Космическая пыль

На МКС проводился эксперимент с обычным коммерческим ноутбуком HP ZBook 15, который показал неожиданные результаты в условиях космоса. Этот проект под названием Spaceborne Computer был запущен в 2017 году как совместная инициатива NASA и Hewlett-Packard. Его цель заключалась в проверке работоспособности стандартной земной электроники в условиях космического полета без дорогостоящей модификации.

Главной неожиданностью стало то, что в условиях микрогравитации компьютер демонстрировал повышенную производительность при выполнении определенных задач. Это объясняется несколькими факторами.

Во-первых, в отсутствии гравитации исчезает проблема тепловой конвекции - горячий воздух не скапливается вокруг компонентов, что снижает риск перегрева и позволяет процессору дольше работать на максимальных частотах.

Во-вторых, космическая радиация, которая традиционно считается вредной для электроники, в некоторых случаях парадоксальным образом ускоряла вычисления за счет случайного изменения битов в памяти.

Эксперимент превзошел ожидания - запланированный срок работы составлял один год, но система проработала 530 дней. При этом основным ограничивающим фактором оказалась не радиация, как предполагалось изначально, а космическая пыль, забивавшая систему охлаждения.

Полученные результаты имеют практическое значение для будущих длительных космических миссий, включая полеты на Марс. Они показали, что в определенных условиях можно использовать стандартное компьютерное оборудование без дорогостоящей космической модификации, что потенциально может сэкономить миллионы долларов. Кроме того, данные этого эксперимента уже применяются для совершенствования систем охлаждения в земных условиях.

UPD: попросил ссылки у ИИ)

1. Официальный пресс-релиз NASA (2017)
   Подробности эксперимента Spaceborne Computer:
   https://www.nasa.gov/feature/spaceborne-computer-experiment-hits-one-year-in-space
   Ключевые данные:

   • Использовался стандартный сервер HPE Apollo 40 с Linux.

   • Работал 1 год и 5 месяцев (вместо запланированных 12 месяцев).

   • Цель: тестирование программного обеспечения для защиты от радиации вместо аппаратных модификаций.

2. Статья Hewlett Packard Enterprise
   Технические детали и результаты:
   https://www.hpe.com/us/en/newsroom/blog-post/2018/03/spaceborne-computer-successfully-completes-one-year-mission-on-international-space-station.html
   Уточнения:

   • Производительность не упала несмотря на радиацию.

   • Система обработала данные для экспериментов с ДНК и картографирования.

3. Научная публикация IEEE (2019)
   Анализ влияния микрогравитации на охлаждение:
   https://ieeexplore.ieee.org/document/8755716
   Вывод:

   • Отсутствие конвекции снижает перегрев на 15–20% по сравнению с Землей.

4. Отчет NASA Technical Reports Server
   О проблемах с космической пылью:
   https://ntrs.nasa.gov/citations/20180007589

Поразительно уже то, что объект (то есть источник излучения) находится в двух миллиардах и 400 миллионах световых лет от нас, и при таком расстоянии он породил мощнейшую подобную вспышку за всю историю астрономических наблюдений. Какой-то фантастикой выглядит сам факт, что в такой невообразимой дали вообще можно что-либо зафиксировать. Как пишут учёные, объект был раз в 70 ярче любого из подобных ему, какие только приходилось видеть. Такое событие, по представлениям астрофизиков, случается раз в тысячи лет. Как пишут в Европейском космическом агентстве, это может быть единственный случай за всю историю человеческой цивилизации.

Объект получил название GRB 221009A и находится в созвездии Стрельца. Кстати, где-то там находится центр нашей галактики — Млечный Путь, в котором скрывается сверхмассивная чёрная дыра. Но этот GRB 221009A явно не местный: протяжённость галактики Млечный Путь — это примерно 250 тысяч световых лет.

Что он собой представляет: это называется гамма-всплеск. Гамма-всплеск — это внезапная мощнейшая вспышка гамма-излучения в космосе. Во время такого всплеска его источник порой выдаёт столько энергии, сколько наше Солнце ещё не успело выработать за всю свою жизнь. А ему, между прочим, 4,5 миллиарда лет.

К слову, с точки зрения радиации, то есть губительного воздействия на всё живое, гамма-излучение — это самое ужасное, что только можно себе представить. Оно разрушает сами атомы в живом организме. И если возникает ощущение, что нас это в любом случае не касается, то на этот счёт есть смутные сомнения: к примеру, учёные подозревают, что именно гамма-вспышка где-то в наших космических окрестностях привела 445 миллионов лет назад к "ордовикскому вымиранию" — одному из пяти самых трагических массовых вымираний в истории земной жизни.

Так вот, гамма-всплески в космосе наблюдают в основном двух разновидностей. Первая — короткие гамма-всплески: такая вспышка длится максимум две секунды, а очень часто и вовсе какие-то ничтожные доли секунды. По мнению учёных, такое происходит в то мгновение, когда где-то в глубинах Вселенной сливаются воедино две столкнувшиеся, например, нейтронные звезды. Напомним, нейтронная звезда — это сверхплотный сгусток почти одних только нейтронов, в который сжимается ядро оставшейся без оболочки "умершей" звезды. А если это ядро "при жизни" звезды было ещё массивнее, то оно уже схлопывается просто в никуда — в чёрную дыру. И эти чёрные дыры тоже могут не вечно поодиночке блуждать где-то там в космосе, они могут сталкиваться с теми же нейтронными звёздами или даже друг с другом. И при этом тоже происходит такая мгновенная "ослепляющая" гамма-вспышка.

А бывает второй тип такого явления — длинный гамма-всплеск: обычно он не настолько убийственно мощный, зато продолжается вплоть до шести часов. И это, по всем признакам, одно из проявлений взрыва сверхновой звезды, то есть прощального фейерверка умирающего светила, которое в этот момент сбрасывает с себя всю свою оболочку. В центре, соответственно, остаётся одинокое бывшее ядро, которое коллапсирует либо в нейтронную звезду, либо в чёрную дыру. То есть взрыв сверхновой — процесс немного более плавный и продолжительный.

Так вот, учёные сейчас не очень понимают, к чему приписать загадочную гамма-вспышку в созвездии Стрельца. По мощности её бы отнести к коротким, вот только она какая-то не очень короткая: сначала несколько секунд наблюдали самое сильное излучение, потом ещё без малого час продолжалось нечто послабее, но тем не менее тоже очень мощное, а потом астрофизики ещё несколько дней наблюдали, как это излучение разгоняет облака космической пыли и создаёт в них "концентрические кольца". Более того, по мнению учёных, "послесвечение" этой вспышки способно продлиться долгие годы. И всё это вызывает вопрос, что, собственно, в Стрельце произошло. Пока основная версия, что это всё-таки был взрыв сверхновой и там образовалась чёрная дыра. Правда, учёные не наблюдают выброшенной звёздной мантии. Остаётся только предположить, что чёрная дыра оказалась настолько массивной, что тут же эту мантию проглотила.

Адель Романенкова

Во вторник, 31 мая, Земля пройдет через крупное скопление космической пыли, что может вызвать необычайно яркое свечение неба. В итоге существует довольно высокая вероятность загрязнения Земли – далее будут блокироваться потоки тепла, которые исходят от Солнца. Такая же ситуация происходила еще в 1816 году, но в результате извержения вулкана. Атмосфера планеты была засорена пылью. Именно тот год был признан наиболее холодным в истории метеорологических наблюдений. Американские специалисты даже назвали этот период «тысяча восемьсот шестнадцать замерзших заживо».

Правда, засорять атмосферу Земли способны и метеоры. К примеру, в 30-х годах прошлого века на территорию Якутии из космического пространства обрушился красный песок. В результате в регионе стало холодно. Аналогичные погодные аномалии также можно было наблюдать в связи с падением Тунгусского метеорита.
Уже сейчас в созвездии Льва наблюдается «жуткое свечение – пыль, которая еще не упала на Землю». При этом ученые пока не знают, как метеорный шторм повлияет на летнюю погоду.

Содержание ролика:

00:00 Лучшие новости науки на QWERTY

00:46 Подсчитано, сколько межпланетной пыли падает на Землю

02:29 Комета Борисова оказалась "девственной"

04:44 Полет Ingenuity отложен

05:29 Созданы химерные эмбрионы обезьяны и человека

08:50 Муравьи смогли увеличить размер своего мозга (после уменьшения)

11:11 Интересные проекты недели

12:18 Лучшая новость предыдущего выпуска

(все ссылки на пруфы и исследования под роликом на ютубе. Короткая текстовая версия ниже)

Сколько межпланетной пыли падает на Землю

Между Землей и Марсом есть пылевое кольцо, которое ответственно за очень красивый визуальный эффект на рассветном или закатном небе — зодиакальный свет. Притяжение Земли не пускает пыль из этого пончика к Солнцу, втягивая ее в себя. Как оказалось, ученые уже давно пытались понять, а сколько же в целом межпланетной пыли оседает на Земле? Ведь некоторые кусочки комет и астероидов, пересекающие траекторию Земли, не успевают сгореть полностью в атмосфере и падают на землю микрочастицами пыли. Чтобы подсчитать количество этого материала, воспользовались методом, похожим на метод определения количества осадков. Только собирали межпланетную пыль на станции Конкордия в глубине Антарктики, и не в ведро, а в специальные емкости. В этой локации почти нет осадков, а пыль с пыльных материков не доносится ветром. За 6 экспедиций ученые набрали достаточно материала - а это были межпланетные частицы размерами от десяти до нескольких сотен микрометров, - чтобы подсчитать, что в год в среднем на каждый квадратный метр поверхности Земли падает 8,6 микрограммов межпланетной пыли, что дает суммарно 5200 тонн в год. Примерно 20% этой массы приходится на астероидные частицы, а другие 80% на кометные. А вот больших метеоритов на Землю ежегодно выпадает всего лишь тонн 10. Чувствуете разницу? Вот так Земля понемногу тяжелеет за счет межпланетной пыли, и сколько-то ее есть и в твоих залежах под диваном.

Комета Борисова оказалась "девственной"

Первая межзвездная комета, посетившая нашу звездную систему — комета 2I/Borisov. Телескоп VLT и комплекс радиотелескопов ALMA в Чили обнаружили крайне интересное её свойство при исследовании свойства солнечного света, поляризованного кометной пылью. Поляриметрические свойства кометы Борисова не похожи на свойства всех других известных нам комет, кроме одной. Это комета Хэйла-Боппа. Про нее можно сказать, что она встречалась с Солнцем лишь единожды - в конце 90х. Т.е. солнечный свет, ветер и вообще Солнце никак на нее не влияли почти всю ее историю. А значит, что ее состав и химия не менялись с момента ее зарождения из газо-пылевого облака, из которого образовалась и она, и Солнечная система где-то 4,5 млрд лет назад. Характеристики кометы Борисова говорят, что ее звездные излучения затрагивали чуть ли не меньше, чем комету Хэйла-Боппа, т.е., вероятно, что никогда. До встречи с Солнцем, разумеется. А значит, у нас есть шанс изучить гостью из другого мира в том состоянии, в котором она находилась в момент зарождения. Конечно же, сделав скидку на то, что она, опять-таки, повстречалась уже с нашим Светилом.

Полет космического вертолета Ingenuity опять отложен

Во время проверки высокоскоростного вращения лопастей марсианского вертолета, что-то пошло не так. Аналитики проанализировали ситуацию, поняли, что надо исправить, и инженеры НАСА писали новый код, который иначе будет работать с полетными контроллерами, переход к полету будет более плавным. Ну и конечно этот код еще его нужно было проверить на имитационных земных моделях. По состоянию на 17 апреля инженеры таки справились с проблемой, и марсианский вертолет тестово раскрутил лопасти на высоких оборотах. Первый полет теперь запланирован на 19 апреля, следите за новостями.

Созданы химерные эмбрионы обезьяны и человека

Химера — это когда в одном организме содержатся клетки или органы другого биологического вида. Основные сложности с химерными организмами - неприживающиеся и отмирающие человеческие клетки в животном эмбрионе. Можно, конечно, отключить у эмбриона ген, отвечающий за клеточное самоубийство, апоптоз, но это чревато развитием рака в дальнейшем. В новом эксперименте ученые доработали эмбриональные человеческие клетки, путем репрограммирования их откатили не просто до зародышевого состояния, что есть обычная практика, а еще немного назад. Т.е. из них можно было бы получить и эмбриональные клетки, и клетки плаценты, например, т.е. и зародышевые и внезародышевые клетки. И это сработало. Во всех 130 шестидневных эмбрионах макак-крабоедов, в которые ввели усовершенствованные эмбриональные человеческие клетки, они прижились. При доращивании вне матки к 15 дню выжило 50%, а к 19му дню - целых 10% эмбрионов, на этой стадии клетки эмбрионов уже разделялись на несколько слоев и сформировали план тела. Доля человеческих клеток в них составляла 7%. И это самый большой результат из подобных экспериментов.

После 19 дня эмбрионы уничтожили по этическим соображениям, а точнее разобрали для анализа. Этические споры уже разгораются, без этого никуда - вдруг человеческие нейроны осознают себя в обезьяньем теле.

По результатам анализа обезьяньи клетки развивались так, как им положено, экспрессировали нужные гены и собирались сформировать разные органы и ткани. А вот человеческие были в целом менее дифференцированы, развивались не так, как в человеческом зародыше и больше склонялись к рецепторным клеткам. Получается, что человеческая часть эмбриона вырабатывала инструменты для общения с обезьяньей частью. И какое-то общение все же происходило. Точнее сказать сложно. За 19-то дней. Но вообще, когда ученые смогут ответить на десятки вопросов, типа - как помочь клеткам выживать лучше, как заставить клетки разных видов лучше дружить, как заставить человеческие клетки формировать нужные ткани - они смогут выращивать органы на заказ в теле животного. В любом случае это первый задокументированный эксперимент с клетками человека и обезьяны с очень высоким результатом выживаемости и процента "химерности".

Муравьи смогли увеличить размер своего мозга (после уменьшения)

Представители индийских прыгающих муравьев - умеют изменять размер своего мозга. В обе стороны, но с некоторыми ограничениями. Во-первых, этот процесс запускается после того, как монархия пала. Ну то есть королева, матка погибает. Так как она единственная, кто может размножаться, без ее яичников колония обречена. Поэтому рабочие сословия - рабочие особи, солдаты, няньки, представленные исключительно бесплодными самками, выдвигают своих представителей на замену матки. Несколько рабочих особей - их называют гамэргатами - начинают перестройку своего организма. Это может выглядеть внешне не очень ярко, но внутри у них меняется почти все - яичники становятся огромными (смотри на видео). Ядовитые железы съеживаются, а мозг так вообще на 20% сжимается. Ведь он потребляет слишком много ресурсов, а их теперь нужно пускать только на деторождение. Да и пользоваться им, сидя в темной камере в окружении нянек, особо не приходится.

А вот если в экспериментальных условиях не дать гамэргатам размножаться, то они вынуждены делать откат системы до прежнего состояния. Этот откат за 6-8 недель подразумевает, помимо прочего, вновь обретенную стерильность и возвращение размеров мозга к прежним, дореволюционным. Все же им опять придется пользоваться. Это называется обратной пластичностью размеров мозга.

Интересные проекты недели

Коротко перечислим и несколько проектов от НАСА и Гугл: Симуляция танца двух черных дыр с аккреционными дисками, представленной НАСА и выполненной при помощи суперкомпьютера. Не будем подробно разбирать все эффекты, которые можно наблюдать в серии видео - это и гравитационное линзирование, и релятивистская аберрация, и допплеровское усиление, - посмотрите и прочитайте сами, ссылка на страницу проекта в описании. Но выглядит это крайне достоверно. Еще один залипательный сервис представил Гугл — таймлапс 37 лет истории изменений Земли в рамках проекта Google Earth. 24 миллиона спутниковых фотографий сложили вместе в интерактивный интерфейс, готовый рассказать истории создания новых объектов и разрушения природных красот, таяния ледников и изменения ландшафтов. Можно покрутить Землю в 4D интерактивно, а можно зайти на страницу с подборкой видео, если браузер откажется тянуть интерактив.

Задумайтесь о месте, где вы сейчас сидите. Отмотайте ленту времени назад и, возможно, вы очутитесь на дне мелководного моря, или где-то очень глубоко под толщей земных пород, или же будете дрейфовать в потоках лавы в местности, похожей на преисподнюю. Но давайте отправимся подальше во времени — примерно на 4,6 миллиарда лет назад, и вы окажетесь внутри огромного облака пыли и газа, вращающегося вокруг новорождённой звезды. Что из себя представляет эта космическая пыль?