Эврика! (дайджест новостей науки)

Подняли в небо «SmartBird»

Компания «Festo» построила искусственную птицу, которая напоминает чайку не только обликом. Новинка названа «SmartBird». Скелет робота построен из углеволоконного композита, а оболочка — из полиуретановой пены. За движение всех частей отвечают четыре сервопривода и один моторчик, питающиеся от аккумуляторов.

«Умная птица» способна взлетать и садиться самостоятельно. Благодарить за это следует совершенную механику крыльев. Они не просто совершают машущие движения вверх-вниз, но синхронно поворачиваются под разным углом к встречному потоку, так же как и крылья настоящей птицы. Потому роботу не требуется какого-либо дополнительного источника тяги.

Перемещением крыльев, головы и хвоста робота управляет бортовой микроконтроллер. Причем для настройки параметров маха крыльев он использует обратную связь от датчиков в сочленениях. Контроль за скольжением машины по воздуху достигается за счет противоположных движений головы и туловища, которые синхронизируются с помощью двух электроприводов и кабелей, поясняет Gizmag. Это позволяет роботу изгибаться с одновременным перемещением центра тяжести.

Рассуждая о будущем птички «SmartBird», ее авторы говорят не столько о самой машине, сколько о примененной в ней системе привода, совмещающей линейное и вращательное движения. Такие механизмы пригодятся в автоматизации производства, в альтернативной энергетике. Сложные движения крыльев-лопастей могут стать основой для необычных ветровых или подводных генераторов.

-----------------------------------------

GOCE — гравитационный картограф

Любопытные сведения, достаточные для того, чтобы составить гравитационную карту беспрецедентной точности, принес научному миру европейский спутник GOCE. Стартовавший в 2009 году аппарат обладает шестью акселерометрами, в сто раз более чувствительными, чем любые поднимавшиеся на орбиту ранее. «Исследователь» может «почувствовать» отклонение в притяжении в одну десятитриллионную от нормального уровня. Потому «гоче» способен определить форму геоида с точностью в 1—2 сантиметра по высоте на 100-километровом отрезке.

Геоид представляет поверхность идеального Мирового океана при отсутствии ветров, приливов и течений, то есть формирующегося только под действием силы тяжести. А она, как давно известно, неодинакова в разных районах планеты, и дело не в ее вращении, а в неравномерном распределении массы в глубинах земного шара.

Соответственно, получая данные о точном уровне морских вод в разных точках планеты (от ряда спутников-высотометров) и сравнивая их с картой геоида, можно получить массу сведений о циркуляции воды в океане, колебаниях в уровне моря, вызванных глобальными переменами климата, определить динамику ледяных покровов Земли.

Что еще интереснее, GOCE видит отклонения в гравитации с высокой детализацией, а это позволяет замечать тектонические разломы, вычислять распределение масс в толщах горных хребтов и наблюдать иные подобные скрытые от глаз особенности строения Земли. Расшифровывая информацию от GOCE, ученые могут замечать движения магмы в глубинах под вулканами или фиксировать особенности в движении и взаимодействии континентальных плит.

Европейское космическое агентство отмечает: «Гравиметрия от GOCE помогает углублять знания о процессах, которые вызывают землетрясения, такие как опустошившее недавно Японию. Это землетрясение было вызвано движением тектонических плит под океаном. Его нельзя наблюдать из космоса. Однако землетрясение создает подписи в гравиметрических данных, которые могут быть использованы для понимания процессов, ведущих к этим стихийным бедствиям, и в конечном счете для предсказания таких событий».

-----------------------------------------

Роботы возьмут числом

Британские ученые Арон Кисди и Эдриан Тэтналл из Университета Саутгемптона решили, что копирование поведения насекомых позволит довольно быстро изучить не только обширные площади марсианской поверхности, но и пещеры.

Вместо больших и медлительных роверов они предложили использовать мелких ползающих или прыгающих и катящихся роботов. Группа из 40—60 таких аппаратов могла бы распространяться от посадочного модуля по большой территории, собирать основные сведения и находить места с заранее заданными условиями, а потом возвращаться на базу. Затем, после сравнения данных, каждый микробот мог бы выбрать, стоит ли ему отправляться на новое место или же повторить свой поход для более тщательного изучения местности. В конце концов, коллективный разум решал бы, в каком направлении есть смысл отправить основной аппарат. Кстати, так же в живой природе поступают рабочие пчелы, когда подыскивают подходящее место для нового улья, или тараканы, совещающиеся по поводу еды.

Все плюсы и минусы такой стратегии инженеры описали в своей статье в журнале «Acta Astronautica». Там же они рассказали о созданной ими компьютерной программе, которая имитирует работу пчелиного роя. Моделирование показало, что рой из 50 роботов может исследовать до 300 квадратных метров площади примерно за 5 дней.

-----------------------------------------

Электричество против огня

На очередном заседании Американского химического общества ученые из Гарварда рассказали о своих экспериментах по борьбе с огнем при помощи электрического тока.

Аспирант Лудовико Кадемартири и его коллеги обнаружили множество работ, исследующих влияние электричества на огонь (искривление языков пламени, его мерцание). В некоторых упоминалось, что заряд может даже погасить пламя. Но никто из ученых не удосужился изучить практическое применение феномена.

«Контролировать пламя сложно, но наше исследование показало, что приложением сильного электрического поля можно подавить распространение огня очень быстро», — сказал Кадемартири.

Причем наилучший эффект, как выяснилось, достигается с сильным осциллирующим полем. Предшественники Кадемартири использовали сравнительно слабые и постоянные поля и потому не могли узнать, насколько мощным может быть эффект подавления огня.

Чтобы добиться яркого результата, инженеры подключили устройство, напоминающее стержень, к усилителю (до 600 ватт мощности и с рабочим напряжением до 40 киловольт). С помощью такой системы авторам опыта удалось сбить пламя высотой 30 — 50 сантиметров. При этом Лудовико отметил, что в теории для борьбы с огнем будет достаточно и десятой части использованной мощности.

Что именно происходит с пламенем под воздействием электрического импульса, исследователи до конца не разобрались. Однако есть некоторые догадки. Так, сильное электрическое поле (в десятки киловольт), формируемое «волшебной палочкой», скорее всего, влияет на заряженные частицы внутри пламени (сажу, ионы и электроны) и заставляет их перемещаться. А эти заряженные частицы в свою очередь влияют на потоки газа в пламени, нарушают его стабильность и в финале отделяют пламя от его источника (топлива).

Конечным результатом нынешнего исследования может стать заплечный ранец-огнетушитель для спасателей или же электрические потолочные «разбрызгиватели». Что немаловажно, тушить возгорания при помощи новой технологии можно будет издалека. А это не только обезопасит пожарных, но и избавит спасателей от необходимости в подводе воды и прочих материалов к месту пожара.

Тушение электричеством подойдет для небольших пространств. Но ликвидировать таким способом лесные пожары, распространяющиеся по большим территориям, вряд ли удастся. Кадемартири со товарищи видят и другое применение своему открытию: с его помощью можно будет контролировать горение в двигателях, на электростанциях, а также в сварочных аппаратах и газовых резаках, считают ученые.

-----------------------------------------

Новое средство от ВИЧ

Американские ученые разработали вирусоподобные частицы, которые должны бороться с опасной инфекцией на нескольких фронтах. Авторы инновации полагают, что эти генно-инженерные комплексы способны затормозить развитие СПИДа у зараженных, а также серьезно снизить темп распространения ВИЧ в группах риска.

Генетики из калифорнийских университетов в Сан-Диего и Лос-Анджелесе, сообщается в статье в журнале «PLoS Computational Biology», придумали терапевтические вмешивающиеся частицы (therapeutic interfering particles — TIP). Они представляют собой подобия вирусов, сконструированные на основе все того же вируса иммунодефицита человека. Но TIP лишены опасных генов. Они используют аналогичную ВИЧ-оболочку, но у них нет фрагментов кода, необходимых для ее синтеза и сборки. Для того чтобы выжить, вмешивающимся частицам необходимо использовать ДНК из полноценного ВИЧ. То есть они не могут жить самостоятельно, без вирусов.

По определению биологов, TIP являются «молекулярными паразитами», распространяющимися между людьми вместе с ВИЧ. Частицы TIP могут копировать себя, заражать новые клетки и передаваться новым владельцам, только украв необходимые элементы (белки, ферменты) от ВИЧ. Таким образом, внутри клеток безвредные TIP конкурируют с ВИЧ за ресурсы и отнимают у болезнетворных собратьев важные вещества, тем самым резко замедляя распространение ВИЧ по организму. Кроме того, в TIP можно встроить гены, негативно влияющие на функционирование ВИЧ.

Специалисты из США предполагают, что TIP могли бы автономно распространяться в группах риска естественным образом. Так что, однажды запустив TIP в население, медикам не пришлось бы проводить массовые кампании по вакцинации или антивирусной терапии.

Американцам уже удалось создать функциональные прототипы TIP. Их испытания еще впереди. Пока же ученые, опираясь на численное моделирование, предсказывают: за 30—50 лет TIP могли бы снизить распространенность ВИЧ в странах Африки в 30 раз.