Danas pozivamo naše čitatelje da gledaju u budućnost. Reći ćemo vam o znanstvenim eksperimentima koji bi nam mogli promijeniti život na bolje u narednim desetljećima. Uskoro ćemo moći uživati u plodovima ovog znanstvenog istraživanja.
Ugradnja čipsa u ljudsko tijelo
Ovaj je uređaj izumio u NASA-ovom istraživačkom centru u Kaliforniji. To je ugljikova nanocjevčica koja se može implantirati ispod kože.
Zamislite "pametnu" mikrokapsulu ušivenu u ljudsko tijelo koja ubrizgava lijek od vitalne važnosti za pojedinca u krv u pravo vrijeme i u pravim dozama. Takva prilagodba može spasiti stotine tisuća bolesnih koji trebaju stalno uzimati lijekove. Na primjer, ako se stanice otočića Langerhansa iz gušterače, koje inače proizvode inzulin, stave u nanocjevčice, one se mogu koristiti za liječenje dijabetesa.
Planira se jedna od modifikacija takvog uređaja koja bi se trebala ugraditi u astronaute. Ideja je da nanocjevčice sadrže biološki materijal (žive stanice) koji reagira, na primjer, na povećanje zračenja iz sunčevih zraka i oslobađa lijek koji štiti tijelo astronauta. Stanice nanocjevčica mogu se genetski konstruirati za proizvodnju potrebnih tvari kao odgovor na promjene u okolini.
Zaštititi osobu od zračenja može, na primjer, protein G-CSF - tvar koja se već koristi u radioterapiji pacijenata s karcinomom. Ugljične nanocjevčice moraju imati pore koje omogućuju stanicama da rastu i dijele, a lijekovi se oslobađaju u domaćina. Kapsule se sada testiraju na životinjama. No, u skoroj budućnosti znanstvenici će prijeći na eksperimente na volonterima.
Promotivni video:
Strojevi koji apsorbiraju ugljični dioksid iz atmosfere
O nadolazećim klimatskim promjenama na planeti dugo se raspravljalo na svim razinama društva. Glavni uzrok globalnog zagrijavanja je ugljični dioksid koji se u ogromnim količinama proizvodi u industrijskim postrojenjima i prometnim sustavima širom svijeta. Kanadska tvrtka Carbon Engineering nada se da će napraviti promjenu kemijskim izvlačenjem ovog plina iz atmosfere. Uređaj, koji su izmislili stručnjaci tvrtke, može usisati zrak i proći ga kroz otopinu hidroksida. Kao rezultat toga, ugljični dioksid pretvara se u čvrsti ugljični sediment - ugljični dioksid. A već se može koristiti u industrijske svrhe ili jednostavno zakopati u zemlju.
Ovaj je stroj testiran prošle godine i radio je 500 sati, uspješno izvlačeći ugljični dioksid iz zraka. Sljedeći će eksperiment trajati nekoliko tisuća sati. Inženjere zanima kako će uređaj reagirati na različite vremenske uvjete.
Tvrtka se nada da će razviti komercijalni pilot u 2013. godini. Svaki od modula uređaja nalikovat će divovskom rashladnom tornju nuklearne elektrane i moći će godišnje iz atmosfere izlučiti 1 milijun tona ugljičnog dioksida. Naša civilizacija godišnje proizvede 30 milijardi tona tog plina, odnosno trebat će 30 tisuća modula da u potpunosti neutralizira utjecaj čovječanstva na klimu planete.
Rješavanje problema superprovodnika
Superprovodnici su budućnost prijenosa i skladištenja električne energije. Ovi materijali imaju vrlo nizak, gotovo nulti otpor. Mogu se koristiti za izradu kablova i baterija za elektroenergetske sustave. No problem je što su svi trenutno poznati superprevodnici takvi samo pri vrlo niskim temperaturama: nižim od - 163 ° C. Stoga se moraju ohladiti i dobro izolirati, što je samo po sebi vrlo skupo. Potrebno je pronaći materijale koji su superprovodni pri višim temperaturama. A to je već u nadležnosti kvantne fizike i njezinih složenih zakona koji se tiču ponašanja subatomskih čestica. Rješenje problema je izvan snage modernih računala. No, znanstvenici s američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju razvili su "kvantni stimulator" - računalni sustav kojišto će pomoći istraživačima da planiraju i potaknu interakcije između kvantnih čestica i jednostavno pročitaju informacije o rezultatima tih interakcija. Tako će biti moguće usporediti poznate supravodiče s drugim materijalima i potražiti odgovarajući među njima.
Stvaranje jedinstvenog modela svih zakona i pojava u fizici
Standardni model fizike čestica trenutno je najbolji sustav za razumijevanje ponašanja subatomskih čestica materije. Međutim, ne može objasniti pojave gravitacije i širenja svemira koji se događaju sve većom brzinom. Stvaranje jedinstvenog modela koji će obuhvatiti sve poznate fizičke pojave u prirodi bit će strelovit proboj u znanosti, usporediv s razvojem kvantne teorije. Laseri, mikroelektronski uređaji, ultra precizni satovi sada rade na temelju kvantne teorije, stvoreni su nepovratni kodovi, odnosno mnoge stvari o kojima se uopće nije razmišljalo dok se teorija ne formulira.
Kako stvarnost oko nas može odstupiti od predviđanja standardnog modela? Odgovor će se pojaviti nakon eksperimenata provedenih na Velikom hadronskom sudaraču - ogromnom akceleratoru čestica. Radi s velikim energijama. dolazi do sudara čestica - protona. Sudar elektrona i pozitrona bit će obećavajući, jer se u ovom eksperimentu može postaviti i promijeniti energija svakog sudara i proučiti jednostavnija završna stanja. Ali te se čestice ne mogu ubrzati u krugu, jer će u tom slučaju dati energiju u svim smjerovima. Ovaj fenomen poznat je kao sinhrotronsko zračenje. Rješenje leži na površini: morate ih ubrzati ravnom linijom pomoću linearnog akceleratora. Upravo se takva građevina planira izgraditi u skoroj budućnosti. Njegova dužina bit će 50 kilometara. Može se graditi u Japanu,Amerika, Švicarska ili Rusija.
Alzheimerova bolest na petrijevim posudama
Trenutno u svijetu živi 26 milijuna ljudi s Alzheimerovom bolešću. Ovo je više od stanovništva cijele Australije. U Velikoj Britaniji ima 800 000 takvih pacijenata. Očekuje se da će se taj broj udvostručiti do 2050. godine. Uzrok bolesti još uvijek nije poznat i ne postoji učinkovit tretman. Pacijenti mogu samo neznatno poboljšati svoju kvalitetu života. Za proučavanje bolesti potrebni su uzorci moždanog tkiva žive osobe, ali iz očitih razloga nemoguće ih je dobiti. I u ovom je slučaju beskorisno eksperimentirati na životinjama, jer samo su ljudi osjetljivi na ovu bolest. Stoga je teško precijeniti važnost rada dviju neovisnih skupina istraživača sa Sveučilišta u Cambridgeu i Kaliforniji. U laboratoriju su uspjeli uzgajati moždane stanice i promatrati razvoj Alzheimerove bolesti upravo na petrijevim posudama. Uspjeli smo saznatida bolest započinje postupnim nakupljanjem sitnih staničnih abnormalnosti. Znanstvenici su uzeli stanice kože od pacijenata u čijoj su obitelji bili pacijenti, od kojih su primili matične stanice koje se mogu pretvoriti u bilo koje druge, na primjer, moždane stanice. Oni proučavaju učinak različitih tvari kako bi pronašli sredstva za zaustavljanje razvoja bolesti. Istraživači se nadaju uspješnom završetku projekta u naredne tri do pet godina.
Traži izvanzemaljske civilizacije
Od 1995., kada je otkrivena prva zvijezda slična Suncu s okolnim planetima - 51 Pegasi i njegov planet Bellerophon, astrofizičari su počeli proučavati oko 760 planeta za postojanje civilizacije na njima. Ispada da ovi planeti, koji su na približno istoj udaljenosti od svojih sunca kao i Zemlja od njihove zvijezde, primaju mnogo manje svjetla i topline od njih.
Astrofizičar i profesor sa Sveučilišta u Coloradu Webster Cash predložio je "zvjezdani dimmer" uređaj - posebnu svemirsku letjelicu koja može blokirati svjetlost zvijezde, omogućavajući osjetljivim instrumentima teleskopa da proučavaju bilo koji planet. To će omogućiti spektroskopsko ispitivanje svjetlosti s ovih planeta kako bi se utvrdio njihov kemijski sastav i prisutnost ili odsutnost atmosfere. Također možete saznati postoji li vodena para oko planeta. Ključni biomarker, odnosno tvar koja govori o prisutnosti života, je kisik. To pokušavaju pronaći istraživači.
Razvoj novih motora za svemirske brodove
Postavljanje svemirskog broda u Zemljinu orbitu prilično je težak zadatak. U ovom slučaju, brzina svemirske letjelice mora biti 25 puta veća od brzine zvuka. Za ovo je potrebno višesatno ležište s velikom količinom goriva na brodu, koje će, ako slučajno eksplodira, nalikovati eksploziji male nuklearne bombe. Pored ove opasnosti, postoji i financijski problem. Takav let košta desetke tisuća dolara po kilogramu tereta u raketi. Ali to se stanje može uskoro promijeniti.
Britanska tvrtka Reaction Engines dizajnirala je bespilotnu bespilotnu letjelicu Skylon, koja je lišena gore navedenih nedostataka. Ključ uspjeha ovog projekta je razvoj potpuno novog sustavskog svemirskog motora SABER koji može raditi u dva načina: mlazni (plinska turbina) i raketni motor.
Glavno gorivo za njega je vodik, a kisik je oksidirajuće sredstvo. Tijekom uzlijetanja i slijetanja, kisik će ući u motor izravno iz atmosfere. I nakon što odu u svemir, ući će u unutrašnjost spremnika s oksidatorom. Glavni dijelovi novog motora su sada stvoreni i pripremaju se za opsežna ispitivanja. U slučaju uspjeha i provedbe projekta, cijena lansiranja svemirskog broda u Zemljinu orbitu smanjit će se za 15-50 puta. Maksimalna masa opterećenja koju Skylon može isporučiti u svemir bit će 12-15 tona na nadmorskoj visini od 300 kilometara i 9,5-10,5 tona na nadmorskoj visini od 460 kilometara.
Uzgoj "super pšenice"
Za prehranu stanovništva Zemlje potrebno je poljoprivredno zemljište veličine Južne Amerike. Znanstvenici pokušavaju pronaći efikasnije načine dobivanja hrane. Stručnjaci iz konzorcija pšeničnih prinosa vjeruju da je jedan od načina rješavanja ovog problema uzgoj "super pšenice", modificirane biljke za proizvodnju više jestive biomase. Cilj razvoja je povećati prinose za 50% tijekom 25 godina. Ali kako? Pojačavanjem učinkovitosti fotosinteze. Fotosinteza je proces u biljkama za stvaranje organskih tvari iz ugljičnog dioksida i vode na svjetlu uz sudjelovanje fotosintetskih pigmenata (klorofil u biljkama, bakterioklorofil i bakterijehodopsin u bakterijama). Planira se povećati učinkovitost ovog procesa utjecajem na jedan od enzima,koji je odgovoran za prvu fazu fotosinteze - fiksaciju ugljika. Ovdje možete koristiti i biokemijske i genetske metode. Projekt je još uvijek slabo financiran, ali prvi su eksperimenti već započeli u Meksiku.
Stvaranje sigurnih nuklearnih elektrana
Godine 1954. u Obninsku je izgrađena prva nuklearna elektrana na svijetu. Nuklearna energija otada se smatra nepresušnim izvorom energije za budućnost. Međutim, nakon poznatih događaja u Černobilu i Fukušimi, postalo je jasno da takve elektrane predstavljaju ogromnu opasnost. U vezi s tim problemom razvija se projekt nazvan ITER (ITER) - najveći svjetski termonuklearni reaktor koji se sada gradi u Francuskoj zajedničkim naporima Europske unije, Indije, Kine, Južne Koreje, Rusije, SAD-a i Japana. Termonuklearni reaktor je mnogo sigurniji od nuklearnog reaktora u pogledu zračenja. Količina radioaktivnih tvari u njemu je relativno mala. Energija koja se može osloboditi kao posljedica nesreće je također mala i ne može dovesti do uništenja reaktora. Dizajn reaktora je takav da u njemu postoje prirodne barijere,sprječava širenje radioaktivnih tvari. Ipak, prilikom dizajniranja ITER-a puno se pažnje posvetilo sigurnosti zračenja - i tijekom normalnog rada i tijekom mogućih nesreća. Energija u njemu proizvodit će se fuzijom jezgara deuterija i tricija (izotopi vodika s dodatnim neutronima). Ovo je gorivo sigurno jer kod njega ne postoji lančana reakcija. Kao rezultat toga, ne dolazi do dugotrajnog radioaktivnog onečišćenja. Štoviše, u morskoj vodi ima puno deuterija, a tritij se lako dobiva iz litija. Energija u njemu proizvodit će se fuzijom jezgara deuterija i tricija (izotopi vodika s dodatnim neutronima). Ovo je gorivo sigurno jer kod njega ne postoji lančana reakcija. Kao rezultat toga, ne dolazi do dugotrajnog radioaktivnog onečišćenja. Štoviše, u morskoj vodi ima puno deuterija, a tritij se lako dobiva iz litija. Energija u njemu proizvodit će se fuzijom jezgara deuterija i tricija (izotopi vodika s dodatnim neutronima). Ovo je gorivo sigurno jer kod njega ne postoji lančana reakcija. Kao rezultat toga, ne dolazi do dugotrajnog radioaktivnog onečišćenja. Štoviše, u morskoj vodi ima puno deuterija, a tritij se lako dobiva iz litija.
Strojevi koji mogu uređivati DNK
Mogućnost promjene ljudske DNA dugo je okupirala umove znanstvenika i liječnika širom svijeta. Otkad je postalo poznato o ovisnosti različitih bolesti o slijedu genoma živog organizma, provedena su mnoga genetička, genska inženjeringa i biokemijska istraživanja kako bi se razvile metode liječenja primjenom promjena u DNK. Početak mnogih otkrića u biologiji povezan je s bakterijama. To su relativno jednostavna stvorenja u kojima su predstavljeni mnogi temeljni procesi koji se odvijaju u ljudskom tijelu. Već sada se uz njihovu pomoć provodi industrijska sinteza ljekovitih tvari. Da bi mikrobi mogli služiti osobi onako kako treba, znanstvenici su naučili unositi odgovarajuće promjene u svoj DNK. Međutim, takvi eksperimenti zahtijevaju mnogo vremena, truda i troškova i nisu uvijek uspješni.
U skoroj budućnosti američka korporacija LS9 stanovništvu će pružiti jeftino gorivo, lijekove i, možda, čak i hranu. Sve će se to proizvoditi u bioreaktorima koji će se temeljiti na jeftinim sirovinama - raznim organskim otpadima, drvenim sječkama i tako dalje. Jedan od voditelja projekta, George Church, zajedno s kolegama razvio je novi pristup za dobivanje mikroorganizama s potrebnim svojstvima. Nova se tehnologija naziva MAGE (Multiplex-automatizirani genski inženjering), tj. „Multiplicirani automatizirani genski inženjering“. Temelji se na novom uređaju koji se može nazvati "evolucijskim strojem".
Omogućuje vam da istovremeno izvršite 50 promjena u bakterijskoj DNK, odnosno da provjerite 50 varijanti u jednom eksperimentu. A kad je izbor tako velik, lakše je i brže pronaći ono što vam treba. Znanstvenici sada traže "gorivne" mikrobe koji će sintetizirati različite smjese ugljikovodika, po sastavu slične automobilskom gorivu. Prvo takvo eksperimentalno postrojenje pokrenuto je prošle godine u San Franciscu, a već zapošljava bakterije prve generacije kemičara. Iz šećerne trske proizvode stotine galona biogoriva tjedno. Ovo je gorivo kristalno čisto i udovoljava međunarodnim standardima.
Autori razvoja vjeruju da će princip ubrzane evolucije u stroju omogućiti dobivanje tako modificiranih bakterija koje će u ogromnim količinama sintetizirati jeftine hranjive tvari i razne lijekove.
Izvršni direktor LS9 Bill Haywood optimističan je: "Izliječit ćemo svijet." Stvarno želim vjerovati da će tako biti.
Magazin: Tajne 20. stoljeća №41. Autor: Irina Bakhlanova