پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت یورونیوز، در یک مرکز تحقیقاتی در شهرک مگورل در نزدیکی بخارست پایتخت رومانی، دانشمندان قدرتمند‌ترین لیزر جهان را در دست ساخت دارند. فناوری نوینی که نوید پیشرفت‌های انقلابی در همه چیز، از بخش سلامت گرفته تا فضا، را می‌دهد.

تاریخچه

شرکت تحقیقاتی  فرانسوی «تالس» که اکنون بر اکتساب فناوری لیزرهای پرقدرت متمرکز است، پیشتر جایزه نوبل را به خود اختصاص داده است. ژرار مورو فرانسوی و دونا استریکلند از کانادا، جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۸ را برای استفاده از قدرت لیزر در ابزارهای دقیق پیشرفته در جراحی چشم و همچنین در صنعت برده بودند. در بیانیه آکادمی نوبل درباره این ابداع آمده بود:

«پرتوهای نور لیزر به ما فرصت‌های جدیدی برای تعمیق دانش‌مان در مورد جهان و شکل دادن به آن داده است.»

این پروژه در قالب پروژه زیرساخت «الی» (ELI) اتحادیه اروپا آغاز به کار کرده است.

ژرار مورو که اکنون ۷۹ ساله است با اشاره به «گام عظیم برداشته‌شده» و «قدرت‌های خارق‌العاده» لیزر جدید می‌گوید:

«ما از یک ذره نورانی کوچک با انرژی بسیار بسیار کم شروع می‌کنیم و سپس آن را میلیون‌ها و میلیون‌ها بار تقویت می‌کنیم.»

دانشمندان در قرن بیستم تلاش خود را برای ایجاد لیزرهای قدرتمندتر آغاز کردند. با این حال در اواسط دهه هشتاد میلادی آنها به بن‌بست رسیدند، زیرا نمی‌توانستند بدون از بین رفتن عاملی که پرتو را تقویت می‌کرد قدرت لیزر را افزایش دهند.

در همین زمان بود که ژرار مورو و دانشجوی آن زمانش، استریکلند، تکنیکی به نام «تقویت پالس چیرپ»(CPA) را اختراع کردند که توانست در عین حفظ منبع شدت‌دهنده، قدرت لیزر را افزایش دهد.

شیوه انجام

در واقع این کار با بسط یک پالس لیزری فوق‌کوتاه، تقویت آن و فشرده کردن مجدد آن به هم کار می‌کند و به این شیوه کوتاه‌ترین و شدیدترین پالس‌های لیزری را ایجاد می‌کند که جهان تاکنون دیده است.

این روش قبلاً در عمل جراحی لیزر چشم یا تصحیح بینایی با لیزر (لیزیک) استفاده می‌شد، اما اکنون راه را برای دانشمندان باز کرده است تا قدرت لیزر را بیش از پیش افزایش دهند و آن را برای مصارف دیگر به کار گیرند.

آقای مورو در این باره گفت:

«ما از این پالس‌های بسیار شدید برای تولید شتاب‌دهنده‌های ذرات فشرده‌تر و ارزان‌تر استفاده خواهیم کرد تا سلول‌های سرطانی را از بین ببریم. سایر کاربردهای احتمالی این فناوری شامل تصفیه زباله‌های هسته‌ای با کاهش مدت زمان رادیواکتیویته آن یا پاکسازی زباله‌های انباشته شده در فضا است.»»

وی اضافه کرد: «همانطور که قرن گذشته قرن الکترون بود، قرن بیست و یکم قرن لیزر خواهد بود.»

مقیاس عملیات انجام‌گرفته در مرکز تحقیقات بخارست سرگیجه‌آور است. سیستم ساخته‌شده در این مرکز قادر است ذره را برای مدت زمان بسیار کوتاه یعنی یک فمتوثانیه (یک میلیونیم یک میلیاردم ثانیه) به توان ۱۰ پتاوات (۱۰ به توان ۱۵ وات) برساند.

فرانک لیبریچ، مدیر عامل پروژه لیزری تالس، گفت «۴۵۰ تن تجهیزات» با دقت نصب شده تا «سطح عملکرد استثنایی» به دست آید.

این مرکز تحقیقاتی با فناوری پیشرفته ۳۲۰ میلیون یورو در سال هزینه دارد که عمدتاً توسط اتحادیه اروپا تأمین مالی می‌شود. شرکت تالس آن را «بزرگترین سرمایه‌گذاری در تحقیقات علمی در رومانی» دانسته است.

این در شرایطی است که همزمان کشورهایی از جمله فرانسه، چین و ایالات متحده در حال پیشبرد پروژه‌های خود برای تولید لیزرهای قدرتمندتر هستند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از مرکز ارتباطات و اطلاع‌رسانی معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری، سجاد عباسی فشمی افزود: مطابق شیوه جدید ثبت‌نام رویداد اینوتکس، به‌منظور ارتقای دستاورد‌های قابل ارائه در نمایشگاه، سطح نوآوری محصولات و دستاورد‌های مشارکت‌کنندگان و متقاضیان فضای نمایشگاهی مورد بررسی قرار می‌گیرد تا مشاوره‌های لازم برای ارتقای حضور و استقرار محصولات نوآورانه ارائه شود.

وی گفت در نمایشگاه اینوتکس ۲۰۲۴، رویداد‌های جانبی مانند اینوتکس‌پیچ، ریورس‌پیچ، استیج اینوتکس و رویداد دانش آموزی سیکاپ نیز برگزار خواهد شد که برنامه این نشست‌ها در وبگاه نمایشگاه به نشانی inotex.com قابل مشاهده است.

معاون توسعه نوآوری پارک فناوری پردیس نیز با بیان اینکه اینوتکس ۲۰۲۴ در سه بخش نمایشگاهی، رویداد‌های تجاری و ترویجی و رویداد‌های برخط برگزار می‌شود، افزود: در بخش نمایشگاهی، بازیگرانی که به نحوی در زیست بوم نوآوری و فناوری کشور فعال هستند، حضور خواهند داشت که می‌توان به شرکت‌های فناور و دانش‌بنیان، استارتاپ‌ها، شتابدهنده‌ها و مراکز رشد، رهبران و مشاوران، مخترعان، پارک‌های فناوری، دانشگاه‌ها و مراکز پژوهشی اشاره کرد.

مجتبی جباری‌پور با اشاره به حضور ۴۵۰ شرکت و بازدید بیش از ۱۰۰ هزار نفری از اینوتکس ۲۰۲۳ گفت: ارتباط مستقیم با هزاران بازدیدکننده، کارآفرین و مسؤولان دولتی، اطلاع از آخرین تحولات فناورانه و تغییرات نوآوری در منطقه و کشف فرصت‌های نوین سرمایه‌گذاری یا جذب سرمایه‌گذار از جمله فرصت‌ها و ظرفیت‌های نمایشگاه اینوتکس خواهد بود.

سیزدهمین دوره نمایشگاه بین‌المللی فناوری و نوآوری اینوتکس روز‌های ۱۸ تا ۲۱ اردیبهشت ۱۴۰۳ در پارک فناوری پردیس برگزار خواهد شد. علاقه‌مندان جهت کسب اطلاعات بیشتر و ثبت‌نام می‌توانند به نشانی inotex.com مراجعه کنند و یا با شماره ۸۸۵۰۳۰۳۰-۰۲۱ تماس بگیرند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت شبکه خبری نوآوری، در حال حاضر در حال توسعه یک فرآیند جدید برای استخراج فلزات ارزشمند از ضایعات معادن است. این فلزات سپس برای ساخت مواد ترموالکتریک جدید استفاده می‌شوند.

پروژه START با هدف تولید دستگاه های ترموالکتریک برای کاربردهای بازیافت گرمای زباله از منابع معدنی ثانویه (ضایعات معادن) است.

مواد ترموالکتریک می‌توانند گرما را به برق تبدیل کنند و برای بازیافت حرارت از منابع صنعتی و خانگی استفاده شوند. همچنین این پروژه می‌تواند موجب کاهش ضایعات معادن و آلودگی محیط زیست گردد و به تولید برق پاک و پایدار کمک کند.

در حال حاضر بیشتر دستگاه‌های تجاری ترموالکتریکی از بیسموت تلورید یا تلورید سرب به عنوان مواد ترموالکتریک استفاده می‌کنند که موجب شده است فعالیت و اقتصادی بودن فرایند به در دسترس بودن و قیمت تلوریم بستگی داشته باشد و از آنجا که چین حدود ۶۰ درصد از تولید تلوریم در جهان را به خود اختصاص داده و سیاست‌های صادراتی محدودکننده‌ای که اخیراً در مورد برخی مواد خام اتخاذ کرده است، این وابستگی به مواد مبتنی بر تلوریوم به یک نقطه ضعف بزرگ تبدیل می‌شود که مانع بکارگیری گسترده فناوری ترموالکتریک وابسته به تلوریوم در اروپا می‌شود و بازفرآوری پسماندهای معدنی حاوی سولفید یکی از راهکارهای این پروژه است.

شرح کامل این فرایند را می توانید در مقاله منتشره در سایت ساینس دایرکت مطالعه کنید.

پایگاه اطلاع‌رسانی ایران رصد، به نقل از سایت phys.org، یک صفحه تخت از اتم‌ها می‌تواند به عنوان نوعی آنتن دو بعدی عمل کند که نور را جذب و انرژی آن را به نانولوله‌های کربنی هدایت کند و باعث شود آنها بدرخشند. این پیشرفت می‌تواند به توسعه دستگاه‌های کوچک منتشر کننده نور در آینده که از اثرات کوانتومی بهره‌برداری می‌کنند، کمک کند.

نحوه عملکرد

نانولوله‌های کربنی شبیه سیم‌های بسیار نازک و توخالی با قطری حدود یک نانومتر هستند. آنها می توانند به طرق مختلف نور تولید کنند. برای مثال، یک پالس لیزر می‌تواند الکترون‌های با بار منفی درون ماده را تحریک کند و «سوراخ‌هایی» با بار مثبت باقی بگذارد. این بارهای متضاد می توانند با هم جفت شوند و حالتی پرانرژی به نام اکسایتون را تشکیل دهند که ممکن است قبل از اینکه انرژی خود را به عنوان نور آزاد کند، در طول یک نانولوله نسبتاً دور حرکت کند.

در اصل، این پدیده می تواند برای ساخت دستگاه های ساطع کننده نور در مقیاس نانو بسیار کارآمد مورد بهره برداری قرار گیرد.

محدودیت‌ها

متأسفانه، سه مانع برای استفاده از لیزر برای تولید اکسیتون‌ها در نانولوله‌های کربنی وجود دارد. اولاً، یک پرتو لیزر معمولاً ۱۰۰۰ برابر گسترده‌تر از یک نانولوله است، بنابراین مقدار بسیار کمی از انرژی آن در واقع توسط مواد جذب می‌شود. دوم، امواج نور باید کاملاً با نانولوله هماهنگ شوند تا انرژی خود را به طور مؤثر ارائه کنند. در نهایت، الکترون‌های یک نانولوله کربنی تنها می توانند طول موج‌های بسیار خاصی از نور را جذب کنند.

برای غلبه بر این محدودیت‌ها، تیمی به رهبری Yuichiro Kato از آزمایشگاه فوتونیک کوانتومی نانومقیاس RIKEN به کلاس دیگری از نانومواد، معروف به مواد دو بعدی، روی آوردند. این صفحات تخت فقط چند اتم ضخامت دارند، اما می‌توانند بسیار گسترده‌تر از پرتو لیزر باشند و در تبدیل پالس‌های لیزر به اکسیتون بسیار بهتر هستند.

فرایند اجرا

محققان نانولوله های کربنی را بر روی یک ترانشه که از یک ماده عایق تراشیده شده بود رشد دادند. آنها سپس یک پوسته نازک اتمی از تنگستن دیزلنید را در بالای نانولوله ها قرار دادند. هنگامی که پالس‌های لیزر به این پوسته برخورد می‌کنند، اکسیتون‌هایی تولید می‌کنند که به درون نانولوله و در طول آن حرکت می‌کنند، قبل از اینکه نوری با طول موج بلندتر از لیزر آزاد کنند. تنها یک تریلیونم ثانیه طول کشید تا هر اکسایتون از ماده دو بعدی به نانولوله عبور کند.

با آزمایش نانولوله‌هایی با طیف وسیعی از ساختارهای مختلف که بر سطوح انرژی حیاتی در مواد تأثیر می‌گذارند، محققان اشکال نانولوله‌ای ایده‌آل را شناسایی کردند که انتقال اکسیتون‌ها از مواد دو بعدی را تسهیل می‌کنند.

بر اساس این نتیجه، آنها قصد دارند از مهندسی باند (یک مفهوم مفید در مهندسی نیمه هادی برای تحقق بخشیدن به دستگاه هایی با خواص برتر) در مقیاس ریز اتمی استفاده کنند.

کاتو می گوید:

زمانی که مهندسی باند در نیمه هادی‌های کم بعدی اعمال می شود، انتظار می رود ویژگی های فیزیکی جدید و قابلیت‌های نوآورانه ظاهر شوند.

کاتو می‌افزاید:

امیدواریم از این مفهوم برای توسعه دستگاه‌های فوتونیک و اپتوالکترونیکی که فقط چند لایه اتمی ضخامت دارند، استفاده کنیم. اگر بتوانیم آنها را تا حد نازک اتمی کوچک کنیم، انتظار داریم اثرات کوانتومی جدیدی پدیدار شوند که ممکن است برای فناوری‌های کوانتومی آینده مفید باشند.

این مقاله در مجله Nature Communications منتشر شده است.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت تک اکسپلور، محققان یک مرکز فناوری در کشور استرالیا در حال پژوهش بر روی فناوری ربات‌های آینده هستند که قادر به حرکت مستقل در جبهه‌های آتش سوزی طبیعی جنگل‌ها و ارسال اطلاعات ارزشمندی به ستادهای آتش نشانی خواهند بود.

آتش‌سوزی‌ها می‌توانند با سرعت شگفت‌انگیزی حرکت کنند. زمین، میزان پوشش گیاهی و آب و هوا همگی تأثیر زیادی بر چگونگی گسترش آتش دارند. یک قدم جلوتر ماندن کار ساده ای نیست، اما محققان آتش سوزی ما روی آن کار می کنند.

آتش نشان ها باید بدانند که آتش سوزی های بوته ها کجا هستند، تا چه اندازه و با چه سرعتی می توانند گسترش پیدا کنند و چقدر می توانند خطرناک شوند. به خصوص زمانی که بیش از یک آتش برای اولویت بندی وجود دارد.

اما دریافت اطلاعات روی زمین اغلب می تواند آتش نشانان را به طور خطرناکی به آتش سوزی های فعال نزدیک کند. پهپادها می توانند منظره ای از آسمان ارائه دهند. اما آنها با دود و باد مبارزه می کنند، برای پرواز به مجوز نیاز دارند و عمر باتری محدودی دارند.

دانشمندان در مرکز فناوری های پیشرفته کویینزلند (استرالیا) در حال کار روی ربات هایی هستند که قادر به رفتن به درون جبهه‌های آتش خواهند بود. برخی از این ربات ها روی پای خود راه می روند و برخی دیگر روی مسیرهای ریلی. این ربات ها با رسیدن به جبهه آتش می توانند اطلاعات ارزشمندی را برای ستادهای آتش نشانی ارسال کنند. این اطلاعات شامل مکان آتش سوزی، مسیر حرکت آتش و میزان وجود سوخت (برای آتش) در مسیر هستند.

این ربات ها قادر به حرکت بطور مستقل به سمت جبهه آتش و بازگشت از آن و همچنین تهیه تصاویر، موقعیت مکانی و سایر نتایج هستند. ربات ها این اطلاعات را به پلتفرم هایی بر پایه ابر (cloud-based) منتقل می‌کنند و مقامات از راه دور قادر به نظارت بر آنها هستند.

ربات‌های آینده

دانشمندان مرکز فناوری‌های پیشرفته کوئینزلند Data61 روی ربات‌هایی کار می‌کنند که می‌توانند به جبهه‌های آتش سفر کنند. برخی روی پاها حرکت می کنند و برخی دیگر در مسیر حرکت می کنند. پس از حضور در جبهه، آنها می توانند اطلاعات ارزشمندی را به ستاد آتش نشانی ارسال کنند. این شامل محل آتش سوزی، حرکت آن و میزان سوخت در مسیر آن می شود.

این فناوری هنوز در حال توسعه است. سال گذشته تیم رباتیک Data61 ما به خدمات آتش نشانی نشان داد که چگونه این روبات ها می توانند در هنگام آتش سوزی در جنگل کمک کنند. آنها به نمایندگانی از خدمات زمین و حیات وحش کوئینزلند، Firesticks Alliance، و Digital Earth استرالیا، و همچنین محققان و توسعه دهندگان دانشگاه کوئینزلند، کاتالینک و وناکا تظاهرات کردند.

ربات هایی که در خط مقدم با آتش می جنگند

این ربات ها قادر خواهند بود به طور مستقل به سمت جبهه آتش حرکت کنند. آنها می توانند تصاویر، موقعیت های جغرافیایی و نتایج دیگر را ثبت کنند. آنها آنها را به یک پلتفرم مبتنی بر ابر منتقل می کنند، که مقامات می توانند از دور نظارت کنند.

لیزرهای سنجش از راه دور روی برد نیز می توانند تراکم درخت و برگ را اندازه گیری کنند. این به پیش بینی میزان سوخت در مناطق اطراف کمک می کند.

تام لو، دانشمند ارشد تجربی، گفت ربات ها در مناطقی مستقر خواهند شد که برای آتش نشانان بسیار خطرناک است.

تام گفت: با استفاده از این پلتفرم آنلاین، می‌توانید نقشه‌ای از آنچه روبات‌های زمینی پیدا کرده‌اند را مشاهده کنید.

“اگر تعدادی از این ربات های زمینی را داشتید که در مقابل آتش جستجو می کردند، حجم عظیمی از اطلاعات را در اختیار داشتید. سپس می توانید آن را با داده های یک هواپیمای بدون سرنشین و حتی اطلاعات جمع آوری شده از رسانه های اجتماعی ترکیب کنید. “

در حالی که این فناوری هنوز در حال توسعه است، این ربات ها در عرض چند سال می توانند آتش های واقعی را مهار کنند.

تام گفت:

“انتظار ندارم امسال شاهد کارکرد اینها در آتش سوزی های فعال باشیم، اما تا پایان دهه فکر می کنم این احتمال بسیار زیاد است.”

بیست سال پیش، مردم انتظار نداشتند که از پهپادهای هوایی در آتش نشانی مانند الان استفاده شود. و احتمالاً ۱۰ سال از روبات های زمینی جلوتر هستند.

تلاش تحقیقاتی بین المللی

ناویندا کوتگه، مدیر تحقیقات سیستم های فیزیکی-سایبری، گفت ربات های زمینی می توانند جان انسان ها را نجات دهند.

ناویندا گفت:

این ربات‌های زمینی می‌توانند روش مبارزه با آتش‌سوزی‌های خطرناک را تغییر دهند.

آنها توانایی درک محل قرارگیری جبهه های آتش و بارهای سوخت در جنگل یا بوته را از طریق پلت فرم وب در زمان واقعیدارا بوده و این برای آتش نشانان ارزشمند بوده و این مهم ترین مزیت این ربات‌ها در عدم نیاز آتش نشان ها به نزدیک شدن به آتش سوزی های بسیار خطرناک است.

این تحقیق بخشی از پروژه سیلوانوس اتحادیه اروپا است. این شامل محققانی از اروپا، استرالیا، اندونزی و برزیل است. Silvanus یک تلاش بین المللی برای توسعه یک پلت فرم مدیریت مقاوم سازی جنگل در برابر خطرات طبیعی است. هدف آن پیشگیری و سرکوب آتش سوزی در صورت نیاز است.

این پلت فرم از تصمیم گیری برای کمک به مقامات برای آمادگی بهتر برای آتش سوزی پشتیبانی می کند. آن همچنین به ساده کردن واکنش در هنگام وقوع آتش سوزی کمک می نماید.

این پروژه ارتباطات بی سیم، تشخیص از راه دور و مدل سازی رفتار آتش را یکپارچه می کند. این شامل هماهنگ کردن داده ها از هواپیماهای بدون سرنشین و ربات های زمینی در یک پلت‌فرم واحد برای مقامات آتش نشانی است.

استفاده از فناوری «رباتیک و عملیات کنترل فوجی» کمک خواهد نمود تا ربات‌ها هم همکاری نمایند تا مناطق وسیعی را پوشش داده و اطلاعات را برای مرکز کنترل آتش نشانان خارج از محدوده آتش سوزی فراهم نمایند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت نیچر، پژوهشگران «دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو» در مقاله جدیدی نوشته‌اند که تغییرات اقلیمی، چرخش زمین را به طور قابل توجهی تغییر می‌دهند و محاسبات زمانی را به هم می‌زنند.

طبق یک پژوهش، ذوب شدن یخ های قطبی به دلیل تغییرات آب و هوایی ناشی از انسان، چرخش زمین را اندکی کند کرده و می‌تواند بر نحوه اندازه گیری زمان تأثیر بگذارد.

این سیاره نه قرار است متوقف شود و نه قرار است آن قدر سرعت بگیرد که همه به فضا پرتاب شوند، اما زمان‌سنجی، یک علم دقیق در جامعه مجهز به فناوری پیشرفته است. به همین دلیل، انسان‌ها بیش از نیم قرن پیش با مشاهده کردن تغییرات جزئی در چرخش زمین مجبور شدند مفهوم «ثانیه کبیسه» را ابداع کنند.

تغییرات اقلیمی

تغییرات اقلیمی اکنون این محاسبات را پیچیده‌تر کرده است. تنها در چند سال آینده ممکن است لازم باشد یک «ثانیه کبیسه منفی» در تقویم وارد شود تا چرخش سیاره با ساعت هماهنگ جهانی تطابق یابد.

«دانکن آگنیو» (Duncan Agnew) ژئوفیزیک‌دان «دانشگاه کالیفرنیا، سن‌دیگو» (UCSD) گفت:

گرمایش جهانی در واقع به طور قابل اندازه‌گیری بر چرخش کل زمین تأثیر می‌گذارد. اتفاقاتی در حال رخ دادن هستند که پیشتر اتفاق نیفتاده‌اند.

زمان‌سنجی

زمان‌سنجی به طور سنتی یک مبنای نجومی داشته است. زمین نوعی ساعت است. در زمان‌های ساده‌تر، سیاره یک دور کامل روی محور خود می‌چرخید و همه آن را یک روز می‌نامیدند.

با وجود این، متخصصان حوزه فناوری به دنبال سطوح دشواری از دقت هستند. ساعت‌های اتمی در حال حاضر به ما می‌گویند که ساعت چند است. هدف افرادی که می‌خواهند کار‌ها را دقیقا درست انجام دهند، این است که مطمئن شوند زمان اتمی کاملا با زمان نجومی هماهنگی دارد. برای مثال، ماهواره‌های مجهز به GPS باید دقیقا بدانند که زمین زیر آن‌ها کجاست و دقیقا چه ساعتی است تا شما را به طور دقیق از خانه به مقصد برسانند.

چرخش زمین

اما زمین با سرعت کاملا ثابت نمی‌چرخد. سیاره ما در یک رقص گرانشی پیچیده با ماه، خورشید، جزر و مد اقیانوسی، جو خود و حرکت هسته جامد درونی است.

اگنیو خاطرنشان کرد که هسته زمین برای بررسی دقیق در دسترس نیست و کمی شبیه به یک جعبه سیاه است. ژئوفیزیک‌دانان با حفاری در مناطق معینی از کف دریا می‌توانند جزئیاتی را در مورد فضای داخلی سیاره درک کنند. سال گذشته گزارش شد که دانشمندان، تغییراتی را در چرخش زمین تشخیص داده‌اند و به نظر می‌رسد این تغییرات با نوسانات ۷۰ ساله در چرخش هسته مطابقت دارند.

زمانی که دانشمندان سعی دارند آنچه را که زمین در هر لحظه انجام می‌دهد توصیف کنند، باید شیب و لرزش زیادی را در نظر بگیرند.

سرعت زمین دیگر کند نمی‌شود. در واقع، زمین کمی سرعت گرفته و از پایان سال ۲۰۱۶، یک ثانیه کبیسه اضافه نشده است.

ذوب شدن یخ‌های قطب جنوب و گرینلند، آب ذوب‌شده را به سمت استوا منتقل می‌کند. این فرآیند، برآمدگی استوایی سیاره را افزایش می‌دهد. در همین حال، زمینی که توسط یخ فشرده شده است، در قطب‌ها بالا می‌رود و زمین کروی‌تر می‌شود. «جودا لوین» (Judah Levine) فیزیک‌دان «مؤسسه ملی استاندارد‌ها و فناوری» (NIST) که در این پژوهش شرکت نداشت، گفت: این دو تغییر در شکل سیاره، اثرات متضادی را بر چرخش آن دارند.

تغیر شکل سیاره زمین

مقاله جدید اگنیو می‌گوید اگرچه هسته باعث می‌شود سیاره سریع‌تر بچرخد، اما تغییرات شکل سیاره که ناشی از گرم شدن آب و هوا هستند، این روند را کند می‌کنند. اگنیو نوشت: بدون این اثر، شتاب کلی چرخش سیاره ممکن است به زمان‌سنج‌هایی نیاز داشته باشد که در پایان سال ۲۰۲۶، یک ثانیه کبیسه منفی را وارد کنند. به دلیل تغییرات آب و هوایی ممکن است این کار تا سال ۲۰۲۹ لازم نباشد.

این پژوهش در مجله «Nature» به چاپ رسید.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت techxplore، طی مقاله منتشر شده در توسط دانشگاه کورنل در نشریات IEEE، یک الگوی مسیریابی هوشمند جهت پهپادها ابداع شده است که منجر به شیوه ای نوین در هماهنگی و انجام عملیات به صورت تکی و فوجی توسط پهپادها خواهد گردید. این الگوریم طول مسیر پرواز را کوتاه تر نموده و منجر به مصرف بهینه منابع توان پهپاد خواهد گردید.

پهپادها به عنوان ابزارهای ارزشمندی برای رسیدگی به گستره وسیعی از مشکلات در جهان واقعی به اثبات رسیده‌اند. این مشکلات شامل مواردی همچون نظارت بر محیط های زیست طبیعی و طرح های کشاورزی تا ماموریت‌های جستجو و نجات و فیلمبرداری صحنه‌های فیلم‌ها از منظره بالا می شود.

چالش اصلی

تاکنون بخش زیادی از این مشکلات با استفاده از یک پهپاد در یک زمان مورد رسیدگی قرار گرفته است به جای اینکه تیمی از چندین پهپاد خودکار یا نیمه خودکار مورد استفاده قرار گیرند.

تیم‌های پهپادی در مقایسه با پهپادهای منفرد می توانند نواحی جغرافیایی گسترده‌تری را پوشش دهند، فیلم‌های بیشتری از صحنه‌های خاص بگیرند یا اینکه ماموریت‌های مورد نظر را سریع‌تر انجام بدهند. از این رو، بسیاری از دانشمندان حوزه رایانه و رباتیک در حال کار بر روی فناوری‌های جدید برای تسهیل استفاده همزمان و هماهنگی مجموعه‌ای از پهپادها بوده اند.

پژوهشگران مقاله منشر شده به تازگی شیوه ای جدید برای طراحی مسیرهایی با حداقل انرژی برای پهپادهای یک تیم معرفی کرده‌اند که به آنها اجازه می دهد بطور موثر و کارآمد، محیط هایی را به عنوان یک تیم در طول ماموریت‌هایی پوشش بدهند.

این شیوه که در نشریه IEEE Robotics معرفی شده است ، میتواند مصرف انرژی تیم‌های پهپادی را با توجه به ظرفیت باتری پهپادها در زمان طراحی مسیرهای آنها به حداقل برساند و همچنین سرعت پرواز را بهینه‌سازی کند.

هدف پژوهش

هدف اصلی این کار تحقیقی جدید ایجاد یک مدل محاسباتی جدید برای هماهنگ‌سازی اقدامات چندین پهپاد است بطوری که بتواند پوشش محیطهایی را در جریان ماموریتها با آگاهی از وضعیت مصرف انرژی ممکن بسازد. این روش جدید بر خلاف بسیاری از چهارچوب‌های معرفی شده قبلی برای طراحی تیم‌های پهپادی، سرعت بهینه پرواز را برای پهپادهای حاضر در یک تیم و محدودیت‌های باتری هر کدام از آنها را در نظر میگیرد.

در آزمایشهای انجام شده مشخص شد که این شیوه جدید مصرف انرژی پهپادها را به میزان ۴۰.۴ درصد کاهش داده است. این رویکرد جدید در آینده می‌تواند استفاده از تیم‌های پهپادی را در شرایط جهان واقعی بخصوص برای انجام وظایف مستلزم زمان‌های پروازی طولانی‌تر مانند بازرسی از زیرساخت‌ها و کشاورزی دقیق و نظارت‌های محیط زیستی ، تسهیل کند.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، براساس مقاله متشر شده در سایت ساینس دایرکت، در حالی که خودروهای برقی بیشتری وارد جاده‌ها می‌شوند، تاثیر زیست محیطی ناشی از تولید باتری‌های این خودروها نیز افزایش خواهد یافت. ین مساله یک سوال مهم ایجاد می‌کند؛ چه نوع از باتری خودروی الکتریکی در مقیاس بالا سازگاری بیشتری با محیط زیست خواهد داشت؟ در این حال، یک مطالعه منتشرشده در اول فوریه در نشریه IEEE Access حاکی از این است که پس از بررسی پنج نوع مختلف از سلول های باتری خودروی الکتریکی مشخص شد که سلول های باتری لیتیوم-سولفور بیشترین سازگاری را با محیط زیست دارند.

نتایج این بررسی‌ها همچنین نشان داده است سلول‌هایی که بر فلزات گرانبها و حیاتی متکی نیستند، برای تضمین تولید پایدار این باتری‌ها نقش اساسی دارند.

متداول‌ترین باتری خودروهای برقی در حال حاضر باتری سلول لیتیوم-یون است اما بسیاری از انواع دیگر باتری هم در حال تولید و آزمایش شدن هستند و انتظار می رود در سال های آینده وارد بازار شوند. هر کدام از این باتری‌ها نقاط ضعف و قوت خاص خود را دارند.

انواع باتری مورد استفاده در خودروها

امروزه، بیشتر خودروهای الکتریکی (EVs) به دلیل چگالی انرژی بالا، چگالی توان بالاتر و درجه توسعه نسبت به سایر فناوری‌های باتری، از باتری‌های لیتیوم یون (Li-ion) تغذیه می‌شوند.

با پیشرفت فناوری Li-ion و افزایش ناوگان خودروهای برقی، درک اثرات زیست محیطی تولید انبوه بسته‌های باتری برای خودروهای الکتریکی مهم است.

با این حال، با تراکم انرژی ۸۰ تا ۱۵۰ وات ساعت بر کیلوگرم، باتری‌های لیتیوم یون فعلی قادر به تامین انرژی خودروهای الکتریکی برای محدوده رانندگی قابل مقایسه با خودروهای معمولی نیستند. باتری‌های لیتیوم-گوگرد (Li-S) به عنوان فناوری باتری امیدوارکننده با ظرفیت نظری و چگالی انرژی بالاتر نسبت به باتری‌های لیتیوم یونی که امروزه استفاده می‌شوند، ظاهر شده‌اند.

علاوه بر این، باتری‌های Li-S به دلیل ترکیب شیمیایی در مقایسه با باتری‌های Li-ion احتمالاً مشخصات محیطی کمتری دارند. برای تأیید این بیانیه، این مطالعه یک ارزیابی چرخه عمر (LCA) سلول‌های باتری Li-S (در حال توسعه صنعتی در حال حاضر) را انجام می‌دهد که بر این اساس برای تخمین عملکرد آنها به عنوان باتری برای خودروهای برقی مقیاس‌بندی شده‌اند.

این مقایسه تأثیر هر باتری و مزایای بالقوه را از نظر مقادیر شاخص تأثیر زیست محیطی فناوری Li-S ارائه می دهد. اثرات باتری Li-S با یک باتری نیکل- کبالت- منگنز (NCM) در فاصله رانندگی مشابه مقایسه می شود.

نتایج ارزیابی 

نتایج ارزیابی اثرات زیست‌محیطی نشان می‌دهد که باتری‌های Li-S نسبت به باتری‌های NCM مطلوب‌ترین مشخصات زیست‌محیطی را نشان می‌دهند، به‌ویژه در دسته‌های کاهش منابع طبیعی که در آن باتری‌های Li-S 70 تا ۹۰ درصد مقادیر کمتری نسبت به باتری‌های Li-ion دارند. .

باتری‌هایی که در «آند» خود سیلیکون دارند مانند باتری‌های سیلیکون-پلی‌اکریلونیتریل (SiCPAN) و سلول های نانووایر سیلیکونی (SiNW) چگالی انرژی بسیار بالاتری نسب به باتری‌های سنتی لیتیوم-یون دارند که با آندهای گرافیتی ساخته می‌شوند. اما این باتری‌های سیلیون‌پایه در حال حاضر مستلزم استفاده از فلزات گرانبها مانند نقره هستند. گزینه‌ دیگری که آنها نیز مستلزم کاربرد فلزات گرانبها هستند.

باتری لیتیوم-سولفور

در نهایت، سلول های لیتیوم-سولفور در حال ظهور به عنوان یکی از گزینه‌های امیدوارکننده برای ساخت باتری‌های خودروهای الکتریکی هستند زیرا از حیث تئوریک ظرفیت و چگالی انرژی بالایی دارند بدون اینکه دربرگیرنده فلزات نادر زمین باشند. اما با وجود این مزیت‌ها، پیشرفت های فناورانه بیشتری برای تحقق پتانسیل کامل این سلول ها مورد نیاز است.

در همین حال محققان دانشگاه پلی‌تکنیک تورین ایتالیا با انجام آزمایش هایی درباره انواع مختلف باتری‌های خودرو، این سلول ها را از حیث تاثیر آنها روی ۶ معیار آنالیز کردند. این معیارها عبارت بودند از تغییرات آب و هوایی یا میزان کل گاز گلخانه‌ای منتشرشده در طول فرایند تولید؛ اسیدی‌سازی یا انتشار اکسید سولفوریک یا نیتروژن؛ غنی شدن محیط های آبی یا اوتریفیکاسیون (eutrophication) آب‌های شیرین؛ سمی‌سازی آب های شیرین (ecotoxicity) یا وارد کردن مواد سمی به منابع آبی؛ استفاده از سوخت های فسیلی در تولید و در نهایت تخلیه‌کردن ذخایر معدنی و فلزی.

نتایج این بررسی نشان داد که در مجموع باتری‌های لیتیوم-سولفور بیشترین سازگاری را با محیط زیست دارند. این باتری در مورد چهار معیار از ۶ معیار ذکرشده عملکرد بهتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یون دارند.

«ایزیو اسپیسا» از محققان بخش انرژی دانشگاه پلی تکنیک تورین گفت:

توصیه ما ادامه تحقیقات برای یافتن بهترین راه حل از حیث عملکرد و هزینه ضمن در نظر داشتن مزایا و تاثیرات زیست محیطی است.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت ساینس تک دیلی، تقلید فرایند فتوسنتز از طریق تولید صنعتی پروکسید هیدروژن به روش سنتی از طریق فرایند آنتراکوئینون (anthraquinone) با استفاده از هیدروژن و اکسیژن مصرف انرژی بالایی دارد. این رویکرد از مایعات حلّال سمی و کاتالیست‌های فلزی گران‌قیمت استفاده می‌کند و مقدار زیادی ضایعات به علت واکنش‌های جانبی تولید می‌کند.

اما در مقابل، تولید فتوکاتالیستی H۲O۲ از اکسیژن و آب، یک مسیر آرام و پاک همراه با بهره‌وری انرژی ارائه می‌دهد. مساله مهم‌تر اینکه این روش به ضعف‌های متداول سیستم‌های کنونی فتوکاتالیستی از قبیل فعالیت پایین، استفاده زیاد از مواد الکلی بیشتر و نیز نیاز به استفاده از ورودی گاز اکسیژن خالص هم رسیدگی می‌کند.

اکنون، یک تیم تحقیقاتی با هدایت پروفسور «جیانگ دونگلین» از دانشکده شیمی دانشگاه ملی سنگاپور یک نوع جدید از فتوکاتالیست برای فتوسنتز مصنوعی کارآمد H۲O۲ از آب و هوا ابداع کرده است.

محققان برای این منظور چهارچوب‌های ارگانیک کوالانسی شش ظرفیتی (hexavalent) ساختند و به موازات آن، منفذ نیز با کانال‌های ریزمتخلخل با حساسیت هیدرولیکی مهندسی شده است که بتواند مواد واکنش‌پذیر یعنی آب و اکسیژن را بطور فوری منتقل کند.

در نتیجه، این چهارچوب‌های ارگانیک شش ظرفیتی (COFs) زمانی که در معرض نور مرئی در رآکتورهای خاص قرار می‌گیرند، بطور موثر و خودبخود H۲O۲ را از آب و هوای اتمسفری تولید می‌کنند.

این COFs ها در شرایط آزمایشگاهی کارآمدی کوانتومی ۱۷.۵ درصدی تحت نور مرئی نشان داده اند. این سیستم می‌تواند برای ساختن سطوح خود تمیزکننده و کارهای ضدعفونی به کار رود.

پایگاه اطلاع رسانی ایران رصد، به نقل از سایت اندپندت، دولت ایالات متحده در حال طراحی یک شبکه ریلی شگفت انگیز در ماه است که می تواند به گسترش حضور بشر در سطح ماه کمک کند. این سیستم ریلی پیشنهادی که از حمایت دولت و وزارت دفاع آمریکا برخوردار است. آن قادر خواهد بود انسان ها و تجهیزات را بر روی ماه جابجا کند.

این راه آهن ماه که توسط غول هوافضای نورثروپ گرومن طراحی شده، قرار است امکان توسعه اقتصادی جدی و پایدار در ماه را فراهم آورد. نمایندگان این شرکت می گویند: «شبکه راه آهن ماه می تواند انسان ها، تجهیزات و منابع را برای فعالیت های تجاری در سطح ماه جابجا کند و به ایجاد یک اقتصاد فضایی برای ایالات متحده و شرکای بین المللی کمک کند.»

نورثروپ گرومن یکی از ۱۴ شرکتی بود که در دسامبر ۲۰۲۳ توسط آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده که به اختصار دارپا (DARPA) نامیده می شود، برای شرکت در مطالعه Luna-10 انتخاب شد که هدف آن خلق ایده های فناوری جدید برای کمک به گسترش حضور اقتصادی بشر در فضای دور است.

طرح مفهومی

این شرکت گفته است که با تعیین منابع مورد نیاز برای ساخت یک شبکه ریلی در ماه، تهیه فهرستی از هزینه ها و ریسک ها و شناسایی نمونه ها و تجزیه و تحلیل های یک سیستم ریلی عملیاتی در ماه، به این مطالعه کمک خواهد کرد. همچنین به گفته نورثروپ گرومن، طراحی مفهومی ساخت و راه اندازی این سیستم با استفاده از ربات ها، از جمله مسطح سازی و آماده سازی پایه، قرار دادن و تراز کردن ریل، اتصال و تکمیل، بازرسی، نگهداری و تعمیر را بررسی خواهد کرد.

با این حال، نورثروپ گرومن هنوز جزئیات مالی را ارائه نکرده است، اگرچه دارپا درآگوست سال گذشته یک عدد تخمینی اعلام کرد و گفت که مطالعات انتخاب شده جایزه ای دیگر دریافت خواهند کرد که از ۱,۰۰۰,۰۰۰ دلار تجاوز نمی کند».

از جمله دیگر شرکت هایی که توسط دارپا برای شرکت در مطالعه Luna-10 انتخاب شده اند، اسپیس ایکس ایلان ماسک و بلو اوریجین جف بزوس هستند. دارپا هنوز جزئیات مشارکت آنها را فاش نکرده است.

هدف

این آژانس آمریکایی در دسامبر ۲۰۲۳ اعلام کرد که هدف این مطالعه «تسریع در ایجاد چارچوبی برای استفاده صلح آمیز ایالات متحده و کشورهای دیگر از ماه است». آنها افزودند: «Luna-10 به دنبال مطالعه توسعه سریع مفاهیم فناوری برای یک سری سیستم های قابل اشتراک و مقیاس پذیر است که می توانند به طور مشترک عمل کنند.»

دکتر مایکل نایاک، مدیر برنامه دفتر فناوری راهبردی دارپا، گفت که مطالعه شبکه ریلی فوق پیشرفته بر روی ماه پتانسیل آن را دارد که «نحوه تفکر جامعه غیرنظامی در مورد فضا و ترغیب فعالیت های تجاری گسترده در ماه و اطراف آن در ۱۰ سال آینده را دگرگون کند».