Научные достижения-2014. Создали нанопроцессор, изучили шаровую молнию и оседлали комету

1. ГРОБНИЦА ФАРАОНА

7 января

Событие.

Группа археологов из Пенсильванского университета (США) обнаруживает гробницу фараона Себекхотепа, жившего около 3800 лет назад.

Подробности.

Гробница фараона представляет собой саркофаг из красного кварцита весом около 60 тонн. В гробнице находились плиты с высеченным на них именем Себекхотепа I, а также рисунки, изображающие фараона, сидящего на троне. Саркофаг находился в основании пирамиды, ныне почти полностью разрушенной.

Кроме гробницы, во время раскопок в Абидосе (450 километров к югу от Каира) американские археологи обнаружили также фрагменты древних каноп и многочисленные предметы из золота, предположительно принадлежавшие Себекхотепу I.

Значимость.

Изучение находок должно пролить свет на биографию этого фараона, о котором египтологам практически ничего не известно. Известно, что Себекхотеп I не был царского происхождения — каким образом он стал фараоном? Известно, что он правил всего около четырех лет, что с ним случилось? И почему саркофаг столь выдающихся размеров — фараон был гигантом?

2. ШАРОВАЯ МОЛНИЯ

20 января

Событие.

Опубликованы наблюдения китайских ученых за шаровой молнией, впервые удалось получить ее спектр, заснять появление и эволюцию.

Подробности.

Как это часто бывает, заснять редкое явление удалось случайно — в ходе эксперимента по наблюдению за обычными молниями. Пролетев 15 метров, через 1,6 секунды шар бесследно исчез. Причем он постоянно менял свой цвет. Сначала был пурпурно-белым, затем начал приобретать оранжевый цвет, потом опять побелел, а в конце стал ярко-красным.

Значимость.

— Это первый целенаправленный эксперимент такого рода, — рассказал «ВМ» Анатолий Климов, сотрудник Объединенного института высоких температур. — Существуют около 400 теорий, объясняющих явление шаровой молнии, но ни одна из них не получила абсолютного признания в академической среде. Самое главное в результатах китайцев — опровержение научных теории, сводящих феномен шаровой молнии к галлюцинациям. То есть теперь окончательно ясно, что это шар, локальный объект желто-красного света и сферической формы. Время его жизни — десятки секунд. Удалось изучить динамику, жизнь этого объекта. Обнаружено «дыхание» шаровой молнии — то есть определены ее частоты, получен спектр, который сравнили со спектром ударившей в начале линейной молнии. Спектры эти похожи, то есть «мать» и «дитя» одного порядка.

А к концу жизни у «дитя» появились элементы, которых у «матери» — линейной молнии — не было: появились железо, силициум, кальций и кремний. Почему так — в настоящее время идут жаркие дебаты по этому вопросу.

3. НАНОПРОЦЕССОР

30 января

Событие.

Ученые Гарвардского университета (США) создали первый в мире нанопроцессор, получивший название nanoFSM.

Подробности.

Здесь необходимо сделать небольшое отступление и рассказать о законе Мура. Закон Мура — это эмпирическое наблюдение, согласно которому плотность упаковки транзисторов в чипе и вычислительная мощность удваиваются каждые два года. Считается, что предел плотности современных электронных устройств будет достигнут менее чем через десять лет. И тогда дальнейшее повышение быстродействия будет возможно только путем перехода от транзисторов к принципиально новым компонентам наноэлектроники. Так вот, американцы смогли построить сверхмалую вычислительную систему, функционирующую вне закона Мура. На сегодняшний день это самая плотная наноэлектронная система размером с нейрон человека и крайне низким электропотреблением.

Значимость.

По мнению разработчиков, мини-процессоры такого типа могут использоваться для создания биомедицинских датчиков, микроимплантатов, мини-роботов и, конечно, со временем станут применяться в гибкой потребительской электронике.

4. САМАЯ СТАРАЯ ЗВЕЗДА

6 февраля

Событие.

Австралийские астрономы обнаружили самую древнюю звезду, известную на данный момент науке. Ее возраст оценивается в 13,7 миллиарда лет.

Подробности.

SMSS J0 31300.36–670839.3 — звезда в созвездии Южная Гидра. Находится на расстоянии около 6000 световых лет от Солнца. Звезда лежит в пределах Млечного Пути, ее возраст установлен по анализу спектра.

Значимость.

Уровень железа в составе звезды настолько мал, что это предполагает, что она возникла из газового облака, созданного одними из первых звезд во Вселенной. Таким образом, звезда относится ко второму поколению звезд во Вселенной. Отсюда вывод — первые звезды Вселенной были не так мощны, как думали раньше.

5. САМЫЙ ЧЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ

21 марта

Событие.

Британские ученые представили Vantablack (Вантаблэк) — самый черный материал в мире.

Подробности.

Вантаблэк поглощает 99,965% падающего на него излучения: видимого света, микроволн и радиоволн. Для сравнения: самый черный уголь поглощает 96 процентов света. Благодаря почти полному отсутствию отраженного света человек воспринимает это не как некий очень черный предмет, а как ничто, как провал в бездну, в черную дыру.

Значимость.

— Вантаблэк состоит из насаждения вертикальных трубочек, которые «растут» на алюминиевой фольге, — рассказал «ВМ» старший научный сотрудник Курчатовского института Валерий Купцов. — Механизм поглощения можно грубо объяснить так: фотоны, попадая на поверхность Вантаблэк, теряются между этими нанотрубками и практически не отражаются обратно — они поглощаются ими, а их энергия превращается в тепловую.

У полученного вещества есть множество потенциальных применений: предотвращение рассеивания света в телескопах, улучшение инфракрасных камер, работающих на Земле и в космосе, в военной сфере Вантаблэк можно использовать при создании «температурного камуфляжа», например, для воздушных судов. Впрочем, ученым, создавшим материал, запрещено разговаривать с журналистами на тему потенциального военного применения. Цену изобретения британцы тоже не озвучили, ограничились лишь фразой «он очень дорогой».

6. ГЕНОМ МУХИ ЦЕЦЕ

25 апреля

Событие.

Международной группой биологов расшифрован геном мухи цеце.

Подробности.

Геном комнатной мухи содержит 619 миллионов пар нуклеотидных оснований. Ученые сравнили его с геномом мухи дрозофилы , содержащим 123 миллиона пар оснований. Они идентифицировали гены, уникальные для комнатной мухи, которые могут быть кандидатами для дальнейшего изучения. Сравнение показало, что у комнатной мухи больше генов, ответственных за работу иммунитета, и они отличаются большим разнообразием, чем соответствующие гены дрозофилы.

Значимость.

Понимание того, как комнатная муха защищена от человеческих болезней, переносчиком которых она является, поможет создать новые средства борьбы с этими болезнями.

7. САМЫЙ БОЛЬШОЙ ТЕЛЕСКОП

20 июня

Событие.

В Чили началось строительство самого большого телескопа в мире.

Подробности.

Главным инструментом строящейся астрономической обсерватории станет телескоп с сегментным зеркалом диаметром в 39,3 метра, состоящим из 798 шестиугольных сегментов диаметром 1,4 метра и толщиной 50 миллиметров. Собственно, 20 июня была взорвана вершина скалы в том месте, где должна быть башня телескопа. Строительство телескопа займет 10–11 лет.

Значимость.

Сегментное зеркало телескопа позволит собирать в 15 раз больше света, чем любой из существующих на сегодняшний день телескопов. Телескоп будет оснащен уникальной адаптивной оптической системой из пяти зеркал, способной компенсировать турбулентность земной атмосферы и получать изображения с большей степенью детализации, чем орбитальный телескоп «Хаббл».

8. САМООХЛАЖДАЮЩИЕСЯ СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

27 июля

Событие.

Учеными из Стэнфорда (США) были созданы первые в мире самоохлаждающиеся солнечные батареи.

Подробности.

Наложив структурированный определенным образом слой кварцевого стекла на поверхность обычного кремниевого фотоэлектрического элемента, ученые получили солнечную панель, которая способна сама охлаждать себя за счет отражения тепловой радиации.

Значимость.

Солнечные батареи — самые перспективные источники возобновляемой энергии. И хотя сегодня они уже доступны по цене, они способны преобразовывать в электричество только часть поступающей солнечной энергии. Кроме того, перегрев солнечной батареи неизбежно ведет к преждевременному выходу ее из строя и сокращению срока службы. Поэтому приходится использовать системы активной вентиляции или охлаждающие жидкости, которые стоят очень дорого и вдобавок снижают эффективность солнечных модулей.

Новая конструкция солнечного элемента, предложенного учеными из Стэнфорда, позволяет избежать этих проблем путем использования системы пассивного охлаждения, не требующей дополнительных энергозатрат.

9. ЭКСПЕДИЦИИ НА МКС

26 сентября

Событие.

Старт космического корабля «Союз-ТМА-14М» к Международной космической станции с экипажем в составе россиян Александра Самокутяева и Елены Серовой и американца Барри Уилмора.

Подробности.

Старт состоялся в 0:25 по московскому времени. Через шесть часов, в 06:11, произошла стыковка с модулем «Поиск» Международной космической станции. После выхода корабля в космос не раскрылась одна из солнечных батарей, она раскрылась после стыковки корабля с МКС в 6:50.

Значимость.

121-й пилотируемый полет корабля «Союз» и 40-й полет к МКС. Полет примечателен тем, что в основной состав экипажа вошла Елена Серова, вторая в истории российской космонавтики женщина-космонавт.

Всего в 2014 году состоялись четыре запуска транспортных пилотируемых кораблей (24 марта — «Союз ТМА-12М», 28 мая — «Союз ТМА-13М», 26 сентября — «Союз ТМА14М», 24 ноября — «Союз ТМА-15М»). Таким образом, осуществилась смена экипажа Международной космической станции. На космическую станцию прибыли шесть российских космонавтов, четыре астронавта НАСА и два — Европейского космического агентства.

10. МЯГКАЯ ПОСАДКА НА КОМЕТУ

12 ноября

Событие.

Впервые в истории искусственный зонд совершил мягкую посадку на поверхность кометы. Модуль «Филы» успешно отделился от базового космического аппарата «Розетта» и приземлился на комету Чурюмова — Герасименко, открытую Климом Чурюмовым в 1969 году.

Подробности.

Космический аппарат «Филы» размером с холодильник упал точно в предполагаемое место посадки, но гарпуны, предназначенные для крепежа, не сработали. Не имея никакого веса и ничего, что прибило бы его к поверхности, аппарат отскочил на километр в космос и парил там в течение двух часов, прежде чем снова приземлился. Затем последовал еще один небольшой отскок. По приземлении «Филы» оказался в тени скалы в километре от того места, в котором должен был быть изначально.

Значимость.

Это сенсационный прорыв в истории космонавтики, который астрофизики будут еще долго осмысливать. Основная цель «Розетты» — помочь понять происхождение и эволюцию Солнечной системы. Кометы сыграли ключевую роль в эволюции планет. Возможно, вода на Земле появилась из-за столкновения с кометами. Также предполагается, что они принесли на нашу планету сложные органические молекулы, из которых впоследствии зародилась жизнь.

ОБ АВТОРЕ

Тимур Валеев - ведущий редактор «Вечерней Москвы», выпускник МИФИ. В газете отвечает за научно-техническую часть.