Astăzi îi invităm pe cititorii noștri să privească în viitor. Vă vom spune despre experimente științifice care ne pot schimba viața în bine în următoarele decenii. Foarte curând ne vom putea bucura de roadele acestei cercetări științifice.
Implantarea cipurilor în corpul uman
Acest dispozitiv a fost inventat la Centrul de Cercetare NASA din California. Este un nanotub de carbon care poate fi implantat sub piele.
Imaginează-ți o microcapsulă „inteligentă”, cusută în corpul uman, care injectează un medicament vital pentru o persoană în sânge la momentul potrivit și în dozele potrivite. O astfel de adaptare poate salva sute de mii de bolnavi care au nevoie să ia în mod constant medicamente. De exemplu, dacă celulele insulelor Langerhans din pancreas, care produc în mod normal insulină, sunt plasate în nanotuburi, ele pot fi folosite pentru a trata diabetul.
Una dintre modificările unui astfel de dispozitiv este planificată să fie implantată în astronauți. Ideea este că nanotuburile conțin material biologic (celule vii) care reacționează, de exemplu, la o creștere a radiațiilor de la apariția solarilor și eliberează un medicament care protejează corpul astronautului. Celulele din nanotuburi pot fi proiectate genetic pentru a produce substanțele necesare ca răspuns la schimbările de mediu.
Protejarea unei persoane de radiații poate, de exemplu, proteina G-CSF - o substanță care este deja folosită în radioterapia pacienților cu cancer. Nanotuburile de carbon trebuie să aibă pori care să permită creșterea și divizarea celulelor și eliberarea medicamentelor în gazdă. Capsulele sunt acum testate pe animale. Dar, în viitorul apropiat, oamenii de știință vor trece la experimente pe voluntari.
Video promotional:
Mașini care absorb dioxidul de carbon din atmosferă
Următoarele schimbări climatice de pe planetă au fost discutate mult timp la toate nivelurile societății. Principala cauză a încălzirii globale este dioxidul de carbon, care este produs în cantități imense de instalațiile industriale și sistemele de transport din întreaga lume. Firma canadiană Carbon Engineering speră să facă diferența prin extragerea chimică a acestui gaz din atmosferă. Dispozitivul, inventat de specialiștii companiei, poate aspira aerul și îl poate trece printr-o soluție de hidroxid. Drept urmare, dioxidul de carbon se transformă într-un sediment solid de carbon - dioxid de carbon. Și poate fi deja utilizat în scopuri industriale sau pur și simplu îngropat în pământ.
Această mașină a fost testată anul trecut și a funcționat timp de 500 de ore, extragând cu succes dioxidul de carbon din aer. Următorul experiment va dura câteva mii de ore. Inginerii sunt interesați de modul în care dispozitivul va răspunde diferitelor condiții meteorologice.
Compania speră să dezvolte un pilot comercial în 2013. Fiecare modul al dispozitivului va semăna cu un turn gigant de răcire al unei centrale nucleare și va putea extrage 1 milion de tone de dioxid de carbon din atmosferă pe an. Civilizația noastră produce anual 30 de miliarde de tone din acest gaz, adică va fi nevoie de 30 de mii de module pentru a neutraliza complet influența omenirii asupra climei planetei.
Rezolvarea problemei superconductorilor
Superconductorii sunt viitorul transmisiei și stocării energiei electrice. Aceste materiale au o rezistență foarte mică, aproape zero. Pot fi utilizate pentru a produce cabluri și baterii pentru sisteme de alimentare. Problema este însă că toți supraconductorii cunoscuți în prezent sunt astfel numai la temperaturi foarte scăzute: mai puțin de - 163 ° C. Prin urmare, trebuie răcite și bine izolate, ceea ce în sine este foarte scump. Este necesar să se găsească materiale care sunt superconductive la temperaturi mai ridicate. Și acest lucru este deja în competența fizicii cuantice și a legilor sale complexe privind comportamentul particulelor subatomice. Soluția problemei este dincolo de puterea computerelor moderne. Dar oamenii de știință de la Institutul Național de Standarde și Tehnologie din SUA au dezvoltat un „stimulator cuantic” - un sistem informatic careceea ce va ajuta cercetătorii să planifice și să stimuleze interacțiunile dintre particulele cuantice și să citească pur și simplu informații despre rezultatele acestor interacțiuni. Astfel, va fi posibil să se compare superconductorii cunoscuți cu alte materiale și să se caute unul dintre ei.
Crearea unui model unificat al tuturor legilor și fenomenelor din fizică
Modelul standard al fizicii particulelor este în prezent cel mai bun sistem pentru înțelegerea comportamentului particulelor subatomice de materie. Cu toate acestea, nu poate explica fenomenele gravitației și expansiunea Universului, care au loc cu o viteză în creștere. Crearea unui singur model care să acopere toate fenomenele fizice cunoscute în natură va fi o descoperire izbitoare în știință, comparabilă cu dezvoltarea teoriei cuantice. Pe baza teoriei cuantice, acum funcționează lasere, dispozitive microelectronice, ceasuri ultra-precise, s-au creat coduri de neînfășurat, adică multe lucruri la care nici măcar nu a fost gândit până la formularea teoriei.
Cum poate realitatea din jurul nostru să se abată de la previziunile modelului standard? Răspunsul va apărea după experimentele efectuate la Colizorul de Hadroni Mari - un accelerator de particule uriaș. El lucrează cu mari energii. există o coliziune de particule - protoni. Coliziunea electronilor și a pozitronilor va fi mai promițătoare, deoarece în acest experiment se poate seta și schimba energia fiecărei coliziuni și studiul stărilor finale mai simple. Dar aceste particule nu pot fi accelerate într-un cerc, deoarece în acest caz își vor oferi energia în toate direcțiile. Acest fenomen este cunoscut sub numele de radiații de sincrotron. Soluția se află la suprafață: trebuie să le accelerați în linie dreaptă folosind un accelerator liniar. Tocmai o astfel de structură este planificată să fie ridicată în viitorul apropiat. Lungimea sa va fi de 50 de kilometri. Poate fi construit în Japonia,America, Elveția sau Rusia.
Boala Alzheimer pe vasele petri
În prezent, în lume există 26 de milioane de persoane cu boala Alzheimer. Aceasta este mai mult decât populația din toată Australia. Există 800.000 de astfel de pacienți în Marea Britanie. Se estimează că aceste numere se vor dubla până în 2050. Cauza bolii este încă necunoscută și nu există un tratament eficient. Pacienții își pot îmbunătăți ușor calitatea vieții. Pentru a studia boala, sunt necesare probe de țesut cerebral al unei persoane vii, dar din motive evidente este imposibil să le obții. Și în acest caz, este inutil să experimentăm pe animale, deoarece numai oamenii sunt sensibili la această boală. Prin urmare, este dificil să supraestimăm importanța activității a două grupuri independente de cercetători de la Universitatea Cambridge și California. Au fost capabili să crească celulele creierului în laborator și să observe dezvoltarea bolii Alzheimer chiar pe vasele Petri. A reușit să aflucă boala începe cu o acumulare treptată de anomalii celulare mici. Oamenii de știință au luat celule ale pielii de la pacienții din familia cărora existau pacienți, de la care au primit celule stem care se pot transforma în oricare alte, de exemplu, celule ale creierului. Studiază efectul diferitelor substanțe pentru a găsi mijloace pentru a opri dezvoltarea bolii. Cercetătorii speră la finalizarea cu succes a proiectului în următorii trei-cinci ani.
Caută civilizații extraterestre
Din 1995, când a fost descoperită prima stea similară cu Soarele cu planetele înconjurătoare - 51 Pegasi și planeta sa Bellerophon, astrofizicienii au început să studieze aproximativ 760 de planete pentru existența civilizației pe ele. Se dovedește că aceste planete, care se află la aceeași distanță de soarele lor ca Pământul de steaua lor, primesc mult mai puțină lumină și căldură din partea lor.
Astrofizicianul și profesorul de la Universitatea din Colorado Webster Cash a propus un dispozitiv „dimmer star” - o navă spațială specială care poate bloca lumina de la o stea, permițând instrumentelor sensibile ale telescopului să studieze orice planetă. Acest lucru va permite examinarea spectroscopică a luminii de pe aceste planete pentru a determina compoziția lor chimică și prezența sau absența unei atmosfere. De asemenea, puteți afla dacă există vapori de apă în jurul planetelor. Biomarcatorul cheie, adică o substanță care vorbește despre prezența vieții, este oxigenul. Acest lucru încearcă să găsească cercetătorii.
Dezvoltarea de noi motoare pentru nave spațiale
Lansarea unei nave spațiale pe orbita Pământului este o sarcină destul de dificilă. În acest caz, viteza navei spațiale trebuie să fie de 25 de ori mai mare decât viteza sunetului. Acest lucru necesită un hulk în mai multe etape cu o cantitate mare de combustibil la bord, care, dacă a explodat accidental, va semăna cu explozia unei bombe nucleare mici. Pe lângă acest pericol, există și o problemă financiară. Un astfel de zbor costă zeci de mii de dolari pe kilogram de marfă în rachetă. Dar această stare de lucruri poate fi curând schimbată.
Compania britanică Reaction Engines a proiectat o navă spațială refluxată fără echipaj Skylon, lipsită de dezavantajele de mai sus. Cheia succesului acestui proiect este dezvoltarea unui motor spațial SABER complet nou, care poate funcționa în două moduri: un motor cu jet (turbină cu gaz) și un motor rachetă.
Principalul combustibil pentru acesta este hidrogenul, iar oxigenul este agentul oxidant. În timpul decolării și aterizării, oxigenul va intra în motor direct din atmosferă. Și după intrarea în spațiu, vor intra în joc rezervoarele interne cu oxidantul. Principalele componente ale noului motor au fost acum create și sunt pregătite pentru testări ample. În caz de succes și implementare a proiectului, costul lansării navei spațiale pe orbita Pământului va scădea de 15-50 de ori. Masa utilă maximă pe care Skylon o poate livra în spațiu va fi de 12-15 tone pentru o altitudine de 300 de kilometri și 9,5-10,5 tone pentru o altitudine de 460 de kilometri.
Cultivarea „super grâului”
Pentru a hrăni populația Pământului, sunt necesare terenuri agricole cu o suprafață de dimensiunea Americii de Sud. Oamenii de știință încearcă să găsească modalități mai eficiente de a obține mâncare. Experții consorțiului Wheat Yield consideră că o modalitate de a aborda această problemă este creșterea „super grâului”, o plantă modificată pentru a produce biomasă mai comestibilă. Scopul dezvoltării este creșterea randamentelor cu 50% pe parcursul a 25 de ani. Dar cum? Prin îmbunătățirea eficienței fotosintezei. Fotosinteza este un proces la plante pentru formarea materiei organice din dioxid de carbon și apă la lumină cu participarea pigmenților fotosintetici (clorofilă în plante, bacterioclorofilă și bacteriorhodopsină în bacterii). Este planificat creșterea eficienței acestui proces prin influențarea uneia dintre enzime,care este responsabil pentru prima etapă a fotosintezei - fixarea carbonului. Aici puteți utiliza atât metode biochimice, cât și genetice. Proiectul este încă slab finanțat, dar primele experimente au început deja în Mexic.
Crearea de centrale nucleare sigure
În 1954, la Obninsk a fost construită prima centrală nucleară din lume. De atunci, energia nucleară a fost salutată ca o sursă inepuizabilă de energie pentru viitor. Totuși, după cunoscutele evenimente de la Cernobâl și de la Fukushima, a devenit clar că astfel de centrale electrice reprezintă un pericol uriaș. În legătură cu această problemă, se dezvoltă un proiect numit ITER (ITER) - cel mai mare reactor termonuclear din lume, care acum este construit în Franța prin eforturi comune ale Uniunii Europene, India, China, Coreea de Sud, Rusia, Statele Unite și Japonia. Un reactor termonuclear este mult mai sigur decât un reactor nuclear în ceea ce privește radiațiile. Cantitatea de substanțe radioactive utilizate în ea este relativ mică. Energia care poate fi eliberată în urma unui accident este de asemenea mică și nu poate duce la distrugerea reactorului. Proiectarea reactorului este astfel încât să existe bariere naturale,prevenirea răspândirii substanțelor radioactive. Cu toate acestea, la proiectarea ITER, s-a acordat multă atenție siguranței radiațiilor - atât în timpul funcționării normale, cât și în timpul posibilelor accidente. Energia din ea va fi produsă prin fuziunea nucleelor de deuteriu și tritiu (izotopii hidrogenului cu neutroni suplimentari). Acest combustibil este sigur, deoarece nu există nicio reacție în lanț atunci când îl utilizați. Drept urmare, nu are loc contaminarea radioactivă pe termen lung. Mai mult, există o mulțime de deuteriu în apa de mare, iar tritiul se obține cu ușurință din litiu. Energia din ea va fi produsă prin fuziunea nucleelor de deuteriu și tritiu (izotopii hidrogenului cu neutroni suplimentari). Acest combustibil este sigur, deoarece nu există nicio reacție în lanț atunci când îl utilizați. Drept urmare, nu are loc contaminarea radioactivă pe termen lung. Mai mult, există o mulțime de deuteriu în apa de mare, iar tritiul se obține cu ușurință din litiu. Energia din ea va fi produsă prin fuziunea nucleelor de deuteriu și tritiu (izotopii hidrogenului cu neutroni suplimentari). Acest combustibil este sigur, deoarece nu există nicio reacție în lanț atunci când îl utilizați. Drept urmare, nu are loc contaminarea radioactivă pe termen lung. Mai mult, există o mulțime de deuteriu în apa de mare, iar tritiul se obține cu ușurință din litiu.
Mașini care pot edita ADN
Posibilitatea schimbării ADN-ului uman a ocupat de mult mințile oamenilor de știință și ale medicilor din întreaga lume. De când a devenit cunoscut despre dependența diferitelor boli de secvența genomului unui organism viu, multe studii genetice, de inginerie genetică și biochimice au fost efectuate pentru a dezvolta metode de tratament folosind modificări în ADN. Începutul multor descoperiri în biologie este asociat cu bacteriile. Acestea sunt creaturi relativ simple, în care sunt reprezentate multe procese fundamentale care au loc în corpul uman. Deja acum, cu ajutorul lor, se realizează sinteza industrială a substanțelor medicinale. Pentru ca microbii să poată servi o persoană așa cum are nevoie, oamenii de știință au învățat să facă schimbări adecvate în ADN-ul lor. Totuși, astfel de experimente necesită mult timp, efort și cheltuieli și nu au întotdeauna succes.
În viitorul apropiat, corporația americană LS9 va oferi populației combustibil ieftin, medicament și, poate, chiar și hrană. Toate acestea vor fi produse în bioreactorii pe bază de materii prime ieftine - diverse deșeuri organice, așchii de lemn și așa mai departe. Unul dintre liderii proiectului, George Church, împreună cu colegii săi, au dezvoltat o nouă abordare pentru a obține microorganisme cu proprietățile necesare. Noua tehnologie se numește MAGE (ingenierie genomică multiplexată automatizată), adică „inginerie genomică multi-automatizată”. Se bazează pe un dispozitiv nou care poate fi numit „mașină de evoluție”.
Vă permite să faceți 50 de schimbări în ADN-ul bacterian în același timp, adică să verificați 50 de variante într-un singur experiment. Iar când alegerea este atât de mare, este mai ușor și mai rapid să găsești ceea ce ai nevoie. Oamenii de știință caută acum microbi „combustibili” care să sintetizeze diverse amestecuri de hidrocarburi, similare în compoziție cu combustibilul auto. Prima astfel de instalație experimentală a fost lansată anul trecut în San Francisco și deja angajează bacterii-chimie de primă generație. Din trestia de zahăr produc sute de galoane de biocombustibil pe săptămână. Acest combustibil este limpede și îndeplinește standardele internaționale.
Autorii dezvoltării consideră că principiul evoluției accelerate în mașină va face posibilă obținerea unor astfel de bacterii modificate care să sintetizeze în cantități enorme substanțe nutritive ieftine și diverse medicamente.
Bill Haywood, executivul proiectului LS9, este optimist: „Vom vindeca lumea”. Chiar vreau să cred că va fi așa.
Revista: Secretele secolului XX №41. Autor: Irina Bakhlanova
