Hari ini kita menjemput pembaca kita untuk melihat masa depan. Kami akan memberitahu anda mengenai eksperimen saintifik yang mungkin mengubah kehidupan kita menjadi lebih baik dalam beberapa dekad akan datang. Tidak lama lagi kita akan dapat menikmati hasil penyelidikan ilmiah ini.
Penanaman kerepek ke dalam tubuh manusia
Peranti ini dicipta di Pusat Penyelidikan NASA di California. Ia adalah nanotube karbon yang boleh ditanam di bawah kulit.
Bayangkan mikrokapsul "pintar", dijahit ke dalam tubuh manusia, yang menyuntik ubat yang penting bagi seseorang ke dalam darah pada waktu yang tepat dan dalam dos yang tepat. Penyesuaian seperti itu dapat menyelamatkan ratusan ribu orang sakit yang selalu perlu minum ubat. Sebagai contoh, jika sel-sel pulau Langerhans dari pankreas, yang biasanya menghasilkan insulin, diletakkan di dalam nanotube, sel-sel tersebut dapat digunakan untuk mengobati diabetes.
Salah satu modifikasi peranti sedemikian dirancang untuk ditanamkan ke angkasawan. Ideanya adalah bahawa nanotube mengandungi bahan biologi (sel hidup) yang bertindak balas, misalnya, terhadap peningkatan radiasi dari suar matahari dan melepaskan ubat yang melindungi tubuh angkasawan. Sel-sel di dalam nanotube dapat direkayasa secara genetik untuk menghasilkan bahan yang diperlukan sebagai tindak balas terhadap perubahan persekitaran.
Melindungi seseorang dari sinaran, misalnya, protein G-CSF - bahan yang sudah digunakan dalam radioterapi pesakit barah. Nanotube karbon mesti mempunyai liang yang membolehkan sel tumbuh dan membahagi, dan ubat dilepaskan ke inang. Kapsul kini diuji pada haiwan. Tetapi dalam masa terdekat, saintis akan beralih ke eksperimen sukarelawan.
Video promosi:
Mesin yang menyerap karbon dioksida dari atmosfera
Perubahan iklim yang akan datang di planet ini telah lama dibincangkan di semua lapisan masyarakat. Penyebab utama pemanasan global adalah karbon dioksida, yang dihasilkan dalam jumlah besar oleh kilang industri dan sistem pengangkutan di seluruh dunia. Syarikat Kanada Carbon Engineering berharap dapat membuat perbezaan dengan mengeluarkan gas ini secara kimia dari atmosfera. Peranti yang dicipta oleh pakar syarikat, boleh menyedut udara dan menyebarkannya melalui larutan hidroksida. Hasilnya, karbon dioksida berubah menjadi sedimen karbon pepejal - karbon dioksida. Dan ia sudah dapat digunakan untuk keperluan industri atau hanya dikuburkan di tanah.
Mesin ini diuji tahun lalu dan berjalan selama 500 jam, berjaya mengeluarkan karbon dioksida dari udara. Eksperimen seterusnya akan berlangsung selama beberapa ribu jam. Jurutera berminat bagaimana peranti akan bertindak balas terhadap keadaan cuaca yang berbeza.
Syarikat itu berharap dapat mengembangkan juruterbang komersial pada tahun 2013. Setiap modul peranti akan menyerupai menara penyejuk raksasa loji tenaga nuklear dan dapat mengeluarkan 1 juta tan karbon dioksida dari atmosfer setiap tahun. Peradaban kita menghasilkan 30 bilion tan gas ini setiap tahun, iaitu, diperlukan 30 ribu modul untuk meneutralkan pengaruh manusia sepenuhnya terhadap iklim planet ini.
Menyelesaikan masalah superkonduktor
Superkonduktor adalah masa depan penghantaran dan penyimpanan elektrik. Bahan-bahan ini mempunyai rintangan yang sangat rendah, hampir sifar. Mereka dapat digunakan untuk membuat kabel dan bateri untuk sistem kuasa. Tetapi masalahnya adalah bahawa semua superkonduktor yang diketahui sekarang hanya pada suhu yang sangat rendah: kurang dari - 163 ° C. Oleh itu, mereka mesti disejukkan dan dilindungi dengan baik, yang dengan sendirinya sangat mahal. Diperlukan untuk mencari bahan yang superkonduktif pada suhu yang lebih tinggi. Dan ini sudah ada dalam kompetensi fizik kuantum dan undang-undangnya yang kompleks mengenai tingkah laku zarah subatom. Penyelesaian untuk masalah itu adalah di luar kekuatan komputer moden. Tetapi para saintis di Institut Piawaian dan Teknologi Nasional AS telah mengembangkan "stimulator kuantum" - sistem komputer yangyang akan membantu penyelidik merancang dan merangsang interaksi antara zarah kuantum dan hanya membaca maklumat mengenai hasil interaksi ini. Oleh itu, adalah mungkin untuk membandingkan superkonduktor yang diketahui dengan bahan lain dan mencari yang sesuai di antaranya.
Penciptaan model gabungan semua undang-undang dan fenomena dalam fizik
Model Piawai Fizik Partikel pada masa ini merupakan sistem terbaik untuk memahami tingkah laku zarah subatom jirim. Namun, ia tidak dapat menjelaskan fenomena graviti dan pengembangan Alam Semesta, yang berlaku pada kelajuan yang semakin meningkat. Penciptaan model tunggal yang akan merangkumi semua fenomena fizikal yang diketahui di alam semula jadi akan menjadi kejayaan dalam sains, setanding dengan pengembangan teori kuantum. Berdasarkan teori kuantum, laser, peranti mikroelektronik, jam ultra-tepat sekarang berfungsi, kod yang tidak dapat dipecahkan telah dibuat, iaitu banyak perkara yang bahkan tidak dipikirkan hingga teori itu dirumuskan.
Bagaimana realiti di sekitar kita dapat menyimpang dari ramalan model standard? Jawapannya akan muncul setelah eksperimen dijalankan di Large Hadron Collider - pemecut zarah gergasi. Dia bekerja dengan tenaga yang hebat. terdapat perlanggaran zarah - proton. Perlanggaran elektron dan positron akan lebih menjanjikan, kerana dalam eksperimen ini seseorang dapat mengatur dan mengubah tenaga setiap perlanggaran dan mempelajari keadaan akhir yang lebih sederhana. Tetapi zarah-zarah ini tidak dapat dipercepat dalam lingkaran, kerana dalam hal ini mereka akan memberikan tenaga mereka ke semua arah. Fenomena ini dikenali sebagai sinaran sinkron. Penyelesaiannya terletak di permukaan: anda perlu mempercepatnya dalam garis lurus menggunakan pemecut linier. Tepatnya struktur seperti itu dirancang untuk dibangun dalam waktu dekat. Panjangnya akan 50 kilometer. Ia boleh dibina di Jepun,Amerika, Switzerland atau Rusia.
Penyakit Alzheimer pada hidangan petri
Kini terdapat 26 juta orang dengan penyakit Alzheimer di dunia. Ini lebih banyak daripada jumlah penduduk di seluruh Australia. Terdapat 800,000 pesakit seperti itu di UK. Angka ini dijangka meningkat dua kali ganda pada tahun 2050. Punca penyakit ini masih belum diketahui dan tidak ada rawatan yang berkesan. Pesakit hanya dapat meningkatkan kualiti hidup mereka. Untuk mengkaji penyakit ini, diperlukan sampel tisu otak orang yang masih hidup, tetapi dengan alasan yang jelas mustahil untuk mendapatkannya. Dan dalam kes ini, tidak ada gunanya bereksperimen pada haiwan, kerana hanya orang yang terdedah kepada penyakit ini. Oleh itu, sukar untuk menilai secara berlebihan kepentingan kerja dua kumpulan penyelidik bebas dari University of Cambridge dan California. Mereka dapat menumbuhkan sel otak di makmal dan memerhatikan perkembangan penyakit Alzheimer tepat di piring petri. Berjaya mengetahuinyabahawa penyakit ini bermula dengan pengumpulan kelainan sel kecil secara beransur-ansur. Para saintis mengambil sel kulit dari pesakit di mana keluarganya ada pesakit, dari mana mereka menerima sel induk yang dapat berubah menjadi sel lain, misalnya, sel otak. Mereka mengkaji kesan pelbagai bahan untuk mencari kaedah untuk menghentikan perkembangan penyakit ini. Para penyelidik berharap kejayaan projek ini dapat disiapkan dalam tiga hingga lima tahun akan datang.
Mencari tamadun luar angkasa
Sejak tahun 1995, ketika bintang pertama yang mirip dengan Matahari dengan planet-planet di sekitarnya - 51 Pegasi dan planetnya Bellerophon - ditemui, para astrofisikawan mula mempelajari sekitar 760 planet untuk keberadaan peradaban pada mereka. Ternyata planet-planet ini, yang berada pada jarak yang sama dari matahari mereka dengan Bumi dari bintang mereka, menerima cahaya dan haba yang jauh lebih sedikit dari mereka.
Ahli astrofizik dan profesor di University of Colorado Webster Cash mencadangkan peranti "redup bintang" - kapal angkasa khas yang dapat menyekat cahaya dari bintang, yang memungkinkan instrumen teleskop yang sensitif untuk mempelajari planet mana pun. Ini akan memungkinkan pemeriksaan spektroskopi cahaya dari planet-planet ini untuk menentukan komposisi kimianya dan kehadiran atau ketiadaan atmosfera. Anda juga dapat mengetahui sama ada terdapat wap air di sekitar planet. Biomarker utama, iaitu, zat yang bercakap mengenai kehadiran kehidupan, adalah oksigen. Inilah yang cuba dicari oleh penyelidik.
Pembangunan enjin baru untuk kapal angkasa
Melancarkan kapal angkasa ke orbit Bumi adalah tugas yang agak sukar. Dalam kes ini, kelajuan kapal angkasa mestilah 25 kali ganda dari kelajuan suara. Ini memerlukan kapal multi-tahap dengan sejumlah besar bahan bakar di kapal, yang, jika tidak sengaja meletup, akan menyerupai letupan bom nuklear kecil. Selain bahaya ini, terdapat juga masalah kewangan. Penerbangan seperti itu berharga puluhan ribu dolar per kilogram kargo di roket. Tetapi keadaan ini tidak lama lagi dapat diubah.
Reaction Engines syarikat Britain telah merancang kapal angkasa tanpa pemandu Skylon yang boleh digunakan semula, tanpa kekurangan di atas. Kunci kejayaan projek ini adalah pembangunan enjin ruang SABER sistem yang sama sekali baru yang dapat beroperasi dalam dua mod: enjin jet (turbin gas) dan mesin roket.
Bahan bakar utama untuk itu adalah hidrogen, dan oksigen adalah agen pengoksidaan. Semasa lepas landas dan mendarat, oksigen akan memasuki mesin secara langsung dari atmosfera. Dan setelah masuk ke ruang angkasa, tangki dalaman dengan pengoksidaan akan mula berfungsi. Komponen utama enjin baru kini telah dibuat dan sedang disiapkan untuk ujian yang luas. Sekiranya kejayaan dan pelaksanaan projek, kos melancarkan kapal angkasa ke orbit Bumi akan menurun sebanyak 15-50 kali. Jisim muatan maksimum yang dapat disampaikan Skylon ke angkasa ialah 12-15 tan untuk ketinggian 300 kilometer dan 9.5-10.5 tan untuk ketinggian 460 kilometer.
Tumbuh "gandum super"
Untuk memberi makan penduduk Bumi, diperlukan tanah pertanian dengan luas seluas Amerika Selatan. Para saintis berusaha mencari cara yang lebih cekap untuk mendapatkan makanan. Pakar dari Wheat Yield Consortium percaya bahawa salah satu cara untuk mengatasi masalah ini adalah dengan mengembangkan "gandum super", kilang yang diubahsuai untuk menghasilkan biomas yang lebih banyak dimakan. Matlamat pembangunan adalah untuk meningkatkan hasil sebanyak 50% selama 25 tahun. Tetapi bagaimana? Dengan meningkatkan kecekapan fotosintesis. Fotosintesis adalah proses dalam tanaman untuk pembentukan bahan organik dari karbon dioksida dan air dalam cahaya dengan penyertaan pigmen fotosintetik (klorofil dalam tumbuhan, bakterioklorofil dan bakteriorhodopsin dalam bakteria). Ia dirancang untuk meningkatkan kecekapan proses ini dengan mempengaruhi salah satu enzim,yang bertanggungjawab untuk fotosintesis tahap pertama - fiksasi karbon. Di sini anda boleh menggunakan kaedah biokimia dan genetik. Projek ini masih kurang dibiayai, tetapi percubaan pertama sudah bermula di Mexico.
Penciptaan loji tenaga nuklear yang selamat
Pada tahun 1954, loji tenaga nuklear pertama di dunia dibina di Obninsk. Tenaga nuklear sejak itu dianggap sebagai sumber tenaga yang tidak habis-habisnya untuk masa depan. Namun, setelah peristiwa terkenal di Chernobyl dan di Fukushima, menjadi jelas bahawa loji kuasa tersebut menimbulkan bahaya besar. Sehubungan dengan masalah ini, sebuah projek bernama ITER (ITER) sedang dikembangkan - reaktor termonuklear terbesar di dunia, yang kini sedang dibina di Perancis dengan usaha bersama Kesatuan Eropah, India, China, Korea Selatan, Rusia, Amerika Syarikat dan Jepun. Reaktor termonuklear jauh lebih selamat daripada reaktor nuklear dari segi radiasi. Jumlah bahan radioaktif yang digunakan di dalamnya agak kecil. Tenaga yang dapat dibebaskan akibat kemalangan juga kecil dan tidak boleh menyebabkan kerosakan reaktor. Reka bentuk reaktor sedemikian rupa sehingga terdapat halangan semula jadi di dalamnya,mencegah penyebaran bahan radioaktif. Walaupun begitu, semasa merancang ITER, banyak perhatian diberikan kepada keselamatan radiasi - baik semasa operasi normal dan semasa kemungkinan kemalangan. Tenaga di dalamnya akan dihasilkan oleh penyatuan inti deuterium dan tritium (isotop hidrogen dengan neutron tambahan). Bahan bakar ini selamat kerana tidak ada reaksi berantai ketika menggunakannya. Akibatnya, tidak berlaku pencemaran radioaktif jangka panjang. Lebih-lebih lagi, terdapat banyak deuterium dalam air laut, dan tritium mudah diperoleh dari litium. Tenaga di dalamnya akan dihasilkan oleh penyatuan inti deuterium dan tritium (isotop hidrogen dengan neutron tambahan). Bahan bakar ini selamat kerana tidak ada reaksi berantai ketika menggunakannya. Akibatnya, tidak berlaku pencemaran radioaktif jangka panjang. Lebih-lebih lagi, terdapat banyak deuterium dalam air laut, dan tritium mudah diperoleh dari litium. Tenaga di dalamnya akan dihasilkan oleh penyatuan inti deuterium dan tritium (isotop hidrogen dengan neutron tambahan). Bahan bakar ini selamat kerana tidak ada reaksi berantai ketika menggunakannya. Akibatnya, tidak berlaku pencemaran radioaktif jangka panjang. Lebih-lebih lagi, terdapat banyak deuterium dalam air laut, dan tritium mudah diperoleh dari litium.
Mesin yang dapat mengedit DNA
Kemungkinan mengubah DNA manusia telah lama mempengaruhi pemikiran para saintis dan doktor di seluruh dunia. Sejak diketahui tentang ketergantungan berbagai penyakit pada urutan genom organisma hidup, banyak kajian genetik, kejuruteraan genetik dan biokimia telah dilakukan untuk mengembangkan kaedah perawatan dengan menggunakan perubahan dalam DNA. Permulaan banyak penemuan dalam biologi dikaitkan dengan bakteria. Ini adalah makhluk yang agak sederhana, di mana banyak proses asas yang berlaku di dalam tubuh manusia diwakili. Kini, dengan bantuan mereka, sintesis industri ubat-ubatan sedang dijalankan. Agar mikroba dapat melayani seseorang dengan cara yang dia perlukan, para saintis telah belajar membuat perubahan yang sesuai dalam DNA mereka. Walau bagaimanapun, eksperimen sedemikian memerlukan banyak masa, usaha dan perbelanjaan dan tidak selalu berjaya.
Dalam waktu dekat, syarikat Amerika LS9 akan menyediakan penduduk dengan bahan bakar, ubat-ubatan dan, mungkin, bahkan makanan yang murah. Semua ini akan dihasilkan dalam bioreaktor berdasarkan bahan mentah yang murah - pelbagai sisa organik, serpihan kayu dan sebagainya. Salah seorang pemimpin projek, George Church, bersama dengan rakan-rakannya, mengembangkan pendekatan baru untuk mendapatkan mikroorganisma dengan sifat yang diperlukan. Teknologi baru disebut MAGE (Kejuruteraan genom automatik multipleks), iaitu, "kejuruteraan genom automatik berganda". Ini didasarkan pada perangkat baru yang mungkin disebut "mesin evolusi".
Ia membolehkan anda membuat 50 perubahan DNA bakteria pada masa yang sama, iaitu untuk memeriksa 50 varian dalam satu eksperimen. Dan apabila pilihannya sangat bagus, lebih mudah dan cepat untuk mencari apa yang anda perlukan. Para saintis kini mencari mikroba "bahan bakar" yang akan mensintesis pelbagai campuran hidrokarbon, serupa dalam komposisi dengan bahan bakar automotif. Kemudahan percubaan pertama dilancarkan tahun lalu di San Francisco, dan ia telah menggunakan ahli kimia bakteria generasi pertama. Dari tebu, mereka menghasilkan beratus-ratus gelen biofuel seminggu. Bahan bakar ini jernih dan memenuhi standard antarabangsa.
Pengarang pengembangan percaya bahawa prinsip evolusi yang dipercepat dalam mesin akan memungkinkan untuk mendapatkan bakteria yang diubah suai yang akan mensintesis sejumlah besar nutrien murah dan pelbagai ubat.
Eksekutif projek LS9 Bill Haywood optimis: "Kami akan menyembuhkan dunia." Saya benar-benar mahu mempercayai bahawa ia akan berlaku.
Majalah: Rahsia abad ke-20 №41. Pengarang: Irina Bakhlanova
