НТИ январь 2011 Ч.1 Прогнозы, Энергия, Электроника.

Уважаемые коллеги, читатели «Методолога»!

Незаметно, плавно вытекая из затянувшихся праздников, прошел январь 2012 года. Эти самые долгоиграющие выходные привели к тому, что научно-технических новостей в январе было мало. Выбирать было практически не из чего. Зато немало было новостей политических. Видимо, действует закон сохранения ( он же - сообщающихся сосудов) в области информации.  

Начало года  - хорошее время для подведения итогов и публикации прогнозов. Именно с таких тем мы и начнем наш обзор.
«Десять важнейших научно-технических достижений 2011 года по мнению китайских академиков» опубликованы 23 января на www.nanonewsnet.ru. «На первом месте — заявление, которое сделала в феврале международная группа учёных. Если бы эксперты научились легко расслаивать слоистые материалы, последние могли бы стать источником разнообразных двумерных кристаллов со свойствами, полезными в самых разных областях. Так вот, специалистам из Великобритании, Ирландии, США и Южной Кореи удалось показать, что MoS2, WS2, MoSe2, MoTe2, TaSe2, NbSe2, NiTe2, BN и Bi2Te3 можно эффективно растворять в простейших растворителях и затем осаждать в виде отдельных хлопьев или плёнки. Электронная микроскопия недвусмысленно указывает на то, что при этом материал расслаивается. Такие наноплёнки толщиной в один атом могут произвести подлинную техническую революцию, отмечают китайские академики. На вторую позицию впечатлительные учёные Поднебесной поместили крупнейший в мире самолёт, работающий на солнечной энергии, — швейцарский Solar Impulse, который в мае успешно завершил свой первый международный перелёт в Бельгию, покрыв 630 км за 13 часов. Третьим идёт ещё одно малопонятное обывателю достижение: в июне Европейская организация ядерных исследований объявила о том, что её сотрудникам удалось захватить 309 атомов антиводорода на тысячу секунд (более 16 минут). Китайские коллеги с нетерпением ждут от «охотников» откровений о природе антиматерии. Первый биологический лазер стал четвёртым лауреатом года. В том же июне исследователи из Гарвардской медицинской школы и Массачусетской клинической больницы (США) рассказали о слиянии светоизлучающих белков медузы с одной-единственной человеческой клеткой. Считается, что такие лазеры помогут не только цитологам, но и медикам. Пятым номером стал первый в мире антилазер, созданный специалистами Йельского университета (США): сближающиеся лучи сталкиваются и нейтрализуют друг друга. Открытие может оказаться полезным в вычислительной оптике и других областях. Китайские академики отметили почётным шестым местом успешный ноябрьский старт американского марсохода «Любопытство» («Кьюриосити», Curiosity). Он должен опуститься на Красную планету 6 августа с. г. и изучить способность Марса в прошлом и настоящем поддерживать микробную жизнь. Продолжительность миссии — один местный год, то есть примерно 687 земных суток. Пункт седьмой. Исследователи из университетов Калгари (Канада) и Падерборна (ФРГ) успешно продемонстрировали (впервые), что кристалл способен запоминать информацию, зашифрованную в запутанных квантовых состояниях фотонов. Это важная веха на пути к созданию квантовых сетей. Восьмым стал проект по секвенированию генома картофеля, в котором принимали участие 29 исследовательских групп из 14 стран (в том числе из КНР). Это достижение поможет учёным и селекционерам повысить урожайность, качество, питательную ценность и устойчивость к болезням этого важнейшего корнеплода. Самый быстрый компьютер назначен девятым. Честь его создания принадлежит японскому ИТ-гиганту Fujitsu и институту RIKEN. Машина способна выполнять 10,51 квадриллиона операций с плавающей запятой в секунду. Это первое мегаустройство, преодолевшее десятиквадриллионный порог. Завершает десятку лучших самый маленький электрокар, созданный исследователями из Нидерландов. Его размер — одна молекула. Назначение — доставка чрезвычайно малого количество лекарства в строго определённую точку организма».

9 января обнародованы на www.nanonewsnet.ru «Потенциальные грандиозные открытия в науке 2012 года по версии «Газеты.Ru». «…Конечно, часто (и многочисленные исторические примеры это подтверждают) научные открытия делаются спонтанно и даже случайно. «Научные открытия не планируются и поэтому не могут быть предсказаны серьезно (ученые — не дельфийские оракулы). Научные открытия — это сенсация, это «эврика», это экстрим в повседневной рутинной работе ученых. Мы можем лишь предвидеть тенденцию в развитии научной мысли и научных направлений», — отметил доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Университета Карлсруэ (Германия), генеральный секретарь Международного союза геодезии и геофизики Алик Исмаил-Заде.
Предсказуемая физика
Однако есть и явные исключения из этого правила: «большая» (по масштабам задач и, главное, масштабам оборудования) наука XXI века, оказывается, чрезвычайно запланирована и даже предсказуема. Так, две самые большие физические загадки — бозон Хиггса, мучащий ученых не одно десятилетие, и сверхсветовые нейтрино, найденные в этом году, — будут совершенно точно разгаданы в году наступающем. Обе эти задачи из ранга сверхосновополагающих. Бозон Хиггса, который религиозные ученые (такие живут, например, в Италии) прозвали «частицей Бога», в современной теории физики элементарных частиц — Стандартной модели — отвечает за существование массы частиц. А, как известно, из элементарных частиц состоит решительно все, поэтому бозон Хиггса отвечает и за нас с вами. Сверхсветовые нейтрино — вообще экспериментальный результат из области фантастики. Скорость света в вакууме — одна из универсальных физических постоянных, и ее превышение в рамках современных теоретических воззрений вообще невозможно. Вот такие «орешки» в 2012 году предстоит разгадать специалистам по физике элементарных частиц, работающих на гигантском Большом адронном коллайдере в CERN, в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии и аналогичной ей в шахте в США. «В 2012 году мы ждем подтверждения данных измерений скорости нейтрино. Будет понятно, верны ли данные этого года о том, что нейтрино движутся быстрее света. Кроме того, эксперименты на Большом адронном коллайдере в CERN позволят либо найти бозон Хиггса Стандартной модели во всем разрешенном интервале массы 115—700 ГэВ, либо четко исключить его существование», — уверен Александр Никитенко, сотрудник коллаборации CMS Большого адронного коллайдера из Имперского колледжа Лондона. «Может оказаться, что бозон Хиггса вообще не найдут, так как пока лишь показано, что если бозон Хиггса существует, то он не очень тяжелый. Если «хиггса» не найдут, это будет еще интереснее. Если бозона Хиггса нет, то это будет абсолютно точно понятно в следующем году», — пояснил старший научный сотрудник Института теоретической и экспериментальной физики и член коллаборации CMS Андрей Крохотин. «Многие ученые ждут от 2012 года, несомненно, открытия бозона Хиггса», — соглашается к. ф.-м. н., научный сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Иван Золотухин. Если бозона Хиггса не существует, а нейтрино способны двигаться со скоростью выше скорости света, в 2012—2013 годах теоретикам придется серьезно потрудиться: понадобится создать новую физическую картину мира.
Близнец Земли все ближе
В этом году астрономы достигли потрясающих успехов в поисках экзопланет — планет, находящихся вне Солнечной системы. Пока они не очень похожи на Землю, хотя найдены «двойники» Юпитера и Урана. Однако с каждой новой планетой шанс обнаружить двойник Земли становится ближе. «В 2012 году мы ожидаем открытия землеподобной планеты в «зоне обитания» у одной из близких к нам звезд, — считает Золотухин. — Кроме того, в более узкой теме моих исследований в 2012 году следует ожидать важных новостей о популяциях компактных двойных звезд в нашей Галактике: этому будут способствовать новые беспрецедентные обзоры балджа — звездного скопления, находящегося в центре Галактики, выполняемые в настоящее время в ближнем инфракрасном диапазоне».
Клетки — всему голова
В этом году стволовые клетки чаще звучали в новостях в связи с правовыми коллизиями вокруг их использования. Но это не умаляет перспективности их исследования для будущего здоровья и продления молодости людей. «В 2012 году можно ожидать прорывных результатов в области изучения стволовых клеток, которые позволят приблизиться к пониманию того, что именно на молекулярном уровне определяет «тотипотентность», т. е., способность стволовых клеток дифференцироваться с образованием всех типов клеток взрослого организма. Это будет очень важно как для понимания процесса клеточной дифференцировки, так и для решения «обратной» задачи — контролируемой дедифференцировки клеток с постепенным переводом дифференцированной клетки в стволовую. «Эти исследования позволят многое узнать о так называемых эпигенетических, т. е., не связанных с изменениями последовательности ДНК, механизмах регуляции работы генов и будут иметь большое значение для регенеративной медицины», — считает доктор биологических наук, профессор Университета Ратгерса (США) и заведующий лабораториями Института молекулярной генетики РАН и Института биологии гена РАН Константин Северинов. Могут преподнести сюрпризы и данные о бактериях, населяющих организм человека. «В области моей специализации, молекулярной микробиологии, я думаю, будет все больше и больше работ по определению функциональной важности ассоциаций высших организмов, например, человека, со сложными сообществами микробов. «Ведь эти сообщества в значительной степени определяют то, как мы взаимодействуем с окружающим миром», считает Северинов.
Сибирь — находка для археолога
Кропотливые археологические раскопки в сочетании с современными технологиями датировки и исследования памятников древности открывают нам мир древних людей. 2012 год готовит новые археологические сюрпризы. «Будут, несомненно, получены новые данные о древних людях, проживавших в Горном Алтае (пещеры Денисова и Чагырская) в позднем плейстоцене: как о непонятных пока до конца Homo altaiensis («денисовский человек»), так и о хорошо известных науке Homo sapiens sapiens (человек современного типа) и Homo neanderthalensis (неандерталец). Данные ожидаются на основании анализа находок 2010—2011 годов. Кроме того, в следующем году мы ждем новых данных о древнейшем в мире хорошо сохранившемся черепе собаке из Разбойничьей пещеры на Алтае (в том числе информация по древней ДНК). Будут представлены новые данные о древнейших находках текстиля (в виде грубой ткани и циновок) в Восточной Азии — в пещере Чертовы Ворота (Приморье), которые древнее сходных находок в Китае и Японии (в этих странах сходные артефакты из растительных волокон датируются радиоуглеродным методом около 7800—6800 календарных лет назад)», — считает доктор географических наук Ярослав Кузьмин, старший научный сотрудник Института геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск). Наука + правительство + пресса = безопасность
2011 год запомнится природными катастрофами, главная из которых — землетрясение и цунами в Японии — повлекла за собой катастрофу техногенную, аварию на АЭС «Фукусима». Во всем мире вопросам предсказания стихийных бедствий, оценке рисков и минимизации ущерба уделяется повышенное внимание. Лаборатория соответствующего профиля под руководством одного из ведущих мировых специалистов Клауса Питера Колтермана открылась и в МГУ. Однако пока до полной безопасности общества еще далеко. «Я предвижу, что научный прогресс в геофизике и геодезии приведет в тому, что естествоведы (вместе с социологами, инженерами, политологами при поддержке страховой индустрии, правительств и парламента и, конечно же, средств массовой информации) смогут предсказывать природные катастрофы и тем самым сохранять жизни людей и инфраструктуру городов. Но, когда это произойдет, трудно сказать. Я предвижу, что физико-химические процессы в недрах Земли будут смоделированы с огромной точностью на суперкомпьютерах нового поколения. Эти модели соединятся с моделями движения литосферных плит, так чтобы воспроизвести землетрясения, вулканы, цунами и т. д., показать, как образуются осадочные бассейны и углеводороды в них, как создаются и разрушаются горы. Но когда это произойдет? Точно не в 2012 году», — заключил географ Алик Исмаил-Заде».
 

Раздел ЭКОЛОГИЯ в январе продолжает отдыхать.

Раздел ЭНЕРГИЯ развивает темы альтернативных ее источников. «Турбина дыбом: морская установка», называется заметка, размещенная 10 января на www.popmech.ru. «Как бы мы ни совершенствовали турбины морских ветряных электростанций, как бы ни повышали их эффективность, они требуют решения и другой проблемы – проблемы их установки в море. Один из способов установки морских ветряков – погрузка их в разобранном виде на суда, которые доставляют их в нужную точку, и сборка происходит уже на месте. Легко представить, с какими практическими трудностями может быть сопряжен этот процесс на борту находящегося в море корабля, сколько времени и сил он требует. Вторая возможность – собирать ветряк на суше, и лишь затем, в вертикально поднятом состоянии, медленно и осторожно транспортировать на место. Этот вариант также имеет массу недостатков – например, между местами сборки и установки должен иметься судоходный путь достаточной глубины. Новый подход к проблеме предложили разработчики норвежской компании WindFlip: он сочетает простоту сборки турбины на суше с удобством доставки ее в горизонтальном положении с неглубоким погружением транспортного судна. Корабль может двигаться достаточно быстро, да и на месте установки остается совсем немного времени. Главный секрет технологии – специально разработанные транспортные баржи размерами примерно 100х30 м. На такую баржу турбина грузится уже в полностью собранном виде и доставляется на место установки с помощью буксира, на скорости до 8 узлов (около 15 км/ч). Здесь 29 балластных отсеков баржи открываются и начинают заполняться морской водой. Постепенно один конец судна уходит под воду, и в конце концов все оно вместе с закрепленной на нем турбиной становится «на дыбы». Ветряк принимает вертикальное положение, после чего отсоединяется от баржи и буксиром может быть перемещен точнее на нужное место работы и закреплен там. Тем временем баржа с помощью насосов, нагнетающих в балластные отсеки сжатый воздух, снова ложится на воду и возвращается на берег для доставки следующего ветряка. Пока идея WindFlip существует лишь в виде концепции, однако крупный норвежский энергопроизводитель Statoil уже проявил к ней интерес…»
«Ветроэнергетика может принести пользу посевам», утверждает 13 января www.nanonewnet.ru. «На Среднем Западе США проходит крупное исследование, посвящённое влиянию ветроэнергетики на кукурузу. Его результаты можно будет применить повсюду, где соседствуют турбины и фермы, хотя погодные условия и сельхозкультуры могут быть разными. Один из наиболее очевидных путей, которым ветряные турбины могли бы помочь сельскому хозяйству, заключается в перемешивании воздуха, в результате чего посевы получили бы больше углекислого газа. Юджин Тэкл из Университета штата Айова (США) отмечает, кстати, что «задача» кукурузы как раз в том и состоит, чтобы поглотить столько двуокиси углерода, сколько она сможет. Кроме того, заставив воздух двигаться, турбины могут уменьшить количество росы на листьях в ночное время. Это поможет сократить количество заболеваний, в частности тех, что вызываются грибком, отмечает г-н Тэкл. Скажем, для Айовы это было бы просто замечательно, ибо там изменение климата приводит к повышению влажности. (Заметим, что по количеству мощности ветроустановок, введённых в эксплуатацию в 2011 году, Айова уступила только Техасу.) Есть ещё один благоприятный момент. Поскольку турбины перемешивают воздух и снижают скорость ветра, ночи становятся теплее (ночные заморозки на почве случаются реже), а дни — прохладнее (душные дни тоже не помогают урожаю). Традиционно для достижения этого эффекта принято обсаживать поля по краям деревьями. С другой стороны, более тёплые ночи приведут к росту испарения, то есть больше углерода, поглощённого днём, будет отдано ночью. И это не очень хорошо. В целом г-н Тэкл полагает, что конечный эффект будет положительным, хотя сложных и неоднозначных аспектов множество. Дабы перейти от слов к делу, учёный скооперировался с Джули Лундквист из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии. С помощью лидара они измерили кружение воздуха позади турбин и представили предварительные итоги анализа полученных данных на конференции Американского геофизического союза. Нынешние турбины, как правило, располагаются на высотах около 80 м, и лидар показал, что самая сильная часть «кильватера» тянется по ветру приблизительно на две или три высоты ветроустановки. Турбулентность распространяется вместе с этим потоком. Где и при каких обстоятельствах последний достигает земли, ещё предстоит выяснить».

 «Миллионы тонн воды, закачанные в вулкан, могут стать бесконечным источником чистой энергии», пишет 23 января www.nanonewsnet.ru. «Геотермальная энергия является одним из перспективных видов экологически чистой энергетики, правда, там где это возможно, в районах с повышенной вулканической деятельностью. К примеру, геотермальная энергетика Исландии вырабатывает больше энергии, чем может потребить это небольшое островное государство, а по данным американской Геологической службы, западные районы США могут обеспечить половину электроэнергии, в которой нуждается эта страна. Сейчас группа исследователей, работающих в области геотермальной энергетики, собирается закачать миллионы тонн воды в действующий вулкан в Орегоне, что бы узнать, можно ли использовать тепло недр Земли для крупномасштабного производства электроэнергии. Для реализации превращения геотермальной энергии в электрическую требуется как минимум три вещи, источник тепла в виде действующего вулкана, источник воды, которая будет служить для переноса тепла из недр на поверхность, и электростанция, превращающая энергию перегретого пара высокого давления в электроэнергию. В качестве первого ученые выбрали действующий вулкан Ньюберри (Newberry Volcano), находящийся в Орегоне. К сведению, термин «действующий вулкан» вовсе не означает, что он постоянно взрывается и извергает потоки раскаленной магмы. Он является действующим только в геологическом смысле, в этом месте вулканическая магма сквозь разломы подходит весьма близко к поверхности. Исследователи собираются закачать под землю в районе вулкана Ньюберри около 90 миллионов литров воды из близлежащих водоемов сквозь пробуренную там скважину. (Конечно, 90 миллионов литров, это далеко не миллионы тонн воды. Но все равно смело – Редактор). Холодная вода, соприкоснувшись с раскаленными вулканическими породами, вызовет взрыв и высокое давление, которые раздробят породы и приведут к образованию большой полости на глубине от 2 до 3 километров. Вода, закачанная в эту полость, будет кипеть под высоким давлением, а перегретый пар будет выходить на поверхность сквозь скважину или естественным путем. Пар на поверхности будет отдавать свою энергию на турбину электрогенератора, а сконденсировавшаяся вода вновь будет подана в глубинный резервуар. Конечно, при реализации подобных экспериментов всегда есть риск. В данном случае это риск вызвать землетрясение местного масштаба. Но если эксперимент удастся, то всем людям станет доступен практически неисчерпаемый источник чистой энергии».

Раздел ЭЛЕКТРОНИКА  что-то стал иссякать. В январе он представлен всего одной заметкой. «В Канаде появится дорога, представляющая собой сплошную солнечную батарею», радует читателей 27 января www.nanonewsnet.ru. «Изобретению американца Скотта Брэшоу суждено воплотиться в жизнь не на родине самого изобретателя, а в соседней Канаде, где до конца текущего года появится километровый участок дороги, представляющей собой сплошную солнечную батарею. Примечательно, что по расчетам самого Брэшоу, сметная стоимость километра «солнечной дорожки» обойдется всего в 750 тысяч долларов, что дешевле строительства одного километра обычного шоссе аналогичной ширины. Строительным материалом станут панели солнечных батарей размером 3,6 х 10,9 метров каждая. Для обеспечения полноценного сцепления авторезины с дорожным покрытием стеклянной поверхности панелей будет намеренно придана шероховатость. Непосредственно под стеклом будут располагаться светочувствительные и нагревательные элементы, под ними – низковольтные осветительные приборы и датчики состояния дорожного полотна. Кроме того, под покрытием будут проведены кабели для питания придорожной инфраструктуры и подачи электричества к промышленным и бытовым электросетям. Суть изобретения в получении фактически дармовой электроэнергии от Солнца, причем, по расчетам изобретателя, достаточно, если оно будет освещать дорогу всего лишь 4 часа в сутки. Даже при таком коротком «рабочем дне» главное светило нашей галактики (О вкусах не спорят, но выглядит довольно смело – Редактор) способно передать столько энергии, сколько и не снилось обычным электростанциям. Из расчетов Брэшоу следует, что, если бы его технология была применена на всех шоссе Канады (900 тыс. км) и США (6,4 млн. км), то удалось бы получить электроэнергии в три раза больше, чем сейчас потребляют США, а кроме того этой энергии хватило бы на подогрев до 4°С дорожного полотна на протяжении всей зимы. Скотт Брэшоу также рассчитал, что его километровая «солнечная дорожка» окупит себя в течение шести лет».

Продолжение следует

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "НТИ январь 2011 Ч.1  Прогнозы, Энергия, Электроника."