован уже целый специальный модуль, напичканный различными 3D-принтерами. В NASA считают, что это будет первый полноценный орбитальный завод на орбите.
Музыка из космоса.
May. 13th, 2013 11:58 amКавер на песню Дэвида Боуи "Space Oddity", записанный астронавтом Крисом Хадфилдом на борту Международной Космической Станции.
