Κολλαγόνο 195 εκ. ετών! Scientists Find 195-Million-Year-Old Collagen In Dinosaur Bone

Είναι η αρχαιότερη πρωτεΐνη που έχει ποτέ βρεθεί διατηρημένη. A slice of the 195-million-year-old fossilized rib of Lufengosaurus reveals vascular canals, many of which contain hematite, probably derived from the dinosaur’s blood when it was alive. Credit: Robert Reisz

Οι επιστήμονες βρήκαν ίχνη κολλαγόνου μέσα στο απολιθωμένο οστό ενός δεινοσαύρου ηλικίας 195 εκατομμυρίων ετών. Είναι η αρχαιότερη πρωτεΐνη που έχει ποτέ βρεθεί διατηρημένη, επεκτείνοντας έτσι το προηγούμενο ρεκόρ κατά τουλάχιστον 100 εκατομμύρια χρόνια. Για «εντυπωσιακή ανακάλυψη» έκαναν λόγο οι επιστήμονες, αν και κάποιοι δεν έχουν πειστεί ακόμη.

Η τεχνική

A thin section of the rib of the 195 million year old dinosaur Lufengosaurus, cut along the length of the rib showing a vascular canal with dark hematite particles. These were probably derived from the iron rich blood cells of the living dinosaur, and would have provided the internal environment for the preservation of collagen. Lacunae, where adult bone cells would reside, are also preserved with dark hematite particles inside them. Credit: Robert Reisz

Οι μαλακοί ιστοί αποτελούν μοναδική πηγή βιολογικών και εξελικτικών πληροφοριών, όμως σπάνια διατηρούνται κατά τη διαδικασία της απολίθωσης, ενώ και η σύγχρονη εξαγωγή του δείγματος για ανάλυση μπορεί να ‘μολύνει' το πανάρχαιο υλικό.

An artist’s rendering of Lufengosaurus, an Early Jurassic dinosaur first unearthed in southwestern China in the 1930s and now seen in a new light, so to speak, thanks to infrared chemical signatures found in a fossilized rib. Credit: debivort/Wikimedia Commons

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον παλαιοντολόγο  Ρόμπερτ Ράιζ του Πανεπιστημίου του Τορόντο στον Καναδά χρησιμοποίησαν μια τεχνική υπέρυθρης φασματοσκοπίας, με τη βοήθεια ενός επιταχυντή-συγχρότρου στην Ταϊβάν, για να εξετάσουν τα απομεινάρια στο οστό ενός μεγάλου φυτοφάγου δεινόσαυρου (Lufengosaurus), ο οποίος ζούσε στην Κίνα κατά την πρώιμη Ιουρασική περίοδο, χωρίς να χρειασθεί να διακινδυνεύσουν τη βιολογική μόλυνσή του.

Τα ευρήματα

Close up of oblique cut of rib of 195 Million year old Lufengosaurus, showing how the bone was organized around vascular canals that contained blood vessels in the living dinosaur, and ran along the length of the rib. Some of the vascular canals are partially filled by dark hematite particles, likely derived from the blood of the dinosaur, and would have helped preserve the proteins within these canals. Small dark areas within the bone, around the vascular canals are lacunae, or spaces where the adult bone cells would have lived in the dinosaur. Credit: Robert Reisz

Οι αναλύσεις αποκάλυψαν μέσα στα κοιλώματα του οστού, όπου κάποτε υπήρχαν τα αιμοφόρα αγγεία, τμήματα πρωτεϊνών με την χαρακτηριστική μορφή του κολλαγόνου και άλλων πρωτεϊνών πλούσιων σε σίδηρο. Πάντως κάποιοι άλλοι επιστήμονες εμφανίσθηκαν πιο επιφυλακτικοί, θεωρώντας ότι η ανακάλυψη «είναι πολύ καλή, για να είναι αληθινή» και δήλωσαν ότι χρειάζονται περαιτέρω αναλύσεις που θα βεβαιώσουν, πέρα από κάθε αμφιβολία, ότι όντως πρόκειται για τόσο παλαιό κολλαγόνο. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Communications».

Πηγή:  Yao-Chang Lee et al. Evidence of preserved collagen in an Early Jurassic sauropodomorph dinosaur revealed by synchrotron FTIR microspectroscopy, Nature Communications (2017). DOI: 10.1038/ncomms14220, http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=860156

Τα πιο μακρινά και ισχυρά blazars στο σύμπαν. NASA's Fermi Discovers the Most Extreme Blazars Yet

Black-hole-powered galaxies called blazars are the most common sources detected by NASA's Fermi. As matter falls toward the supermassive black hole at the galaxy's center, some of it is accelerated outward at nearly the speed of light along jets pointed in opposite directions. When one of the jets happens to be aimed in the direction of Earth, as illustrated here, the galaxy appears especially bright and is classified as a blazar. Credits: M. Weiss/CfA

Το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-γάμα Fermi της NASA ανακάλυψε πέντε από τα πιο μακρινά και ισχυρά blazars, ένα είδος γαλαξιών που εκπέμπουν πανίσχυρες ακτίνες-γάμα λόγω των τεράστιων μαύρων που διαθέτουν στο κέντρο τους.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον αστρονόμο Ρουπές Ότζα της NASA, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «The Astrophysical Journal Letters». Τα blazars αποτελούν περίπου τις μισές πηγές ακτίνων-γάμα που έχει ανακαλύψει το τηλεσκόπιο Fermi μέχρι σήμερα.

NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope has discovered the five most distant gamma-ray blazars yet known. The light detected by Fermi left these galaxies by the time the universe was two billion years old. Two of these galaxies harbor billion-solar-mass black holes that challenge current ideas about how quickly such monsters could grow. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Scott Wiessinger, producer 

Οι ισχυρές αυτές εκπομπές ακτίνων-γάμα πιστεύεται ότι δημιουργούνται, όταν ύλη θερμαίνεται και διασπάται, καθώς πέφτει μέσα σε μια γιγάντια μαύρη τρύπα, με μάζα εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη του Ήλιου. Τα blazars φωτίζουν έντονα το σύμπαν με την ακτινοβολία τους.    

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/nasas-fermi-discovers-the-most-extreme-blazars-yet, physicsgg

                                

Είναι τελικά το Σύμπαν ένα ολόγραμμα; Substantial evidence of holographic universe

Ερευνητές με επικεφαλής Έλληνα επιστήμονα στηρίζουν την επαναστατική θεωρία. A sketch of the timeline of the holographic Universe. Time runs from left to right. The far left denotes the holographic phase and the image is blurry because space and time are not yet well defined. At the end of this phase (denoted by the black fluctuating ellipse) the Universe enters a geometric phase, which can now be described by Einstein's equations. The cosmic microwave background was emitted about 375,000 years later. Patterns imprinted in it carry information about the very early Universe and seed the development of structures of stars and galaxies in the late time Universe (far right). Credit: Paul McFadden

Τις πρώτες απτές ενδείξεις από παρατηρήσεις ότι το Σύμπαν δεν αποτελεί παρά ένα γιγάντιο και πολύπλοκο ολόγραμμα, μέσα στο οποίο όλοι ζούμε, πιστεύουν ότι ανακάλυψαν οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον ελληνικής καταγωγής Κώστα Σκενδέρη, καθηγητή Μαθηματικών Επιστημών του βρετανικού Πανεπιστημίου του Σαουθάμπτον.

Τα ευρήματα

A UK, Canadian and Italian study has provided what researchers believe is the first observational evidence that our universe could be a vast and complex hologram. Theoretical physicists and astrophysicists, investigating irregularities in the cosmic microwave background (the 'afterglow' of the Big Bang), have found there is substantial evidence supporting a holographic explanation of the universe -- in fact, as much as there is for the traditional explanation of these irregularities using the theory of cosmic inflation.

Η θεωρία αυτή έχει υποστηριχθεί εδώ και χρόνια, αλλά έως τώρα δεν υπήρχαν δεδομένα για να την υποστηρίξουν. Τώρα ομάδα επιστημόνων από τη Βρετανία, την Ιταλία και τον Καναδά ισχυρίζονται ότι ανακάλυψαν ανωμαλίες στην κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (η οποία εμφανίσθηκε 375.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη), οι οποίες παραπέμπουν σε μια ολογραφική εξήγηση του σύμπαντος.

Μάλιστα, οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι οι ενδείξεις περί σύμπαντος-ολογράμματος στις παρατηρήσεις της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου από τον ευρωπαϊκό δορυφόρο «Πλανκ» είναι τόσες, όσες και εκείνες που στηρίζουν την παραδοσιακή εξήγηση για το σύμπαν, με βάση τη θεωρία του «κοσμικού πληθωρισμού». Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Physical Review Letters».

Η θεωρία

Σύμφωνα με την νέα θεωρία το Σύμπαν είναι μια δομή δύο διαστάσεων και αυτό που βιώνουμε εμείς είναι ένα τρισδιάστατο ολόγραμμα.

Η ιδέα του ολογραφικού σύμπαντος πρωτοεμφανίσθηκε στη δεκαετία του ‘90 και, σε γενικές γραμμές, υποστηρίζει ότι όλη η πληροφορία που συνιστά την τρισδιάστατη πραγματικότητα της ζωής μας (συν τον χρόνο), εμπεριέχεται σε μια δισδιάστατη επιφάνεια στα σύνορα της πρώτης.

Professor Kostas Skenderis is Director of STAG within Mathematical Sciences at the University of Southampton.

Όπως λέει ο Κενδέρης, βασικός υπέρμαχος διεθνώς της εν λόγω θεωρίας, «φανταστείτε ότι οτιδήποτε βλέπετε, νιώθετε και ακούτε σε τρεις διαστάσεις, καθώς και η αντίληψη του χρόνου, στην πραγματικότητα πηγάζει από ένα επίπεδο πεδίο δύο διαστάσεων. Η ιδέα είναι παρόμοια με εκείνη των συνηθισμένων ολογραμμάτων, στα οποία μια τρισδιάστατη εικόνα κωδικοποιείται σε μια δισδιάστατη επιφάνεια, όπως σε ένα ολόγραμμα πάνω σε μια πιστωτική κάρτα. Όμως, εν προκειμένω, όλο το σύμπαν είναι έτσι κωδικοποιημένο!».

Ένα σχετικό παράδειγμα αφορά το σινεμά, όταν κανείς βλέπει μια ταινία σε 3D. Οι εικόνες φαίνεται να έχουν ύψος, πλάτος και βάθος, αλλά όλες προέρχονται από μια οθόνη δύο διαστάσεων. Στο σύμπαν-ολόγραμμα μπορούμε επιπλέον να αγγίξουμε τα αντικείμενα και έτσι η «προβολή» τους φαίνεται «πραγματική» από τη δική μας οπτική γωνία.

«Η ολογραφία συνιστά ένα τεράστιο άλμα προόδου στον τρόπο που σκεπτόμαστε για τη δομή και τη δημιουργία του σύμπαντος», τονίζει ο Σκενδέρης και ελπίζει ότι η ολογραφική θεωρία μπορεί να συμφιλιώσει σε ένα ενοποιημένο κοσμολογικό μοντέλο τις έως σήμερα «εχθρικές» θεωρίες της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν και τις κβαντικές. «Η έρευνά μας μάς πάει ένα βήμα ακόμη προς αυτή την κατεύθυνση», όπως λέει και αισιοδοξεί ότι η νέα μελέτη ανοίγει το δρόμο για την περαιτέρω κατανόηση του αρχέγονου σύμπαντος και του πώς αναδύθηκαν ο χώρος και ο χρόνος.

Πηγή: Niayesh Afshordi, Claudio Corianò, Luigi Delle Rose, Elizabeth Gould, Kostas Skenderis. From Planck Data to Planck Era: Observational Tests of Holographic Cosmology. Physical Review Letters, 2017; 118 (4) DOI: 10.1103/PhysRevLett.118.041301, http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=860140

Να γιατί οι έφηβοι έχουν ριψοκίνδυνη συμπεριφορά. The great unknown: Risk-taking behaviour in adolescents

Salvador Dali, Two Adolescents, 1954. Μια νέα, καλά σχεδιασμένη αναπτυξιακή μελέτη δίνει απαντήσεις στο γιατί οι έφηβοι είναι τόσο ριψοκίνδυνοι και προτείνει λύσεις. Adolescents are more likely to ignore information that could prompt them to rethink risky decisions. This may explain why information campaigns on risky behaviors such as drug abuse tend to have only limited success, conclude researchers.

Οδήγηση με τέρμα το γκάζι, μεθύσια, σεξ χωρίς προφυλάξεις, ακόμη και λήψη ναρκωτικών ουσιών - είναι γνωστό ότι οι έφηβοι είναι πολύ πιθανότερο να υιοθετούν επικίνδυνες συμπεριφορές σε σύγκριση με τους ενηλίκους. Τώρα μια νέα μελέτη που διεξήχθη από ειδικούς του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ για την Ανθρώπινη Ανάπτυξη και δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Scientific Reports» ρίχνει φως στις επικίνδυνες εφηβικές συμπεριφορές δίνοντας μια νέα εξήγηση στο γιατί λαμβάνουν χώρα. Σύμφωνα με τα ευρήματά της, σε σύγκριση με τα παιδιά και τους ενηλίκους, οι έφηβοι ουσιαστικώς ενδιαφέρονται λιγότερο για τις πληροφορίες που θα μπορούσαν να τους βοηθήσουν να συνειδητοποιήσουν τους κινδύνους της εκάστοτε ριψοκίνδυνης συμπεριφοράς τους. «Οι έφηβοι δεν είναι γνωστικώς ανίκανοι να επεξεργαστούν αυτές τις πληροφορίες. Απλώς βρίσκονται σε φάση που το κύριο μέλημά τους είναι να αναζητούν νέες εμπειρίες και να δοκιμάζουν καινούργια πράγματα» αναφέρει ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Βούτερ φαν ντεν Μπος, ερευνητής στο Κέντρο για την Προσαρμοστική Συλλογιστική του Ινστιτούτου Ανθρώπινης Ανάπτυξης του Μαξ Πλανκ.

Η πρώτη… πληροφορημένη αναπτυξιακή μελέτη εφήβων

Young people are seeking new experiences, and in doing so, are often unable to gauge the risks of their behaviour. © Jörg/Flickr (CC BY-NC 2.0)

Τα μοτίβα των συμπεριφορών των εφήβων σε ό,τι αφορά την ανάληψη ρίσκου που έχουν παρατηρηθεί σε προηγούμενες πειραματικές μελέτες αποκλίνουν σε μεγάλο βαθμό από εκείνα που καταγράφονται στην πραγματική ζωή. Σε αυτά τα προηγούμενα πειράματα στους συμμετέχοντες παρέχονταν συχνά όλες οι πληροφορίες που χρειάζονταν προκειμένου να λάβουν μια απόφαση. Ωστόσο στην πραγματική ζωή, όταν οι έφηβοι δοκιμάζουν την… τύχη τους πειραματιζόμενοι με ναρκωτικά, με σεξ χωρίς προφυλάξεις και με άλλες τέτοιου είδους συμπεριφορές, πιθανότατα έχουν μόνο μια γενική και αόριστη ιδέα για τις πιθανές συνέπειες των πράξεών τους. «Η δική μας ήταν η πρώτη αναπτυξιακή μελέτη στην οποία δινόταν η δυνατότητα στους συμμετέχοντες μέσω πειραματικών καθηκόντων να μειώσουν το ποσοστό αβεβαιότητας αναζητώντας περισσότερες πληροφορίες προτού λάβουν μια απόφαση» προσθέτει ο φαν ντεν Μπος.

Στο πλαίσιο της μελέτης 105 παιδιά, έφηβοι και νεαροί ενήλικοι ηλικίας 8-22 ετών πήραν μέρος σε διαφορετικές λοταρίες, καθεμία εκ των οποίων τους έδινε τη δυνατότητα να κερδίσουν ένα συγκεκριμένο χρηματικό ποσό. Οι παίκτες είτε έλαβαν πλήρεις πληροφορίες για την αξία του εκάστοτε επάθλου και την πιθανότητα να το κερδίσουν (επιλογή χαμηλού κινδύνου), είτε έμαθαν την αξία του επάθλου αλλά είχαν ατελείς πληροφορίες για τις πιθανότητες να το κερδίσουν (επιλογή υπό αμφιβολία), είτε δεν έμαθαν ούτε την αξία του επάθλου ούτε την πιθανότητα να το κερδίσουν αλλά τους δόθηκε η ευκαιρία να έχουν πρόσβαση σε περαιτέρω πληροφορίες για αυτό (επιλογή υπό αβεβαιότητα). Επιπροσθέτως στους εθελοντές ζητήθηκε να μιλήσουν για το πόσο συχνά λάμβαναν ρίσκα στην πραγματική ζωή.

Όπως προέκυψε, οι έφηβοι ήταν πιο επιρρεπείς στο να αποδεχθούν το να κάνουν αμφίβολες επιλογές ενώ παράλληλα αναζητούσαν λιγότερες πληροφορίες σε ό,τι αφορούσε το πλαίσιο της αβεβαιότητας. Αυτή η ανοχή στο άγνωστο φάνηκε να φθάνει στην κορύφωσή της στις ηλικίες 13 ως 15 ετών. Μάλιστα οι συμπεριφορές που επέδειξαν οι έφηβοι στο πείραμα φάνηκε να συνάδουν και με τις ίδιες τις δηλώσεις τους για το πόσο ριψοκίνδυνοι ήταν στη ζωή τους.

Πρόταση για πιο επιτυχημένες καμπάνιες πληροφόρησης

Τα ευρήματα αυτά μπορούν επίσης να δώσουν μια εξήγηση στο γιατί οι καμπάνιες πληροφόρησης που απευθύνονται σε νεαρά άτομα σχετικά με τους κινδύνους συμπεριφορών όπως η χρήση ναρκωτικών ουσιών πέφτουν πολύ συχνά στο κενό. Ακόμη και όταν οι πληροφορίες είναι διαθέσιμες στους εφήβους εκείνοι δείχνουν ελάχιστο ενδιαφέρον στο να ασχοληθούν μαζί τους. «Αν θέλουμε πράγματι να περάσουμε τα μηνύματά μας στους νέους, πρέπει να λάβουμε υπόψη μας στοιχεία όπως αυτής της μελέτης για τον σχεδιασμό παρεμβάσεων» σημειώνει ο έτερος κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης Ραλφ Χέρτβιγκ, διευθυντής του Κέντρου Προσαρμοστικής Συλλογιστικής στο Ινστιτούτο για την Ανθρώπινη Ανάπτυξη του Μαξ Πλανκ και καταλήγει: «Μια υποσχόμενη εναλλακτική για επιτυχημένες καμπάνιες πληροφόρησης θα ήταν να δώσουμε στους εφήβους τη δυνατότητα να βιώσουν τις συνέπειες μιας ριψοκίνδυνης συμπεριφοράς - για παράδειγμα μέσα σε εικονικά περιβάλλοντα».

Πηγές: Wouter van den Bos, Ralph Hertwig. Adolescents display distinctive tolerance to ambiguity and to uncertainty during risky decision making. Scientific Reports, 2017; 7: 40962 DOI: 10.1038/srep40962, http://www.tovima.gr/science/article/?aid=859880

Ιδού ο αρχαιότερος πρόγονος του ανθρώπου! A huge mouth and no anus – this could be our earliest known ancestor

Πρόκειται για ένα μικροσκοπικό θαλάσσιο ον με τεράστιο στόμα. Καλλιτεχνική απεικόνιση του Saccorhytus που τοποθετείται στην κορυφή του δέντρου της εξέλιξης των ειδών που οδήγησαν στην εμφάνιση του ανθρώπου. Thought to have lived 540 million years ago, the discovery of Saccorhytus coronarious fossils sheds light on the early stages of evolution.  An artist’s reconstruction of Saccorhytus coronarius, based on the original fossil finds. The actual creature was probably no more than a millimetre in size. Illustration: S Conway Morris / Jian Han

Το απολίθωμα ενός μικροσκοπικού θαλάσσιου πλάσματος, με τεράστιο στόμα και χωρίς πρωκτό (το στόμα του ήταν διπλής χρήσης!), ανακάλυψαν Βρετανοί, Γερμανοί και Κινέζοι επιστήμονες στην κεντρική Κίνα. Θεωρούν ότι πιθανότατα πρόκειται για τον αρχαιότερο γνωστό πρόγονο του ανθρώπου, που ζούσε πριν από περίπου 540 εκατομμύρια χρόνια.

Ο άγνωστος σάκος

The discovery of the fossils sheds light on the early stages of our evolution. Photograph: Jian Han, Northwest University, China

Το πλάσμα, που ανήκει σε ένα είδος άγνωστο έως τώρα στην επιστήμη, έμοιαζε με σάκο, γι' αυτό ονομάσθηκε Saccorhytus («ρυτιδωμένος σάκος»). Πιστεύεται ότι αποτελεί το πιο πρώιμο δείγμα της βιολογικής κατηγορίας των δευτεροστόμιων, που συμπεριλαμβάνει και τα σπονδυλωτά ζώα.

The saccorhytus was about a millimetre in size, and probably lived between grains of sand on the seabed. Its features were spectacularly preserved in the fossil record.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή εξελικτικής παλαιοβιολογίας Σάιμον Κόνγουεϊ-Μόρις του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature», εκτιμούν ότι ο εν λόγω οργανισμός ήταν ο κοινός πρόγονος μιας τεράστιας γκάμας ειδών. Ήταν το πρώτο «σκαλοπάτι» της εξέλιξης που οδήγησε στα ψάρια (δέκα έως 15 εκατ. χρόνια μετά τον Saccorhytus), στη συνέχεια στα ζώα της στεριάς και τελικά -πριν περίπου 200.000 χρόνια- στον σύγχρονο άνθρωπο (ασφαλώς αυτή η συγγένεια δεν είναι πια πολύ ορατή...).

Πατριάρχης

The creature is now the most primitive example of a so-called 'deuterostome'. This is a broad biological category that encompasses a number of sub-groups, including the vertebrates.

Τα πιο πρώιμα δευτεροστόμια που είχαν βρεθεί έως τώρα, ήσαν λίγο πιο πρόσφατα, ηλικίας 510 έως 520 εκατ. ετών. Ο Saccorhytus είναι συνεπώς ο «πατριάρχης» όλων των δευτεροστόμιων και άρα όλων των κατοπινών ζώων.

By isolating the fossils from the surrounding rock (pictured), and then studying them both under an electron microscope and using a CT scan, the team were able to build up a picture of how Saccorhytus might have looked and lived.

Ήταν τόσο μικρός (περίπου ένα χιλιοστό), που εκτιμάται ότι, κατά την πρώιμη Κάμβρια περίοδο, θα ζούσε σε ρηχές θάλασσες ανάμεσα σε κόκκους άμμου του βυθού. Το σώμα του ήταν συμμετρικό (κάτι που κληρονόμησαν και οι άνθρωποι), καλυπτόταν από ένα λεπτό δέρμα και διέθετε ένα τεράστιο στόμα σε σχέση με το υπόλοιπο σώμα του, από όπου έβγαζε και τα...κόπρανά του, όταν πια είχε φάει.

Πηγές: http://www.nature.com/articles/s41559-016-0022, http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=859965

  

Τρέξε, σκάφος, τρέξε! Run, spacecraft, run!

Ερευνητικές ομάδες προσπαθούν να αναπτύξουν νέες τεχνολογίες και συστήματα προώθησης που θα επιτρέψουν στα διαστημικά οχήματα να ταξιδεύουν όσο το δυνατόν πιο γρήγορα και πιο μακριά από τη Γη.

Οι υπάρχουσες τεχνολογίες και τα συστήματα προώθησης διαστημικών σκαφών δεν μπορούν να υποστηρίξουν πλέον τα ολοένα και πιο φιλόδοξα σχέδια του ανθρώπου για την εξερεύνηση του Διαστήματος. Γι' αυτό και οι επιστήμονες έχουν ριχτεί στη μάχη της ανάπτυξης νέων τεχνολογιών και συστημάτων που θα επιτρέπουν στα διαστημικά σκάφη (επανδρωμένα ή μη) να αναπτύσσουν πολύ μεγάλες ταχύτητες αλλά και να έχουν πολύ μεγάλη αυτονομία. Έτσι θα μπορούν να καλύπτουν μεγάλες αποστάσεις γρήγορα αλλά και να παραμένουν για πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα... εν πλω.

Γη - Σελήνη σε 4 ώρες

Star Trek-style warp speed space travel that could allow us to travel between galaxies could be a reality in the next 100 years. This is according to Professor Geraint Lewis, from the University of Sydney, who claims the idea of warp speed is, in theory, possible.

Μια πραγματικά επαναστατική τεχνολογία δοκιμάζουν μηχανικοί της NASA. Πρόκειται για μια τεχνολογία που θα επιτρέψει στα διαστημόπλοια να αναπτύσσουν την περίφημη «ταχύτητα δίνης» (warp speed) που χρησιμοποιούσε το σκάφος Enterprise στη θρυλική σειρά επιστημονικής φαντασίας «Star Trek». Όταν το Enterprise χρησιμοποιούσε την ταχύτητα δίνης μπορούσε να μετακινείται από γαλαξία σε γαλαξία σε χρόνο dt.

Αν και η ταχύτητα του φωτός θεωρείται, από τον Αϊνστάιν και μετά, το ανώτατο όριο ταχύτητας, το 1994 ένας μεξικανός φυσικός, ο Μιγκέλ Αλκουμπιέρε, παρουσίασε μια θεωρία σχετικά με το πώς μπορούν να επιτευχθούν ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτή του φωτός χωρίς να παρουσιάζεται κάποια αντίθεση στις θεωρίες του Αϊνστάιν.

Κλειδί της θεωρίας του Αλκουμπιέρε ήταν η «τιθάσευση» της διαστολής και της συστολής του Διαστήματος. Ένα διαστημόπλοιο δεν θα ξεπερνούσε την ταχύτητα του φωτός σε μια περιοχή του Διαστήματος, αλλά ένα υποθετικό σύστημα προώθησης θα μπορούσε να επέμβει στον χωροχρόνο δημιουργώντας μια «φούσκα», η οποία θα διαστέλλει το Διάστημα από τη μία κατεύθυνση, ενώ θα το συστέλλει από την άλλη. «Με αυτόν τον τρόπο το διαστημόπλοιο θα απομακρυνθεί από τη Γη και θα κινηθεί προς ένα μακρινό άστρο χάρη στον ίδιο τον χωροχρόνο» είχε αναφέρει ο Αλκουμπιέρε.

Martin Tajmar, professor and chair for Space Systems at the Dresden University of Technology confirmed that the EMDrive would work. Pictured is the device created by Robert Sawyer.

Όπως έγινε γνωστό, ερευνητές της NASA πειραματίζονται με μια νέα τεχνολογία. Έναν ηλεκτρομαγνητικό κινητήρα που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ώθηση χωρίς την παρουσία κάποιου καυσίμου. Ο κινητήρας ονομάζεται EMDrive και «πυρήνας» του είναι ένα κλωβός μέσα στον οποίο αναπηδούν μικροκύματα. Οι μηχανισμοί των άστρων παράγουν ενέργεια που με τη σειρά της παρέχει ηλεκτρισμό για τα μικροκύματα. Οι ειδικοί όμως υποστήριζαν μέχρι σήμερα ότι αυτό το φαινόμενο δεν μπορεί να επιτευχθεί στις συνθήκες του διαστημικού κενού.

Σύμφωνα με τη NASA, οι δοκιμές του EMDdrive δείχνουν ότι δεν είναι άπιαστο όνειρο η κατασκευή ενός σκάφους που θα μπορεί να πιάνει ταχύτητες δίνης. Αναφέρουν μάλιστα πως από τις δοκιμές προκύπτει ότι μπορεί να κατασκευαστεί ένας κινητήρας που θα επιτρέπει σε ένα σκάφος να μεταφέρει επιβάτες και φορτία στη Σελήνη σε μόλις 4 ώρες ενώ θα μπορεί να κάνει το ταξίδι στο Άλφα του Κενταύρου (που με τη σημερινή τεχνολογία απαιτεί ταξίδι χιλιάδων ετών) σε περίπου εκατό έτη.

Γη - Άρης σε 72 ώρες!

Graphic representation of DEEP IN- Directed Energy Propulsion for Interstellar Exploration. Credits: Philip Lubin, University of California

Ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (Σάντα Μπάρμπαρα) αναπτύσσουν μια επαναστατική τεχνολογία πρόωσης στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος Directed Energy Interstellar Precursors (Deep-In). To πρόγραμμα στοχεύει στην κατασκευή διαστημικών σκαφών που θα μπορούν να ταξιδεύουν με τρομερές ταχύτητες στο Διάστημα ώστε να μπορούν να φτάνουν σε πολύ μακρινούς προορισμούς σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Οι ερευνητές πειραματίζονται με ένα σύστημα που ονομάζεται «φωτονική αεριώθηση» το οποίο βασίζεται στην χρήση συστοιχιών λέιζερ τα οποία στην ουσία θα αντικαθιστούν τα «παραδοσιακά» καύσιμα που χρησιμοποιούνται σήμερα στα διαστημόπλοια. Ως γνωστόν οι σημερινοί τύποι καυσίμων πρώτον αυξάνουν σημαντικά το βάρος των διαστημοπλοίων ενώ φυσικά κάποια στιγμή εξαντλούνται. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το φως των λέιζερ μπορεί να εξασφαλίσει την απαραίτητη ώθηση σε διαστημικά σκάφη ώστε αυτά να καλύπτουν τεράστιες αποστάσεις σε χρόνο dt.

Imagine getting to Mars in just 3 days… or putting points beyond our solar system within our reach. New propulsion technologies could one day take us to these cosmic destinations making space travel truly interstellar! NASA 360 joins Professor Philip Lubin, University of California Santa Barbara, as he discusses his NASA Innovative Advanced Concept (NIAC) for energy propulsion for interstellar exploration. This video represents a research study within the NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) program www.nasa.gov/niac. NIAC is a visionary and far-reaching aerospace program, one that has the potential to create breakthrough technologies for possible future space missions. However, such early stage technology development may never become actual NASA missions.

«Οι φωτονικοί κινητήρες βασίζονται στην εκπομπή ενός ρεύματος φωτονίων με σκοπό να εκμεταλλευτούν την ώση την οποία αναπτύσσουν εξ αντίδρασης. Η ώση γίνεται υπολογίσιμη εξαιτίας της πάρα πολύ υψηλής ταχύτητας με την οποία τα εκπεμπόμενα φωτόνια μπορούν να κινηθούν. Ο τύπος αυτός κινητήρα εξασφαλίζει λειτουργία για απεριόριστο χρόνο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο στο διαστημικό κενό όπου δεν υπάρχουν τριβές» αναφέρει ο δρ Κωνσταντίνος Γ. Κολοβός, χημικός μηχανικός ΕΜΠ, σε μελέτη του για τους κινητήρες πυραύλων και τα προωθητικά πυραυλικών συστημάτων που πραγματοποίησε για το Ελληνικό Κέντρο Ελέγχου Όπλων «ΑΘΗΝΑ».

Οι αμερικανοί ερευνητές αναπτύσσουν μια τεχνολογία φωτονικής αεριώθησης την οποία προορίζουν για χρήση σε μίνι διαστάσεων διαστημικά σκάφη. Αν τα καταφέρουν θα ανοίξει ο δρόμος για την ανάπτυξη ανάλογων συστημάτων για διαστημόπλοια που θα μπορούν να μεταφέρουν και ανθρώπους. Οι ειδικοί εκτιμούν ότι ένα σκάφος που θα κινείται με φωτονική αεριώθηση θα μπορεί να ταξιδέψει στον Άρη σε μόλις 72 ώρες! Με την υπάρχουσα τεχνολογία το ταξίδι στον Κόκκινο Πλανήτη διαρκεί έξι μήνες.

Γκάζι με... ραδιοκύματα

A VASIMR powered space tug. (Credit: Ad Astra Rocket Company)

Από το 2005 μια εταιρεία στο Τέξας, η Ad Astra Rocket Company of Webster, έχει δουλέψει για να τελειοποιήσει έναν τύπο κινητήρα που λέγεται VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket). Αυτός ο τύπος πυραύλου χρησιμοποιεί ραδιοκύματα για τη θέρμανση του ευγενούς αερίου αργόν, μετατρέποντάς το σε ένα καυτό πλάσμα - μια κατάσταση κατά την οποία τα ηλεκτρόνια δεν δεσμεύονται πλέον από τους ατομικούς πυρήνες. Μαγνητικά πεδία τότε εκτοξεύουν υπέρθερμο πλάσμα από το πίσω μέρος του κινητήρα, δημιουργώντας μια ώση προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το μοντέλο αυτό του πυραύλου εκτοξεύει τα καύσιμα με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από ό,τι οι συμβατικοί κινητήρες, με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται τεράστια επιτάχυνση.

Η NASA αποφάσισε να δώσει στην εταιρεία δέκα εκατομμύρια δολάρια για να ολοκληρώσει την κατασκευή του κινητήρα. Αν ο κινητήρας αυτός κατασκευαστεί και αποδειχθεί λειτουργικός, τότε τα ταξίδια στο Διάστημα θα γίνονται με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από ό,τι σήμερα. Σύμφωνα με τους ειδικούς, ένα σκάφος που θα διέθετε αυτόν τον κινητήρα θα μπορούσε να κάνει το ταξίδι από τη Γη στον Άρη σε μόλις 39 ημέρες.

Ο σούπερ πύραυλος

Artist concept of the next configuration of the Space Launch System rocket. Future versions of SLS, like this one, will have a powerful exploration upper stage. NASA successfully completed a preliminary design review for the EUS in late January. Now, the SLS team will start developing components and materials for the EUS, and build up tooling. Credits: NASA

Τα διαστημόπλοια, οι δορυφόροι, τα τηλεσκόπια και γενικότερα όλα τα αντικείμενα με προορισμό το Διάστημα ξεκινούν από τη Γη «δεμένα» σε πυραύλους που τα οδηγούν στα όρια της ατμόσφαιρας όπου και τα απελευθερώνουν είτε για να τεθούν σε τροχιά είτε για να συνεχίσουν το ταξίδι τους. Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα σχέδια και λεπτομέρειες ενός νέου σούπερ πυραύλου προώθησης. Ένας τέτοιος πύραυλος θα μπορεί να μεταφέρει πολύ μεγάλο φορτίο ανοίγοντας νέους δρόμους στη διαστημική εξερεύνηση.

As shown in this new animation, future configurations of NASA’s Space Launch System rocket will include a powerful exploration upper stage (EUS) with four RL10C-3 engines. This is the part of the rocket that continues to operate after launch and ascent. The EUS will use an 8.4-meter diameter liquid hydrogen tank and a 5.5-meter diameter liquid oxygen tank. A new universal stage adapter will connect the EUS to the NASA’s Orion spacecraft, and be capable of carrying large co-manifested payloads, such as a habitat, on the same flight as Orion. NASA successfully completed a preliminary design review for the EUS in late January. Now, the SLS team will start developing components and materials for the EUS, and build up tooling. The EUS is first slated to be part of the 105-metric-ton SLS that will be the first flight carrying Orion and astronauts. The detailed assessment is a step forward for the agency’s capabilities for human and robotic missions to deep space including future missions to Mars. Credits: NASA

Η NASA ονόμασε το νέο σύστημα προώθησης SLS (Space Launch System - Διαστημικό Σύστημα Εκτόξευσης) και ανακοίνωσε ότι η κατασκευή του έχει ήδη ξεκινήσει. Πρωταγωνιστής είναι ένας τεράστιος πύραυλος, ο μεγαλύτερος που έχει κατασκευαστεί ποτέ. Ο πύραυλος αυτός θα είναι ύψους 128 μέτρων και βάρους τριών εκατομμυρίων κιλών. Σύμφωνα με τη NASA οι πρώτες δοκιμές του πυραύλου θα ξεκινήσουν το 2017 και στόχος είναι να μπορεί να μεταφέρει φορτίο 130 τόνων.

Αυτό σημαίνει ότι θα μπορεί να μεταφέρει μεγάλα διαστημικά σκάφη τα οποία θα μπορούν να πραγματοποιήσουν μακρινά ταξίδια. Θα μπορεί, για παράδειγμα, να μεταφέρει ένα σκάφος επανδρωμένης αποστολής στον Άρη ή ένα μεγάλο σκάφος που θα ταξιδέψει ακόμη και εκτός του ηλιακού μας συστήματος. Θα έχει επίσης τη δυνατότητα να μεταφέρει μεγάλες δομές, όπως π.χ ολόκληρα κομμάτια βάσεων για τη Σελήνη.

Ηλιακή... βενζίνη

Solar Electric Propulsion

Η NASA χρηματοδοτεί έρευνες για την κατασκευή διαστημικών σκαφών που θα κινούνται με ηλιακή ενέργεια. Μια από αυτές είναι το Ηλιακό Ηλεκτρικό Σύστημα Πρόωσης (SEP), μια επαναστατική τεχνολογία στην οποία ποντάρει η αμερικανική υπηρεσία για το μέλλον της διαστημικής εξερεύνησης.  Η ανάπτυξη διαστημικών σκαφών που κινούνται με ηλιακή ενέργεια κρίνεται ως απολύτως απαραίτητη για τη συνέχιση της διαστημικής εξερεύνησης και ειδικότερα για την οργάνωση μεγάλης διάρκειας ή απομακρυσμένων αποστολών. Οι υπάρχουσες τεχνολογίες ηλιακής ενέργειας για διαστημικές εφαρμογές δεν είναι τόσο αποδοτικές ώστε να χρησιμοποιηθούν για την κίνηση διαστημοπλοίων χωρίς την παράλληλη παρουσία και συμβατικών καυσίμων.

Future Human Exploration requires high power solar electric propulsion vehicles to move cargo and humans beyond Low Earth Orbit, which requires large light weight arrays, high power processing, and robust ops in egregious environs. The SEP Project will develop and mature technologies primarily for transition to NASA Mission Directorates engaged in manned and robotic exploration of space.

Η NASA επιθυμεί να χρησιμοποιήσει κάποια τεχνολογία ηλιακής ενέργειας σε μια φιλόδοξη αποστολή και πιο συγκεκριμένα στην «αρπαγή» ενός μικρού αστεροειδούς και στην τοποθέτησή του σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη. Αν το εγχείρημα στεφθεί με επιτυχία θα οργανωθεί μια επανδρωμένη αποστολή μελέτης του αστεροειδούς. Αν αναπτυχθεί μια αποτελεσματική, αποδοτική ηλιακή τεχνολογία, η NASA σκέφτεται να τη χρησιμοποιήσει και σε μια επανδρωμένη αποστολή στον Άρη.

Διαστημοπλάνα και ιστιοφόρα

The Skylon vehicle is intended to be an aircraft designed to reach orbit.

O Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) ανακοίνωσε ότι θα συμμετάσχει στη χρηματοδότηση της κατασκευής του Skylon, ενός φουτουριστικού σκάφους που οι ειδικοί ονομάζουν «διαστημοπλάνο». Το Skylon θα μπορεί να λειτουργεί και ως επιβατηγό αλλά και ως εμπορικό αεροσκάφος μεταφέροντας ταχύτατα ανθρώπους και φορτία στον πλανήτη ενώ επίσης θα μπορεί να λειτουργεί και ως διαστημικό σκάφος.

Η αρχική ιδέα για τον σχεδιασμό ενός «διαστημοπλάνου» προτάθηκε τη δεκαετία του 1980 από την British Aerospace και τη Rolls Royce. Ομως το Hotol, όπως είχε ονομαστεί το προτεινόμενο σκάφος, είχε σημαντικές τεχνικές αδυναμίες και έτσι η κατασκευή του εγκαταλείφθηκε. Ωστόσο ορισμένοι από όσους αρχικά ασχολήθηκαν με αυτή την πρόταση συνέχισαν την εργασία τους και προχώρησαν σε βελτιώσεις. Δημιούργησαν μάλιστα την εταιρεία Reaction Engines Limited (REL) και αποφάσισαν να σχεδιάσουν ένα σκάφος με βάση το σύστημα προώθησης Sabre.

Πρόκειται για έναν υβριδικό κινητήρα που συνδυάζει τις λειτουργίες των πυραυλοκινητήρων αλλά και των κινητήρων τύπου τζετ. Το καύσιμό του είναι μείγμα υδρογόνου-οξυγόνου και όταν το σκάφος θα βρίσκεται σε μικρά ύψη το απαιτούμενο οξυγόνο θα λαμβάνεται από την ατμόσφαιρα. Άλλο σημαντικό πλεονέκτημα του Skylon είναι επίσης ότι μπορεί να χρησιμοποιεί κοινά αεροδρόμια για την προσγείωση και απογείωσή του.

Το Skylon θα μπορεί να μεταφέρει ανθρώπους και φορτία οπουδήποτε στη Γη μέσα σε διάστημα μάξιμουμ τεσσάρων ωρών! Θα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στον τομέα του διαστημικού τουρισμού μεταφέροντας επιβάτες έξω από τη γήινη ατμόσφαιρα αλλά και να μεταφέρει φορτία (π.χ. δορυφόρους) στο Διάστημα. Σύμφωνα με τους κατασκευαστές του, αν όλα πάνε καλά, σε περίπου δέκα έτη το Skylon θα είναι έτοιμο να ξεκινήσει τις πρώτες του πτήσεις.

Ηλιακά... πανιά

In this concept, long, very thin, bare wires construct the large, circular E-Sail that would electrostatically repel the fast moving solar protons. The momentum exchange produced as the protons are repelled by the positively charged wires would create the spacecraft’s thrust. Credits: NASA/MSFC

Στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης «Μάρσαλ» της NASA, ερευνητές ξεκινούν τις πρώτες δοκιμές ενός «ηλεκτροστατικού ιστίου», ή E-Sail, το οποίο θα μπορούσε να επιταχύνει διαστημικά σκάφη χωρίς καν να χρειάζεται καύσιμα.

Πρόκειται για μια ελαφριά αλλά γιγάντια κατασκευή που θα αξιοποιεί τον λεγόμενο ηλιακό άνεμο, ένα συνεχές ρεύμα πρωτονίων και ηλεκτρονίων που πηγάζει από τον Ήλιο και κινείται σφαιρικά προς όλες τις κατευθύνσεις.

Τα σωματίδια αυτά κινούνται με ταχύτητα 400 έως 750 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο και μπορούν να προσφέρουν έτσι την απαιτούμενη ορμή.

Within a controlled plasma chamber -- the High Intensity Solar Environment Test system -- tests will examine the rate of proton and electron collisions with a positively charged tether. Results will help improve modeling data that will be applied to future development of E-Sail technology concept. Credits: NASA/MSFC/Emmett Given

Το σύστημα θα αποτελείται από 10 με 20 λεπτά καλώδια από αλουμίνιο τα οποία απλώνονται ακτινωτά από το κέντρο του σκάφους και σχηματίζουν ένα κυκλικό «ιστίο». Τα καλώδια θα φέρουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο ώστε να απωθούν τα πρωτόνια του ηλιακού ανέμου. Λόγω της αρχής διατήρησης της ορμής, η άπωση αυτή θα επιταχύνει το σκάφος αργά αλλά σταθερά.

Για να φτάσει όμως μέχρι το όριο του Ηλιακού Συστήματος, το ηλεκτροστατικό ιστίο θα έπρεπε να είναι πραγματικά τεράστιο, με τα καλώδια να ξεπερνούν σε μήκος τα 19 χιλιόμετρα.

Καθώς το σκάφος περιστρέφεται αργά, εκτελώντας μια στροφή ανά ώρα, φυγόκεντρες δυνάμεις θα τεντώνουν τα καλώδια μέχρι να αναπτυχθούν πλήρως στην τελική τους θέση. Επιπλέον, η ρύθμιση της ηλεκτρικής τάσης σε κάθε καλώδιο ξεχωριστά θα επέτρεπε στο σκάφος να στρίβει.

Οι πρώτες, προκαταρκτικές δοκιμές πραγματοποιούνται με ένα καλώδιο από ανοξείδωτο ατσάλι που βρίσκεται μέσα σε έναν θάλαμο με ελεγχόμενη εκπομπή πλάσματος. Οι μετρήσεις της εκτροπής των πρωτονίων θα επιτρέψουν στους υπεύθυνους του ερευνητικού προγράμματος να αναπτύξουν υπολογιστικά μοντέλα της αλληλεπίδρασης των καλωδίων με τον ηλιακό άνεμο.

Animation of Heliopause Electrostatic Rapid Transport System (HERTS) concept. NASA engineers are conducting tests to develop models for the Heliopause Electrostatic Rapid Transport System. HERTS builds upon the electric sail invention of Dr. Pekka Janhunen of the Finnish Meteorological Institute. An electric sail could potentially send scientific payloads to the edge of our solar system, the heliopause, in less than 10 years. The research is led by Bruce M. Wiegmann, an engineer in the Advanced Concepts Office at NASA's Marshall Space Flight Center. The HERTS E-Sail development and testing is funded by NASA’s Space Technology Mission Directorate through the NASA Innovative Advanced Concepts Program. Credits: NASA

Αν οι δοκιμές δώσουν ικανοποιητικά αποτελέσματα, το πρώτο ηλεκτροστατικό ιστίο θα μπορούσε να εκτοξευτεί σε μια δεκαετία και να φτάσει μέχρι την άκρη του Ηλιακού Συστήματος σε 20 χρόνια από σήμερα.

Πηγές: http://www.tovima.gr/science/article/?aid=859414, https://www.nasa.gov/