Πέμπτη, 24 Ιουλίου 2014

Πώς λειτουργούν τα «μαύρα κουτιά»; How Do Black Boxes Work?

A black box/flight recorder. A plane's flight recorder - or 'black box' - can hold vital clues to how and why an aircraft went down. Find out how they could be used to shed light on last moments of flight MH17 and the disappearance of flight MH370. Credit: Anna Jurkovska | Shutterstock

Σημαντικές πληροφορίες σχετικά με το τι ακριβώς συνέβη στη μοιραία πτήση ΜΗ17 των Malaysian Airlines αναμένεται να παράσχουν τα «μαύρα κουτιά» του αεροσκάφους, τα οποία παραδόθηκαν σε ολλανδούς ερευνητές από μαλαισιανούς αξιωματούχους, που τα παρέλαβαν από φιλορώσους αποσχιστές.

Τα αποκαλούμενα «μαύρα κουτιά» στην πραγματικότητα είναι πορτοκαλί, για να είναι πιο εύκολος ο εντοπισμός τους ανάμεσα στα συντρίμμια ενός αεροσκάφους. A black box flight recorder: they are a shade called international orange, which makes them easier to spot. Photograph: Bloomberg/Getty Images

Τα αποκαλούμενα «μαύρα κουτιά» στην πραγματικότητα είναι πορτοκαλί, για να είναι πιο εύκολος ο εντοπισμός τους ανάμεσα στα συντρίμμια ενός αεροσκάφους. Ο όρος «μαύρο κουτί» είναι ανεπίσημος και δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα πώς προέκυψε (αν και υπάρχουν διάφορες θεωρίες), καθώς ο επίσημος χαρακτηρισμός είναι «flight recorder» (καταγραφείς πτήσεις). Η «γένεσή» τους ως συσκευών εντοπίζεται γύρω στην περίοδο του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου.

Υπάρχουν δύο κοινές κατηγορίες «μαύρων κουτιών»: το FDR (flight data recorder), το οποίο καταγράφει τις λειτουργίες του αεροσκάφους, και το CVR (cockpit voice recorder), που καταγράφει τις συνομιλίες των πιλότων. Κάποιες φορές οι συσκευές μπορεί να συνδυαστούν σε μία ενιαία μονάδα, και η θέση τους είθισται να βρίσκεται κοντά στην ουρά του αεροσκάφους, καθώς εκεί είναι πιθανότερο να επιβιώσουν μίας συντριβής. Ως αποθηκευτικό μέσον χρησιμοποιείται ταινία (στις παλαιότερης τεχνολογίας συσκευές) ή solid state memory (στις νεότερες), ενώ τα κουτιά διαθέτουν ειδικές συσκευές για εκπομπή «ping» σόναρ, προκειμένου να είναι δυνατός ο εντοπισμός τους σε περίπτωση που η συντριβή του αεροσκάφους λάβει χώρα στη θάλασσα.

The flight data recorder found at the scene in Pennsylvania, where United Airlines flight 93 crashed after being hijacked on September 11, 2001. Photograph: Getty Images

Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό, τα ίδια τα «μαύρα κουτιά» είναι εξαιρετικά ανθεκτικά, φτιαγμένα από υλικά ικανά να αντέξουν σε δυνάμεις που ασκούνται σε συντριβές (μεγάλες επιταχύνσεις και απότομη διακοπή τους- ειδικότερα, μπορούν να αντέξουν σε επιβράδυνση της τάξης των 3.400 g μέσα σε 6,5 μιλισεκόντ και σε θερμοκρασίες που ξεπερνούν τους 1.000 βαθμούς Κελσίου), και σε γενικές γραμμές όντως «επιβιώνουν» από τα περισσότερα ατυχήματα, παρέχοντας πολύτιμες πληροφορίες στους ερευνητές.

Τα δεδομένα που καταγράφονται από ένα FDR περιλαμβάνουν ύψος, ταχύτητα, θέσεις των φτερών, αλλά και διαφορετικά στοιχεία, όπως σε τι κατάσταση βρίσκονταν οι ζώνες, ποια ήταν η θερμοκρασία στην καμπίνα των επιβατών ή στον χώρο των αποσκευών κ.α. Η καταγραφή των στοιχείων γίνεται για διάστημα 24 ωρών, οπότε και στη συνέχεια διαγράφονται και γράφονται ξανά από πάνω, σε ένα συνεχές «loop». Ειδικότερα, το FDRADR- accident data recorder) στην ουσία καταγράφει τις «οδηγίες»/ σήματα που αποστέλλονται στα ηλεκτρονικά συστήματα του αεροσκάφους, κάτι που επιτρέπει τη δημιουργία εικόνας σχετικά με τις κινήσεις/ επιδόσεις του.

The cockpit voice recorder from the downed Alaska Airlines Flight 261, held by the robotic arm of the remotely piloted vehicle that retrieved it. Photo courtesy U.S. Department of Defense

Όσον αφορά στο CVR, καταγράφει από μία σειρά διαφορετικών μικροφώνων αυτά που λέγονται στο πιλοτήριο από τους πιλότους, τις συνομιλίες τους με τον πύργο ελέγχου, καθώς και ήχους που βρίσκονται στο παρασκήνιο- δεδομένα τα οποία είναι εξαιρετικά σημαντικά για τους ερευνητές όσον αφορά στην κατανόηση του τι ακριβώς συνέβη σε ένα δυστύχημα.

The flight data recorders from Air France flight 447, which were recovered nearly two years after the plane crashed. Photograph: Mehdi Fedouach/AFP/Getty Images

Οι πληροφορίες αυτές βοηθούν στη σύνθεση της «εικόνας» όσον αφορά στις συνθήκες υπό τις οποίες έλαβε χώρα το περιστατικό – αν και δεν δίνουν στοιχεία για το ποιες ακριβώς, για παράδειγμα, ήταν οι προθέσεις των πιλότων και οι λόγοι για τις ενέργειές τους (εάν δεν διατυπωθούν ξεκάθαρα μέσω ομιλίας) ή το ποιος ήταν ο καιρός, τα «μαύρα κουτιά» παρέχουν απαραίτητα κομμάτια για την ολοκλήρωση του «παζλ» που αποτελεί μία συντριβή αεροσκάφους.

Στην περίπτωση της πτήσης ΜΗ17, τα «μαύρα κουτιά» αναμένεται να δώσουν σημαντικά στοιχεία πάνω στο πόσο γρήγορα σημειώθηκε απώλεια ρεύματος στο αεροσκάφος: εάν αυτή σημειώθηκε πολύ γρήγορα, αυτό το οποίο θα «δουν» οι ερευνητές θα είναι μία κατά τα άλλα φυσιολογική πτήση, η οποία κάποια στιγμή συνοδεύεται από το «μηδέν». Εάν ωστόσο αυτό συνέβη σταδιακά, τότε ενδεχομένως να είναι δυνατός ο εντοπισμός ήχων στο background, όπως πιθανώς μία έκρηξη, και να εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με την απώλεια ύψους του μοιραίου αεροσκάφους.

Όσον αφορά στον χρόνο που χρειάζεται για την εξαγωγή των δεδομένων από τις συσκευές, αυτός εξαρτάται από την κατάσταση των κουτιών: εάν έχουν σοβαρές ζημιές, μπορεί να χρειαστούν μήνες, εάν η κατάστασή τους είναι καλή μπορεί να είναι ζήτημα ημερών. Σε κάθε περίπτωση, όπως επεσήμανε στην Telegraph ο Ντέιβιντ Μπάρι, ειδικός σε θέματα αεροπορίας, οι ερευνητές πρέπει να εξετάσουν τα δεδομένα όσο το δυνατόν γρηγορότερα- παράλληλα, όσον αφορά στην καθυστέρηση της παράδοσης των κουτιών από τους αποσχιστές, εκτιμά ότι δεν τίθεται θέμα παραποίησης των δεδομένων, καθώς κάτι τέτοιο θα συνιστούσε μία εξαιρετικά χρονοβόρα, πολύπλοκη και γενικά δύσκολη διαδικασία.

Το λευκό alter ego μιας μαύρης τρύπας. Do black holes explode when they die? Theory claims they become white holes at the end of their life

Σύμφωνα με τη νέα θεωρία οι μαύρες τρύπες μετατρέπονται κάποια στιγμή σε λευκές απελευθερώνοντας ύλη στο Διάστημα. Black holes: According to a new theory, a 'white hole' would explosively expel all the material consumed by a black hole.

Είναι τα πλέον μυστηριώδη κοσμικά αντικείμενα. Οι μελανές οπές μαγνητίζουν την ύλη αλλά και το ενδιαφέρον των επιστημόνων. Μια νέα θεωρία κάνει την εμφάνιση της στην οποία οι επιστήμονες που την ανέπτυξαν υποστηρίζουν ότι κάποια στιγμή ο κύκλος της ζωής μιας μελανής οπής φτάνει στο τέλος της και τότε σε αυτό το τελικό στάδιο η μαύρη τρύπα μεταμορφώνεται και γίνεται… λευκή.

Μαύρη ρουφήχτρα, λευκό «σιντριβάνι»

Oposite: While a black hole sucks matter in, a white hole expels matter at an explosive rate.

Τη νέα θεωρία ανέπτυξε ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Γκουίντο Ριζαλίτι του Αστεροσκοπείου Arcetri στην Ιταλία. Σύμφωνα με αυτή οι μελανές οπές που «ρουφάνε» την ύλη και δεν αφήνουν να δραπετεύσει από μέσα τους, ούτε καν το φως, όταν φτάνουν στο τέλος της ζωής τους… ασπρίζουν και έχουν αντίθετη συμπεριφορά. Σύμφωνα με τους εμπνευστές της θεωρίας οι λευκές τρύπες εκτοξεύουν στο Διάστημα την ύλη που έχουν απορροφήσει όταν ήταν μαύρες.

Light years: The closest black hole to earth is about 26,000 light years away.

Οι ερευνητές βασίζουν τη θεωρία τους στις κβαντικές ιδιότητες της βαρύτητας και πιστεύουν ότι με τα όσα υποστηρίζουν ανοίγουν ένα νέο πεδίο διαλόγου και αναζήτησης στην επιστημονική κοινότητα για το αν η ύλη που καταλήγει σε μια μελανή οπή εξαφανίζεται μεν από την κοινή κοσμική θέα αλλά εξακολουθεί να υπάρχει φυλακισμένη εντός της μελανής οπής ή αν η ύλη μόλις εισέρχεται στην μαύρη τρύπα καταστρέφεται. Η νέα θεωρία δημοσιεύεται στην online έκδοση της επιθεώρησης «Nature».

Η αγριότερη «συμμορία» στην ιστορία της Γης. Tyrannosaurs prowled in packs, B.C. tracks show

Οι Τυραννόσαυροι έβγαιναν για κυνήγι ομαδικά δημιουργώντας μια κυριολεκτικά τρομακτική... παρέα. It would have been terrifying to run into a tyrannosaur like Albertosaurus. The massive creature that roamed western North America about 70 million years ago was as long as a bus, with a wide smile of razor-sharp teeth and claws to match. But here's the worst part — it probably wasn't alone. Tyrannosaurs, it seemed, travelled in packs. Scientists came to that conclusion after carefully analyzing an extremely rare find — three sets of tyrannosaur tracks found in northeastern B.C.

Ο Τυραννόσαυρος ρεξ, είναι ο μεγαλύτερος και πιο μοχθηρός θηρευτής που πάτησε το πόδι του στη Γη. Η εμφάνιση του T-rex προκαλούσε όπως είναι ευνόητο τον απόλυτο φόβο και τρόμο. Αδυνατούμε να φανταστούμε τι θα προκαλούσε η ομαδική εμφάνιση Τυραννόσαυρων ρεξ σε μια περιοχή. 

A researcher on Richard McCrea's team creates a mould of one of the tyrannosaur tracks for study. Another footprint is visible on the right. (Richard McCrea).

Σύμφωνα με μια νέα μελέτη οι T-rex δεν ήταν μοναχικοί κυνηγοί αλλά κινούνταν σε ομάδες για να αναζητήσουν τροφή. Οι ειδικοί κάνουν λόγο για… συμμορίες Τυραννόσαυρων που τρομοκρατούσαν τον κόσμο στον οποίο ζούσαν.

Τα νέα ευρήματα

The tyrannosaur footprints discovered by hunting guide Aaron Fredlund were each more than 60 centimetres long. (Aaron Fredlund)

Όλα ξεκίνησαν όταν πρόσφατα εντοπίσθηκαν σε ένα κομμάτι γης μήκους 60 μέτρων και πλάτους τεσσάρων στον Καναδά πλήθος αποτυπωμάτων διαφόρων ειδών δεινοσαύρων. Ανάμεσα σε αυτά ήταν και πολλά αποτυπώματα T-rex. Αυτό το εύρημα σε συνδυασμό με ορισμένα άλλα οδήγησε ομάδα ειδικών να αναπτύξουν μια νέα θεωρία για τη συμπεριφορά των Τυραννόσαυρων ρεξ.

This is the first time a series of tyrannosaur tracks has ever been found. Previously, only single tyrannosaur tracks have been discovered. (Richard McCrea)

«Αυτά τα τρομακτικά πλάσματα μπορεί να κυνηγούσαν σε ομάδες για να αυξήσουν τις πιθανότητες να βρουν και να εξοντώσουν θηράματα και άρα να έχουν περισσότερες πιθανότητες επιβίωσης» αναφέρει ο Ρίτσαρντ Μακ Ρία, έφορος του Κέντρου Παλαιοντολογίας Peace Region στον Καναδά που ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας η μελέτη της οποίας δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «PLoS ONE».

Τα νέα δεδομένα

The map shows the three sets of tyrannosaur tracks found near Tumbler Ridge, B.C., which reveal that the animals had a four-metre-long stride. (Richard McCrea)

Ο Τυραννόσαυρος ρεξ είναι ο δεινόσαυρος που αποτελεί μόνιμο αντικείμενο μελέτης των επιστημόνων για αυτό και συχνά ανακαλύπτονται νέα στοιχεία για την ύπαρξη του. Τα πιο πρόσφατα στοιχεία που έχουν προκύψει είναι ότι ο T-rex δεν στεκόταν όρθιος στα δύο του πόδια όπως πιστευόταν μέχρι σήμερα αλλά το σώμα του χαμήλωνε και γινόταν μια ευθεία με την τεράστια ουρά του. Αυτό σύμφωνα με τους ειδικούς τον έκανε να έχει καλύτερη ισορροπία όταν έτρεχε. Νέες αναλύσεις δείχνουν μάλιστα ότι παρά το μέγεθος του ο T-rex έτρεχε γρήγορα. Υπολογίζεται ότι μπορούσε να αναπτύξει ταχύτητα λίγο μικρότερη από αυτή των αλόγων, περίπου 40 χλμ/ώρα.

A technician in Australia cleans a full-sized replica of an Albertosaurus dinosaur at an exhibition in Sydney. The new trackways were probably left by Albertosaurus, Gorgosaurus or Daspletosaurus. (Reuters)

Όμως το τίμημα για την ταχύτητα και τη στάση που είχε όταν κινούνταν ήταν ότι δεν μπορούσε να μετακινήσει εύκολα και γρήγορα το μεγάλο του κεφάλι γεγονός που λογικά θα τον δυσκόλευε στο κυνήγι και την εξόντωση θηραμάτων. Για αυτό ίσως οι T-rex αποφάσισαν κάποια στιγμή να κυνηγούν σε ομάδες ώστε να έχουν καλύτερα αποτελέσματα.  


Πήραν τα... μέτρα ενός εξωπλανήτη. The Most Precise Measurement of an Alien World's Size

Οι αστρονόμοι έχουν πλέον τα εργαλεία για να κάνουν ακριβείος μετρήσεις σε εξωπλανήτες. Using data from NASA's Kepler and Spitzer Space Telescopes, scientists have made the most precise measurement ever of the size of a world outside our solar system, as illustrated in this artist's conception. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

Υπερ-Γαία

Η μέτρηση αποκάλυψε ότι η διάμετρος του Kepler-93b είναι περίπου 18.800 χιλιόμετρα, έναντι 12.750 χλμ. της Γης και επιβεβαιώνει ότι πρόκειται για μια "υπέρ-Γη", μιάμιση περίπου φορές μεγαλύτερη από τον πλανήτη μας. Αυτή η κατηγορία εξωπλανητών είναι πολύ κοινή στον γαλαξία μας, σύμφωνα με τις έως τώρα ανακαλύψεις.

Οι προηγούμενες μετρήσεις εκτιμούσαν την μάζα του συγκεκριμένου εξωπλανήτη ότι είναι περίπου 3,8 φορές μεγαλύτερη της Γης. Η πυκνότητά του, με βάση τους υπολογισμούς για την μάζα και την ακτίνα του, εκτιμάται ότι είναι παρόμοια με του δικού μας πλανήτη, πράγμα που παραπέμπει σε βραχώδη και μεταλλική σύνθεσή του.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής τη Σάρα Μπάλαρντ του Πανεπιστημίου Ουάσινγκτον του Σιάτλ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Astrophysical Journal», δήλωσαν ότι «η μέτρηση είναι τόσο ακριβής που ουσιαστικά είναι σαν να μπορείς να μετρήσεις το ύψος ενός ανθρώπου που βρίσκεται στον Δία, με απόκλιση μόλις δύο εκατοστών».

Η ταυτότητα

Histogram of Exoplanets by size - the gold bars represent Kepler's latest newly verified exoplanets (February 26, 2014).

Ο Kepler-93b  βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο σε απόσταση περίπου 300 ετών φωτός από τον πλανήτη μας και το οποίο έχει σχεδόν την μάζα και την ακτίνα του Ήλιου μας. Επειδή ο εν λόγω εξωπλανήτης περιφέρεται πολύ κοντά στο άστρο (μόλις στο ένα έκτο της απόστασης Ερμή - Ήλιου) η θερμοκρασία της επιφάνειάς του φθάνει τους 760 βαθμούς Κελσίου, συνεπώς είναι υπερβολικά καυτός για τη φιλοξενία ζωής - τουλάχιστον όπως την ξέρουμε.