Край Будущего

Специалисты ракетно-космического центра «Прогресс» отправили опытный образец первой ступени перспективной двухступенчатой ракеты среднего класса «Союз-5» в Научно-испытательный центр ракетно-космической промышленности, где он пройдет серию стендовых испытаний.

Пресс-служба госкорпорации также сообщила, что баки горючего и окислителя первой ступени «Союза-5» успешно завершили цикл наземной экспериментальной отработки.

Ракета «Союз-5» имеет возможность выводить на низкую околоземную орбиту полезную нагрузку массой до 17 тонн. А так же пуски данной ракеты будут осуществляться с площадки на Байконуре, ранее использовавшейся для старта ракет «Зенит».

Первый запуск ракеты «Союз-5» запланирован на конец текущего года!

Многие процессы в клетках зависят от биомолекулярных конденсатов — молекул-строительных блоков, которые собираются и рассекаются по мере необходимости. Эти конденсаты могут менять свою фазу, то становясь твердыми, то принимая форму капель в жидкости, и это постоянно изменяющееся состояние играет большую роль в их функциях внутри клетки.

Исследователи Вашингтонского университета в Сент-Луисе недавно обратили внимание на электрохимические свойства этих «скользких» молекул. В исследовании, опубликованном в Nature Chemistry, доцент биомедицинской инженерии Ифан Дай обсуждает, как внутриклеточные электрохимические свойства влияют на движение и химические реакции, а также как это связано с возрастными изменениями конденсата. Это знание может помочь в разработке методов лечения таких заболеваний, как боковой амиотрофический склероз (БАС) и рак.

В то время как экстрацеллюлярный поток — движение ионов через клеточную мембрану — хорошо изучен, схожие действия внутри клетки до недавнего времени оставались загадкой. По словам Дая, "за последний век мы узнали много о влиянии внешних условий на электрохимию, но внутриклеточный мир еще требует изучения".

Работа Дая и его коллег из Стэнфорда, включая профессоров Гуосонга Хона и Ричарда Н. Заре, посвящена одним из первых шагов к пониманию этих внутренних процессов. Они показали, что конденсация и неравновесные процессы после нее могут регулировать электрохимическую динамику.

Чтобы лучше понять это, представьте себе огромный конференц-зал, где множество маленьких групп людей обсуждают различные темы и перемещаются от одного стенда к другому. Некоторые участники могут пытаться увлечь за собой других, меняя динамику группы.

Конденсаты в клетках действуют аналогично: они движутся, прилипают к другим молекулам и тем самым влияют на движения других конденсатов, создавая электрические потенциалы и изменяя уровень pH окружающей среды. Дай и его команда обнаружили, что используя эти свойства, можно воздействовать на электрические потенциалы конденсатов.

Интересно, что взаимодействия между молекулами со временем могут терять эффективность, как участники конференции устают и испытывают стресс. "Поверхность конденсата будет меняться в процессе старения", — отмечает Дай. Эти изменения могут вести к дисфункции и различным заболеваниям, таким как БАС и болезнь Альцгеймера.

Исследователи смогли регулировать электрические потенциалы, изменив поверхность конденсата. Измеряя выравнивание молекул, они определяли поверхностный потенциал для ионного потока и, что важнее всего, находили способы манипулировать этими сигналами, чтобы активировать здоровые биологические реакции.

Надеемся, что это исследование поможет развеять миф о том, что конденсаты это лишь простые биомолекулы. Понимание их роли в электрохимии может дать новый импульс в разработке медицинских терапий и, возможно, изменить подход к лечению опасных заболеваний.

Это исследование было проведено в Лаборатории Кавендиша в сотрудничестве с несколькими ведущими институтами, включая Университет Уорика и Университетский колледж Лондона. Ученые выявили несколько ключевых результатов о фосфорных нанолентах. Например, они обнаружили, что при слабых магнитных полях (<1T) ФНР ведут себя, как железные опилки вокруг магнита. Более того, в тонких пленках они демонстрируют макроскопическое магнитное поведение, схожее с классическими магнитными металлами, такими как железо и никель.

Арджун Ашока, младший научный сотрудник Тринити-колледжа и один из авторов исследования, отметил: "Самое захватывающее, что мы обнаружили, — это взаимодействие возбужденных состояний на магнитных краях наноленты с атомными колебаниями, что позволяет ФНР уникально сочетать магнитные, оптические и вибрационные свойства."

Это открытие имеет огромный потенциал. Фосфорные наноленты могут стать основой для разработки спинтронных устройств, которые используют спин электрона вместо его заряда. Это может привести к новым технологиям вычислений, включая масштабируемое производство квантовых устройств и гибкую электронику.

Крис Ховард из Университетского колледжа Лондона добавляет, что "подтверждение того, что фосфорные наноленты являются intrinsically полупроводниковыми и магнитными при комнатной температуре, особенно важно."

Одной из примечательных особенностей этого исследования является то, как много ученых из разных институтов объединились для достижения этого результата. Радж Пандья, ответственный автор работы, заверяет: "Лучшее в этой работе — это замечательная команда из более чем 10 институтов, что подчеркивает удивительную науку, которую можно сделать вместе."

Будущие шаги исследователей включают изучение взаимосвязи магнитных свойств со светом и вибрациями, а также развитие новых концепций устройств на основе фосфорных нанолент.

Атакамская большая миллиметровая антенная массив (ALMA) — это выдающийся комплекс радиотелескопов, расположенный в безжизненной чилийской пустыне Атакама, который осуществляет наблюдения за электромагнитным излучением в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых длин волн. Обсерватория возведена на высоте 5000 метров на плато Чайнантор, что обеспечивает ей уникальные условия для астрономических исследований.

Комплекс включает 66 антенн, из которых 54 имеют диаметр 12 метров, а 12 — 7 метров. Эти антенны объединены в единую систему астрономического радиоинтерферометра, что позволяет значительно повысить разрешающую способность наблюдений. Для обработки данных, поступающих с каждой антенны, на станции установлен специализированный суперкомпьютер — коррелятор, способный выполнять впечатляющие 17 квадриллионов операций в секунду.

Основная цель обсерватории — изучение процессов, происходивших в первые сотни миллионов лет после Большого Взрыва, когда зарождалось первое поколение звёзд. С помощью ALMA планируется получить новые данные, которые помогут глубже понять механизмы эволюции Вселенной и ее структуры.

ALMA является крупнейшим и наиболее затратным астрономическим проектом, реализованным на Земле. Стоимость этого амбициозного предприятия оценивается в 1,5 миллиарда долларов, что подчеркивает его значимость и вклад в современную астрономию.

Недавние исследования ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде открыли захватывающую возможность обнаружения жизни на далеких планетах, о которых мы ранее даже не думали. Они сосредоточились на экзопланетах, отличающихся от Земли, и на не совсем привычных для нас газах, называемых метилгалоидами. Эти работы опубликованы в журнале Astrophysical Journal Letters и обещают радикально изменить наш поиск внеземной жизни.

Метилгалогениды представляют собой газы, состоящие из метильной группы (СH₃), которая содержит один атом углерода и три атома водорода, присоединенных к атомам галогена — таких как хлор или бром. На Земле такие газы в основном производятся бактериями, морскими водорослями и растениями. Но почему они настолько важны в поисках жизни на других планетах?

Проблема в том, что экзопланеты, которые могли бы напоминать Землю, слишком малы и тусклы для тщательного наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST). Вместо этого исследователи рекомендуют сосредоточиться на более крупных планетах, вращающихся вокруг красных карликовых звезд, которые обладают глубокими океанами и плотными водородными атмосферами. Такие экзопланеты получили название "планеты Хайсеан".

На этих мирах мы, возможно, не сможем выжить, но определенные микробы могут чувствовать себя как дома в экстремальных условиях. Эдди Швайтерман, астробиолог из UCR, утверждает, что метилгалогениды будут более заметны на таких планетах из-за меньшего атмосферного шума и других ограничений.

"Кислород на планете, напоминающей Землю, сложно обнаружить, в то время как метилгалогениды предлагают уникальную возможность для поиска с помощью существующих технологий," — отмечает Микаэла Люн, планетолог из UCR и один из авторов статьи. Эта особенность делает метилгалойды удобным объектом для исследования, так как их можно обнаружить всего за 13 часов наблюдений с помощью JWST.

Кроме того, метилгалойды могут накапливаться в атмосферах планет Хайсеан, благодаря их уникальному составу. Они могут стать следствием метаболической активности микробов, которые прижились в других условиях, чем мы привыкли.

Хотя сейчас мы не можем напрямую исследовать атмосферу экзопланет, такие разработки, как европейская миссия LIFE, запланированная на 2040-е годы, могут упростить обнаружение этих газов. Если метилгалогениды начнут обнаруживаться на нескольких планетах, это может стать доказательством того, что микробная жизнь распространена по всей Вселенной.

Исследователи не останавливаются на достигнутом и намерены изучать другие типы планет и газов, например, измеряя газы, которые выделяются из залива Салтон в Калифорнии.

Несмотря на текущие ограничения, развивающиеся технологии и дальнейшие исследования экзопланет приближают нас к ответу на извечный вопрос: одни ли мы во Вселенной? Как отмечает Швайтерман, "знание о том, где искать и что искать, может стать первым шагом к нахождению жизни за пределами Земли."

В центре почти каждой галактики, включая наш Млечный Путь, находится сверхмассивная черная дыра, такие как Стрелец A*. Эти черные дыры — невероятно плотные объекты, масса которых может достигать миллиардов солнечных масс. Интересно, что иногда они "просыпаются", когда получают внезапный приток газа и пыли, обычно из соседних галактик. Этот процесс вообще не тихий!

Когда черная дыра начинает поглощать материал, он разогревается до миллионов градусов — намного горячее, чем наше Солнце. Это приводит к образованию мощных струй, которые выглядят как космические фонтаны и могут достигать скорости, близкой к скорости света. Эти струи излучают радиосигналы, обнаруживаемые мощными радиотелескопами, что и дало им название "радиогалактики". Однако лишь 10-20% галактик проявляют этот феномен, а среди радиогалактик гигантские виды составляют всего 5%. Эти гиганты могут простираться на расстояния до 22 миллионов световых лет — поразительное явление!

Чтобы выяснить, как эти структуры достигают таких огромных расстояний, я возглавил исследование, в котором использовались современные суперкомпьютеры для моделирования поведения гигантских космических струй. Мы создали «макетную вселенную», чтобы наблюдать, как радиоструи эволюционируют на протяжении миллионов лет — процесс, который невозможно отслеживать напрямую в реальной жизни.

Современные технологии, такие как телескопы мирового класса (например, MeerKAT в Южной Африке и LOFAR в Нидерландах), сыграли ключевую роль в нашем понимании этих космических фонтанов. Моделирование их происхождения оказалось сложным, и здесь на помощь пришли суперкомпьютеры. Эти высокопроизводительные системы обрабатывают огромные объемы данных и могут выполнять сложные симуляции за короткий срок. Например, миллионы лет эволюции космических струй могут быть смоделированы всего за месяц.

Гравитация — доминирующая сила во Вселенной, притягивающая материю. Но если бы только она действовала, Вселенная могла бы уже покинуть своё существование. Вместо этого мы видим, как галактики и даже жизнь продолжают существовать, и было бы нелишним выяснить, какую роль играют космические струи в этом процессе. Они выделяют тепло и механическую энергию, нагревая окружающий газ и создавая баланс, который поддерживает космические структуры.

Наши модели также помогли понять, почему струи радиогалактик иногда изгибаются в "X"-образные формы и раскрыли условия, при которых они могут продолжать расти даже в плотных космических условиях. Мы подозреваем, что существует гораздо больше гигантских радиогалактик, чем считалось ранее, и впереди много новых открытий. Благодаря объединению телескопов и суперкомпьютеров, мы продолжаем раскрывать загадки нашей Вселенной и её удивительных процессов.