Digital age: Техно пробиви и открития

Какво ново в света на технологиите и откритията? Вижте актуалните тенденции в седмичния ни обзор:

Двигател работи без гориво през нощта чрез студа на космоса

Снимка: Shutterstock

Инженери от Калифорнийския университет в Девис са създали прототип на устройство, което генерира механична енергия през нощта, кто използва контраста между околната топлина и космическия студ. Прототипът демонстрира, че топлинният Двигател на Стърлинг, съединен с радиационен охлаждащ панел, може да работи без гориво след залез слънце.

Изследователите твърдят, че този подход би могъл да помогне за вентилация на оранжерии и сгради в региони с ясно нощно небе. Екипът се фокусира върху Двигателя на Стърлинг заради способността му да работи при малки температурни разлики. Докато двигателите с вътрешно горене изискват значителни термични градиенти, двигателите на Стърлинг могат да работят при много по-малки разлики. Професорът по електротехника и компютърно инженерство Джереми Мънди обясни, че тези двигатели са много ефективни при малки температурни разлики, докато други видове двигатели се представят по-добре при по-големи разлики и могат да произвеждат повече мощност. Тази разлика е определила дизайна.

Стандартен Двигател на Стърлинг е разположен между две повърхности с различни температури. Когато температурата и от двете страни е еднаква, устройството не работи. Както отбеляза Мънди, простото поставяне на маса няма да произведе никаква енергия, защото всички страни са с еднаква температура. Изследователите обикновено решават този проблем чрез нагряване на едната страна. Мънди и докторантът Тристан Деп обаче предприемат обратния подход - те търсят начин да създадат мощен радиатор, а не източник на топлина. Те са се обърнали към дълбокия космос, отбелязвайки, че физическият контакт не е необходим, тъй като топлината може да се излъчва в небето. Мънди сравни това с това как топлината бързо напуска тялото, когато стоим навън в ясна нощ. В своите експерименти Деп и Мънди монтирали прост Стирлингов двигател върху панел за радиационно охлаждане. Конструкцията била поставена на земята, позволявайки на почвата да служи като топла страна, докато панелът, обърнат нагоре, излъчвал топлина директно в нощното небе. Това създавало достатъчна температурна разлика, за да активира бутало и да завърти маховик. Едногодишни нощни тестове показали, че устройството е способно да генерира поне 400 миливата механична мощност на квадратен метър. Екипът демонстрирал системата, като захранвал малък вентилатор и го свързал с електрически мотор, за да генерира електричество. Тези демонстрации потвърдили, че охлаждането на нощното небе може да захранва леки машини без слънчева светлина. Изследователите отбелязват, че системата работи най-добре в райони с ниска влажност и чести ясни нощи. Те предполагат, че методът би могъл да поддържа вентилация в оранжерии или циркулация на въздуха в домове след залез слънце.

Япония тества технология за прихващане на хиперзвукови ракети

Снимка: Shutterstock

Японски инженери са разработили технология за проследяване на хиперзвукови ракети от космоса. Новата система, разработена от Mitsubishi Heavy Industries за Японската агенция за аерокосмически изследвания (JAXA), използва товарния кораб от следващо поколение HTV-X. Този кораб, подобен на космическия кораб SpaceX Dragon или Northrop Grumman Cygnus, наскоро завърши първия си полет, доставяйки приблизително 4,4 тона товар до Международната космическа станция /МКС/. За разлика от предишните японски товарни кораби, които изгаряха в атмосферата веднага след мисията си, HTV-X ще остане в орбита до 18 месеца след откачване от МКС. JAXA го е проектирала като „летяща лаборатория“ за тестване на нови космически технологии, преди да ги интегрира в бъдещи спътници или мисии. Японското министерство на отбраната използва тази разширена мисия, за да тества високостратегическа система за проследяване на хиперзвукови ракети от космоса. Съобщава се, че HTV-X е оборудван с инфрачервени сензори, предназначени да откриват интензивната топлина, генерирана от хиперзвуков апарат. Този нов клас оръжия лети със скорости надвишаващи 5 Мах и е способен да маневрира по време на полет, което го прави изключително трудна цел за традиционните радари. Според съобщенията, след като завърши работата си от МКС, Япония ще изстреля тестов снаряд близо до въздушното си пространство, който ще симулира полета и топлинната сигнатура на хиперзвукова ракета. Инфрачервените сензори на орбитиращия HTV-X ще бъдат използвани за опит за откриването и проследяването ѝ. Ако бъде успешна, тази система ще докаже способността на Япония да разработва спътници с такива сензори, за да формира космическа мрежа за ранно предупреждение, подобна по предназначение на американските и съюзническите спътници за предупреждение за ракетни атаки. Новите тестове помагат на Япония да постигне две ключови отбранителни цели. Първата е разработването на вътрешно хиперзвуково оръжие, а именно високоскоростния планиращ апарат (HSV-X), предназначен да възпира или противодейства на вражески десанти на отдалечени японски острови. Втората е разработването на сензори и сателити, необходими за ранното откриване на входящи хиперзвукови ракети, което дава време за прихващане или мерки за гражданска защита.

Батерия от глюкоза и витамин B2 спасява световните енергийни запаси

Снимка: Shutterstock

Екип от Националната лаборатория на Тихоокеанския северозапад и Националната лаборатория Аргон представиха работещ прототип на нова биоелектрическа батерия. Принципът ѝ на действие е моделиран по човешкия метаболизъм, а основните ѝ работни вещества са биоматериали - глюкоза и рибофлавин - витамин B2. И двете могат лесно и евтино да бъдат получени от растения, което би трябвало да помогне за решаването на проблема със съхранението на енергия - дори в глобален мащаб. Дизайнът на проточната батерия използва глюкоза като електролит, транспортиращ електрони между електродите. Аналогията с човешките клетки е, че те използват ензими за ускоряване на реакциите. Преди това тези функции се изпълняваха от химични катализатори на базата на благородни метали като злато и платина. В новата версия тези катализатори са заменени от рибофлавин.

Новата батерия е приблизително 20 пъти по-мощна от предишните версии, с пикова енергийна плътност от 13 mW/cm². Тя работи при стайна температура и нормално атмосферно налягане. Премахването на металните катализатори значително е намалило цената на батерията, тъй като 1 кг глюкоза струва приблизително 20 долара, докато 1 кг платина струва 52 000 долара. Същото важи и за рибофлавина – подобно на глюкозата, той може да се получи от растения, евтино и в големи количества.

Разработчиците посочват ключово предимство на своето изобретение -  за създаването на такива батерии са необходими само материали на растителна основа, с възобновяем ресурс. Това елиминира необходимостта от дълбоко копаене в земната кора и добиване на екологично опасни материали. На практика всяка страна, дори без минерални или въглеводородни находища, ще може да отглежда материалите, необходими за производството на такива батерии за собствените си нужди, включително за енергоемките индустрии

Британски инженери обучават роботи на рядко срещано шесто чувство

Снимка: Shutterstock

Изследователи от Лондонския университет „ Queen Mary“ и Университетския колеж в Лондон разработват интердисциплинарна рамка за оборудване на роботи с еквивалентни човешки сетива. Тази работа, на пресечната точка на физиологията, психологията, изкуствения интелект и роботиката, би трябвало да позволи на машините да възприемат света така, както го правят хората. Или, още по-добре, да им осигури еквивалент на шесто чувство, което самите хора рядко използват.

В този случай шестото чувство се отнася до дистанционното тактилно възприятие, което позволява на човек да открие обект, като възприема промените в околната среда, преди да осъществи контакт с него. Тази способност е добре развита при птиците – по-специално, блатни птици могат да откриват червеи в пясъка по движението на отделните зрънца, като ги докосват с тънките си, чувствителни човки. Оказва се, че хората, с подходящо обучение, също са способни да намират заровен предмет, при съприкосновение с пясъка.

Експерименти разкриха, че средно хората могат да откриват заровени предмети на дълбочина до 2,7 см, с максимален обхват от 6,9 см. Процентът на успех е 70%, докато за роботи с подходящи сензори той не е по-висок от 40%. Целта е да се подобрят както сензорите, така и системата за обработка на данни, което изисква разбиране как точно работи дистанционното тактилно възприятие при хората.

От практическа гледна точка, това умение е от съществено значение за роботите, за да боравят деликатно с различни материали и да търсят скрити предмети. Това би било полезно например в археологията, спасителните операции и при работа с извънземна почва – кой знае какво се крие под слоя прах на Марс? Такива сензори биха били полезни и при работа във враждебна среда, където е най-добре да се избягва директен контакт с опасни вещества.