Новости физики и космоса. 

Выпуск 24 (48) 23 октября - 14 ноября

Молодой ученый случайно получил новый источник белого света

Студенту Вандербильтского университета в штате Теннеси, США, случайно удалось получить светодиоды, которые светят белым светом. Это открытие может привести к тому, что обычные лампы накаливания станут ненужными, пишет интернет-издание LiveScience.

Майкл Бауэрс (Michael Bowers) получил неожиданные результаты, когда работал над получением так называемых "квантовых точек". Это полупроводниковые кристаллы размером не более нескольких нанометров, которые обладают дискретными уровнями энергии и поэтому под воздействием излучения ведут себя как отдельные атомы или молекулы.

Известно, что возбужденный (например, светом лазера) атом при определенных условиях начинает излучать сам, и такое излучение называют флуоресценцией. Ее спектр обычно не совпадает со спектром исходного света, а интенсивность "вторичного" излучения заметно ниже. Квантовых точки, как правило, "возвращают" больше фотонов, чем обычные источники флуоресценции. Чем меньше нанокристалл, тем выше "квантовый выход", то есть отношение числа испущенных фотонов к числу поглощенных.

Бауэрсу удалось получить нанокристаллы, содержащие всего 34 пары атомов. Ученый предполагал, что цвет их флуоресценции будет голубым, как и у большинства квантовых точек. Однако при облучении лазером кристаллы стали светиться ровным белым светом.

Тогда Бауэрс поместил квантовые точки в полиуретановую смесь и покрыл ею голубую светодиодную лампу. При подключении к электросети эта лампа загорелась так же, как и обычная лампа накаливания.

Полученная Бауэрсом лампа белого света из светодиодов светит в два раза ярче и работает в 50 раз дольше, чем обычная 60-ваттная лампочка.

Физики услышали сверхсветовой звук

Американские физики продемонстрировали, что свет можно "перегнать", не нарушая при этом фундаментальных физических принципов. Джоэл Мобли из университета штата Миссисипи поставил эксперимент, где соревноваться со светом должен был звук. Строго говоря, речь при этом идет не о самих звуковых волнах, а об их групповой скорости - формальной математической характеристике, которая показывает, как быстро движется "гребень" волнового пакета.

"Обычные", то есть фазовые, скорости звука (в воздухе) и света отличаются примерно в миллион раз. В эксперименте Мобли, чтобы "ускорить" высокочастотный звук, его пропустили сквозь небольшую емкость с водой, где были взвешены 400 тысяч микроскопических пластиковых сфер. При обегании препятствий происходит дисперсия волн, то есть волны различной частоты замедляются или ускоряются по отдельности. Как выяснилось, благодаря этому их групповая скорость возрастает на пять порядков и становится больше скорости света.

Астронавты NASA спасут землян от астероида

Астронавты Расти Швейцкарт и Эд Лу обратились к NASA с просьбой предотвратить возможную гибель цивилизации в 2036 году, когда траектории Земли и астероида Амофис (2004 MN4) могут пересечься. Для этого ими был учрежден специальный фонд. Ученые считают столкновение маловероятным, однако исключить его полностью не готовы, сообщает CNN.

Опасения связаны с тем, что падение 300-метрового небесного тела на Землю приведет к серьезным катаклизмам. Последствия такого события ученые пробовали оценить еще в конце прошлого столетия. Сам астероид был открыт около года назад, и вскоре выяснилось, что он пройдет весьма близко от Земли в апреле 2029 года. Уточненные расчеты показали, что в этот день планете ничто не угрожает. Однако, по мнению экспертов, сближение с Землей исказит орбиту небесного тела, из-за чего столкновение может произойти, когда оно вернется семь лет спустя.

Как именно изменится траектория, станет ясно не раньше 2029 года: это будет определяться точным расстоянием между телами при первом сближении, а погрешности расчетов пока составляют десятки километров. По этой причине астронавты от имени учрежденного ими фонда требуют установить на астероиде зонд-радиопередатчик, чтобы из его сигналов извлечь максимум информации о космической угрозе. Если опасения подтвердятся, следующим шагом должна стать отправка туда специального снаряда, способного исказить орбиту еще раз.

Навстречу утренней звезде

Европейский зонд Venus Express стартовал к Венере 

9 ноября 2005 года началась первая европейская экспедиция к Венере. С космодрома Байконур стартовала российская ракета-носитель "Союз-ФГ" с межпланетной станцией Venus Express, построенной по заказу Европейского космического агентства (ESA). Эта миссия призвана ответить на многие вопросы, которые возникли во время предыдущих исследований, проведенных советскими и американскими автоматическими аппаратами.

Изначально запуск Venus Express планировался на 26 октября, однако его пришлось перенести по техническим причинам. Перед тем, как установить ракету на стартовый комплекс, специалисты Роскосмоса провели контрольную проверку и обнаружили неполадки в головной части. Позднее выяснилось, что в разгонном блоке "Фрегат" была нарушена электровакуумная теплоизоляция. Устранив неполадки, российские специалисты успели попасть в астрономическое "окно" между 26 октября и 26 ноября. В этот период Венера приближается к Земле на минимальное расстояние.

Venus Express стартовал в 09:33 по местному времени. Аппарат был успешно выведен сначала на земную орбиту, а затем на межпланетную траекторию. Зонд сориентировался по отношению к Солнцу и раскрыл солнечные панели. Примерно через два часа после старта европейский центр управления полетами в немецком Дармштадте установил связь со станцией. В ESA сообщили, что все бортовые системы аппарата сработали в штатном режиме.

Venus Express фактически является близнецом аппарата Mars Express, который стартовал с Байконура в июне 2003 года и достиг Красной планеты примерно через шесть месяцев. Европейская миссия на Марс оказалась успешной лишь наполовину: марсоход Beagle 2 к огромному разочарованию ученых и инженеров потерялся во время спуска на поверхность планеты. С другой стороны, сама космическая станция продолжает работать до сих пор, отправляя на Землю массу ценной информации.

Опыт, полученный за время работы над Mars Express, позволил сэкономить время и деньги на подготовку полета к Венере. Venus Express построили примерно за четыре года, потратив на проект скромную сумму в 200 миллионов евро. Главным подрядчиком стала корпорация EADS Astrium, изотовившая станцию совместно с еще 25 компаниями и предприятиями из 14 стран мира. В числе участников проекта оказались российский Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс", НПО имени Лавочкина и Конструкторское бюро общего машиностроения.

Несмотря на сходство конструкций, Venus Express имеет ряд отличительных особенностей в сравнении со своим марсианским собратом. Прежде всего, разработчики учитывали огромные различия в температурных условиях, существующих в атмосфере Марса и Венеры. Если аппарату Mars Express необходимо удерживать тепло, чтобы обеспечить нормальную работу оборудования, то Venus Express придется активно избавляться от этого тепла. Система теплоизоляции была полностью изменена при подготовке миссии на Венеру.

Что касается оборудования, то значительная его часть досталась Venus Express в наследство от Mars Express и космического аппарата Rosetta, который стартовал к комете Чурюмова-Герасименко. Из семи научных инструментов на борту Venus Express специально для изучения Венеры были созданы только два. На станции установлены несколько спектрометров, которым предстоит измерить атмосферную температуру и исследовать венерианские облака на разных высотах, а также изучить температурную динамику на поверхности планеты, чтобы проверить предположения о вулканической активности на Венере. Специальная камера, которой оборудован зонд, должна заглянуть в так называемые "инфракрасные окна" - небольшие просветы в венерианской атмосфере, обнаруженные в 1990 году космическим аппаратом Galileo по пути к Юпитеру.

Главная загадка, в разрешении которой ученые надеются продвинуться с помощью Venus Express, заключается в том, почему планета, очень похожая на Землю по возрасту, размеру и массе, имеет совершенно иную историю. Венера обладает необыкновенно плотной атмосферой, а климатические условия на поверхности планеты разительно отличаются от земных. Толстый слой облаков оказывает колоссальное давление и вызывает мощный парниковый эффект, в результате которого поверхность Венеры раскаляется до температуры около 450 градусов Цельсия. Атмосфера Венеры находится в постоянном движении - на поверхности планеты постоянно дуют ветры, скорость которых превышает скорость земных ураганов.

Как заявил директор научных программ ESA Дэвид Саутвуд (David Southwood), Европейское космическое агентство намерено "завершить предварительное исследование наших ближайших планетарных соседей, отправив миссию BepiColombo к Меркурию в 2013 году". По словам Саутвуда, предыдущие проекты ESA - полеты Mars Express к Красной планете и SMART-1 к Луне - намного превзошли ожидания ученых. Первые результаты миссии Venus Express начнут поступать в апреле 2006 года, когда зонд выйдет на полярную эллиптическую орбиту Венеры, преодолев более 41 миллиона километров. Станция должна проработать на орбите как минимум 486 земных дней, что равняется двум венерианским суткам. В ESA рассчитывают, что миссию можно будет продлить вдвое.

Spitzer сфотографировал первые звезды

Космический телескоп Spitzer зарегистрировал излучение старейших звезд, сообщает New Scientist. Эти объекты появились вскоре после Большого Взрыва и уже успели исчезнуть. Астрономы считают, что когда уловленные телескопом фотоны только начинали свое путешествие, Вселенной было всего 100 миллионов лет, а ее нынешний возраст равен 13,7 миллиардам.

Ученые не готовы утверждать, что различили на инфракрасном снимке сами звезды: на расстоянии в 13 миллиардов световых лет свет каждой из них по отдельности слишком слаб. Зафиксированное излучение называют фоновым - оно складывается из множества однотипных волн, испущенных разными источниками. Широко известен другой пример таких сигналов - фоновое радиоизлучение, которое обязано своим происхождением рассеянному веществу, предшествовавшему и звездам, и галактикам. До сих пор оно считалось единственным источником сведений о раннем космосе.

Первые выводы об источниках излучения уже сделаны: большинство из них "вспыхнуло" одновременно. Известно, что "цвет" звезды позволяет оценить ее массу и возраст. Если бы эти характеристики сильно различались, сигнал выглядел бы более размытым. Почти все первые звезды были примерно в 100 раз тяжелее Солнца и образовались из гелия, водорода и лития. Все остальные элементы в космосе были синтезированы ими в процессе старения.

Полет на Луну будет сложнее полета на Марс

Безопасно приземлиться на Луне не удастся из-за отсутствия точных карт, считают американские ученые. Несмотря на то, что на поверхности ближайшего небесного тела уже несколько раз побывали люди, она изучена заметно хуже, чем поверхность Марса, сообщает New Scientist.

По словам исследователей из Массачусетского технологического института (MIT), первые полеты на Луну состоялись в условиях холодной войны, и тогда о степени риска не задумывался практически никто. Напротив, высадка аппаратов Spirit и Opportunity на поверхность Марса была спланирована более тщательно: этому предшествовало длительное изучение рельефа с помощью спутников. Ученые считают, что Mars Global Surveyor, Mars Express и другие зонды обследовали соседнюю планету с точностью до отдельных трещин и валунов размером несколько метров, а подобными сведениями о лунных ландшафтах космические агентства пока не располагают.

Большая часть спутниковых фотографий Луны была получена в 1960-1970-е советскими и американскими аппаратами, у которых еще не могло быть сенсоров с достаточно высоким разрешением, а затем лунная программа была свернута обеими странами.

В США запатентовали антигравитацию

Патент на вечный двигатель для космических кораблей, основанный на антигравитации, выдали изобретателю Борису Вольфсону из американского штата Индиана. По словам Вольфсона, он научился искажать пространственно-временной континуум с помощью сверхпроводников. Об этом сообщает National Geographic.

Известно, что в 1911 году Патентное бюро США (USPTO) из-за большого количества заявок ввело на проекты вечных двигателей дополнительное ограничение. Чтобы патент был выдан, образец устройства должен проработать в помещении бюро не менее месяца. Позже это постановление отменили, но в 1990 году, после судебного разбирательства с одним из изобретателей, подобные заявки решили не принимать совсем.

В Американском физическом обществе считают, что нагрузка на USPTO сильно возросла, и его сотрудники не всегда справляются с избытком информации. При этом, замечают физики, эксперты не обращают внимание на то, что отдельные патенты не согласуются с элементарными физическими законами. "Мы не готовы обсуждать отдельные патенты", - заявил представитель патентного бюро.

Математики выявили у Моста Тысячелетия тягу к саморазрушению

Лондонский Мост Тысячелетия могли разрушить 160 пешеходов, сообщает BBC. Для этого им следовало "идти в ногу", шагая с заранее известной частотой. Согласно выводам профессора Стивена Строгаца, вероятность такого события была бы мала, если бы мост не "подсказывал" нужную частоту сам.

Механизм, предложенный Строгацем, выглядит так: случайно "в ногу" начинают идти несколько человек, так что колебания моста становятся ощутимыми. Остальные непроизвольно воспринимают их как "ритмообразующие" и поэтому шагают синхронно с остальными. Ученый-математик из Корнуэльского университета, по его собственным словам, позаимствовал методику у биологов, которые похожим образом объясняют коллективное поведение насекомых и даже отдельных клеток.

Известно, что у жестких вытянутых конструкций, как и у обычной струны, есть собственные частоты колебаний. Архитекторы знают, что явление резонанса (то есть совпадения собственной частоты с частотой внешнего воздействия) может привести к катастрофическим последствиям. По этой причине в 1905 году рухнул Египетский мост в Санкт-Петербурге, когда по нему проходил конный эскадрон, а в 1940 - разрушился Такомский мост в США.

У Плутона нашли два дополнительных спутника

Группа астрономов NASA обнаружила два новых спутника Плутона на снимках, сделанных космическим телескопом Hubble. Согласно пресс-релизу космического агентства, два небольших тела, в пять тысяч раз менее ярких, чем сама планета, обращаются на расстоянии около 43 тысяч километров от нее. О размерах и массе небесных тел пока не сообщается.

По словам Алана Стерна, который вместе с Холом Вивером руководил работой исследователей, сведения о новых спутниках Плутона могут понадобиться для моделирования пояса Койпера, или "второго астероидного пояса", внутри которого находится планета.Спутники все еще никак не названы. Результаты наблюдений перепроверят в феврале следующего года, и только после этого телам смогут дать предлагаемые названия - S/2005 P1 и S/2005 P2.

В Китае нашли доисторическую обсерваторию

Древняя обсерватория, найденная китайскими археологами, может претендовать на звание старейшей в мире, сообщает агентство Xinhua. Около четырех тысяч лет назад она помогала определять смену времен года с точностью до суток.

Основу обсерватории составляли полукруглые земляные валы диаметром 40 и 60 метров. Предполагается, что на внутреннем валу были расположены 13 колонн, через просветы между которыми наблюдали восход Солнца. Археологи попробовали воспроизвести наблюдения четырехтысячелетней давности и убедились, что отклонения от современного календаря минимальны.

Марсоходы не увидят солнечного затмения

29 октября расстояние между Марсом и Землей будет наименьшим за последние два года, сообщает ABC News. Приблизившись к Земле на 69 миллионов километров, соседняя планета будет видна как небольшой яркий диск, диаметр которого всего в 90 раз меньше, чем у полной луны.

Поскольку в этот момент Солнце, Земля и Марс будут находиться на одной прямой, такие сближения называют противостояниями. С Марса наша планета будет видна как черный диск на фоне Солнца, но не сможет его заслонить целиком. Противостояния повторяются с интервалом в 26 месяцев, а каждое седьмое из них называют "великим", поскольку дистанция между планетами особенно мала. Последний раз это случилось 29 августа 2003 года, причем тогда расстояние было минимальным за последние 60 тысяч лет.

NASA недовольно конструкторами космических лифтов

Сконструировать космический лифт пока невозможно, считают эксперты NASA. Как сообщает New Scientist, никому из участников открытого конкурса, объявленного космическим ведомством в марте этого года, решили не присуждать премий. Исследователи должны были создать прочное и легкое волокно, по которому лифт мог бы подниматься, и научить его подпитываться энергией извне.

Экспериментальный тур провели 23 октября в исследовательском центре NASA AMES. Свои проекты представили 10 групп ученых, семь из которых занимались первой задачей и три - второй. Согласно выводам жюри, ни одно из волокон не оказалось прочнее образца, имеющегося у NASA, а роботов, которые взбирались по тросу за счет внешних излучателей, признали недостаточно быстрыми.

"Мы были бы удивлены, если бы кто-то из конкурсантов победил с первой попытки - у них было всего шесть месяцев на подготовку", - заметил представитель NASA Джеймс Харрингтон. Новый конкурс проведут через год, причем премии удвоят (они составят по 100 тысяч долларов за каждую задачу), а условия сделают более мягкими. Так, сейчас прототипы лифта должны были питаться энергией предоставленного NASA источника с фиксированным спектральным диапазоном, а в следующем году исследователи сами смогут выбрать, чем - микроволнами или оптическим лазером - удобнее подпитывать робота.

Астрономы научили биологов различать китовых акул

Астрономический инструментарий оказался востребован биологами, которые отслеживают перемещения китовых акул. Как сообщает New Scientist, австралийские исследователи воспользовались программой, написанной голландским астрономом для поиска новых объектов на звездном небе.

У каждой китовой акулы - свой узор кожи, и на фотографиях этих животных можно отличить друг от друга. Однако процедура идентификации, которую проделывали вручную, раньше была довольно утомительной.

Распознавание "узоров" - проблема, с которой часто сталкиваются астрономы-наблюдатели: чтобы обнаружить, например, очередную комету на снимке, нужно быть уверенным, что на этом участке неба прежде не было туманного пятна. Программа, составленная Жисом Нелемансом из университета Радбауда, должна была избавить астрономов от непосредственной сверки старых снимков с новыми. Для этого программа обращалась к библиотеке "узоров", каждый из которых образован небольшой группой звезд, и пыталась составить старое изображение из знакомых фрагментов.

Чтобы сделать программу пригодной для биологических изысканий, ее пришлось незначительно видоизменить. Дело в том, что, в отличие от участков неба, участки кожи акулы обычно оказываются перед фотографом в разных ракурсах. Тем не менее после замены астрофотографий на снимки из базы данных ECOCEAN программа научилась различать рыб. По словам биологов, при этом только 10 процентов ответов оказываются ошибочными.