Ta czarna dziura emituje bilion razy więcej energii niż Gwiazda Śmierci
Od czterech lat czarna dziura AT2018hyz „trawi” pozostałości rozerwanej gwiazdy i emituje niewiarygodnie silny strumień energii. Badacze z University of Oregon twierdzą, że to jedno z najpotężniejszych zjawisk we Wszechświecie, a jego siła wciąż rośnie!
W 2018 roku astrofizyczka Yvette Cendes, wówczas jeszcze jako badaczka na Harvardzie, po raz pierwszy zetknęła się z obiektem AT2018hyz. Początkowo uznano to za „najnudniejsze zjawisko” – typowy przykład tzw. zdarzenia rozerwania pływowego (tidal disruption event), w którym czarna dziura rozrywa gwiazdę, przyciągając ją swoją ogromną grawitacją. Ten proces to tzw. spaghettifikacja. Jednak już po kilku latach wszystko się zmieniło. Czarna dziura zaczęła emitować intensywny strumień promieniowania radiowego, co zaskoczyło badaczy. Zjawisko nazwano „kosmiczną niestrawnością”, a naukowcy zauważyli, że energia wciąż rośnie. Energia większa niż w Gwieździe Śmierci Od momentu, gdy czarna dziura AT2018hyz zaczęła emitować silne promieniowanie radiowe, jego intensywność wzrosła pięćdziesięciokrotnie w porównaniu do poziomu z 2019 roku. Obiekt wysyła jeden skoncentrowany strumień energii – tzw. jet – który prawdopodobnie nie był początkowo skierowany w stronę Ziemi. To może tłumaczyć, dlaczego przez lata pozostawał niezauważony. Dziura emituje też światło widzialne, ale bardzo słabe. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/gdy-gwiazda-zblizyla-sie-do-czarnej-dziury-zostala-przez-nia-pozarta-fot-eso-m-kornmesser-0b598ab.jpeg" width="938" height="528" alt="Gdy gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury, została przez nią "pożarta" (fot. ESO/M. Kornmesser)" title="Gdy gwiazda zbliżyła się do czarnej dziury, została przez nią "pożarta" (fot. ESO/M. Kornmesser)" /> Według obliczeń zespołu badaczy z University of Oregon, moc emisji z czarnej dziury może być co najmniej bilion razy większa niż ta generowana przez fikcyjną Gwiazdę Śmierci z „Gwiezdnych wojen”. A być może jest nawet 100 bilionów razy większa! Jak doszło do odkrycia czarnej dziury AT2018hyz? Yvette Cendes, która obecnie pracuje na University of Oregon postanowiła kontynuować obserwacje obiektu, którego emisja niespodziewanie wzrosła po kilku latach od rozerwania gwiazdy. W 2022 roku opublikowała pierwsze wyniki badań. Wówczas badacze twierdzili, że po rozerwaniu i połknięciu gwiazdy czarna dziura „beknęła”. Najnowszy artykuł, zawierający jeszcze bardziej sensacyjne dane, ukazał się 5 lutego 2026 roku na łamach czasopisma naukowego „Astrophysical Journal”. Naukowcy ustalili, że AT2018hyz nie przestała „trawić” pozostałości gwiazdy, lecz robi to w sposób wyjątkowy, stale zwiększając poziom emisji. To nietypowe, ponieważ takie zjawiska zazwyczaj zanikają w krótkim czasie po początkowym wybuchu. Aby dokładnie przeanalizować zjawisko, zespół Yvette Cendes wykorzystał dane zebrane przez czułe teleskopy radiowe zlokalizowane w Nowym Meksyku (Very Large Array) oraz w Południowej Afryce. To dzięki nim udało się zarejestrować wyjątkowo silne promieniowanie radiowe emitowane przez czarną dziurę. Maksimum emisji w 2027 roku Według prognoz zespołu z University of Oregon, emisja promieniowania z AT2018hyz będzie nadal narastać, osiągając szczyt w 2027 roku. Naukowcy wciąż prowadzą regularne obserwacje, aby zweryfikować te przewidywania. Yvette Cendes zaznacza, że tego rodzaju emisje mogły być wcześniej pomijane, ponieważ nikt nie spodziewał się tak późnych „wybuchów” po pierwotnym zdarzeniu. Teraz, mając świadomość, że podobne przypadki mogą istnieć, badacze planują uważniej analizować dane z teleskopów. Ta czarna dziura może być jednym z najjaśniejszych i najbardziej energetycznych zjawisk, jakie kiedykolwiek zaobserwowano we Wszechświecie. Porównują to nawet do tzw. rozbłysków gamma, czyli zjawisk towarzyszących eksplozjom supernowych i hipernowych. Badania nad nią zmieniają nasze rozumienie procesów zachodzących w kosmosie i pokazują, jak wiele jeszcze możemy odkryć. Źródło: Astrophysical Journal
Czy to koniec paneli fotowoltaicznych? Złote „suprakule” pochłaniają nawet dwa razy więcej energii słonecznej
Czy panele fotowoltaiczne to szczyt naszych marzeń o wykorzystywaniu energii ze Słońca? Okazuje się, że można zrobić to lepiej – nowa technologia wykorzystująca złote „suprakule” pozwala na niemal dwukrotne zwiększenie absorpcji prądodajnych promieni. Jak to działa?
Promienie słoneczne zawierają mnóstwo energii. Jednak obecna technologia jej pozyskiwania nie wychwytuje jej tak dużo, jak by mogła. To może się wkrótce zmienić: naukowcy stworzyli „suprakule” – rozwiązanie, które osiągnęło niezwykłą skuteczność pochłaniania energii słonecznej. Pobiło na głowę tradycyjne rozwiązania, które znajdują się na dachach wielu polskich domów. I jest tanie. Jak działają złote „suprakule”? Suprakule (z ang. supraballs) to samoorganizujące się sferyczne nanostruktury, składające się z setek, a nawet tysięcy złotych nanocząstek o precyzyjnie kontrolowanym rozmiarze. Średnica pojedynczej suprakuli sięga około 2100 nanometrów. Ich innowacyjność polega na zdolności do pochłaniania niemal całego spektrum światła słonecznego, w tym także długości fal z zakresu bliskiej podczerwieni, które są słabo absorbowane przez klasyczne panele fotowoltaiczne. W tradycyjnych panelach słonecznych, bazujących najczęściej na krzemie lub cienkowarstwowych półprzewodnikach, absorpcja światła ograniczona jest do części widma, głównie w zakresie światła widzialnego. Złote suprakule zostały zaprojektowane tak, aby wykorzystywać efekt plazmoniczny, który znacząco zwiększa efektywność pochłaniania fotonów o różnych energiach. Plazmony to skorelowane drgania elektronów w materiale przewodzącym, wywołane przez padające światło. Dzięki ich wykorzystaniu suprakule maksymalizują efektywność konwersji energii słonecznej na energię elektryczną i cieplną. Rekordowa absorpcja światła i łatwość wdrożenia Zgodnie z wynikami testów, suprakule osiągają średnią absorpcję światła słonecznego na poziomie około 89%. Dla porównania absorpcja pojedynczych nanocząsteczek złota wynosi zaledwie 45%. Dodatkową zaletą suprakul jest prostota procesu produkcyjnego. Powłoki z suprakul można nanosić na komercyjnie dostępne generatory termoelektryczne w warunkach pokojowych, bez konieczności stosowania zaawansowanych technologii czy wysokich temperatur. To czyni tę metodę nie tylko efektywną, ale także potencjalnie tanim rozwiązaniem dla przyszłych zastosowań przemysłowych. Czy to energetyczny przełom? Opracowana przez Jaewona Lee, Seungwoo Lee i Kyunga Hun Rho technologia może sprawić, że wysokowydajne systemy solarne i fototermiczne staną się zdecydowanie bardziej dostępne. Dzięki taniej metodzie produkcji i imponującej skuteczności może być przyszłością nie tylko dla przemysłowych elektrowni, ale także instalacji domowych. Czy to przyszłość czystej energii? W przeciwieństwie do wielu innowacji wymagających budowy całkowicie nowych instalacji, suprakule można zastosować jako powłokę na już istniejące panele fotowoltaiczne. Nowoczesne materiały powstają także w Europie Rozwój suprakul wpisuje się w szerszy nurt badań nad nanomateriałami o ekstremalnych właściwościach pochłaniania światła. Naukowcy z Hiszpanii opracowali ultraczarny materiał, który absorbuje aż 99,5% promieniowania słonecznego. Składa się on z nanorurek węglowych oraz tzw. czarnego krzemu, charakteryzującego się wysoką stabilnością termiczną. Tego typu materiały mają ogromny potencjał w zastosowaniach wymagających maksymalnego pochłaniania energii, np. w wieżach słonecznych, gdzie promienie słoneczne są skupiane na niewielkim obszarze. Źródło: ACS Applied Materials & Interfaces Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Chińskie „sztuczne Słońce” przekracza energetyczne granice i pozwala na fuzję jądrową. W Europie wydawało się to niemal niemożliwe
„Sztuczne Słońce” to jeden z najbardziej ambitnych energetycznych projektów na świecie. Chiny zbliżają się do zrealizowaniu marzenia o praktycznym wykorzystaniu fuzji jądrowej jako niewyczerpalnego, czystego źródła energii. Reaktor właśnie osiągnął gęstość plazmy, którą wcześniej uważano za fizycznie niemożliwą.
Naukowcy w Chinach dokonali przełomu w dziedzinie energii z fuzji jądrowej. Może to pomóc w ostatecznym przełamaniu jednej z największych barier stojących na drodze do opracowania nowego źródła energii. Co będzie dalej? Czy Państwo Środka zawładnie światową energetyką? Czym jest chińskie „sztuczne Słońce”? Chińskie „sztuczne Słońce” to przydomek nadany reaktorowi EAST (ang. Experimental Advanced Supercondicting Tokamak). To zaawansowane urządzenie badawcze, które stanowi fundament chińskiego programu badań nad fuzją jądrową. Sercem jest tokamak – typ reaktora jądrowego, który symuluje procesy zachodzące wewnątrz Słońca, polegające na łączeniu się jąder atomowych w warunkach ekstremalnych temperatur i ciśnień. Celem przeprowadzanych w nim eksperymentów jest uzyskanie czystej, praktycznie niewyczerpalnej energii, która nie generuje odpadów radioaktywnych. To marzenie naukowców na całym świecie. Reaktor EAST osiągnął niespotykaną gęstość plazmy W tokamaku możliwe jest tworzenie i utrzymywanie plazmy – stanu skupienia materii, w którym (przy ekstremalnie wysokich temperaturach) możliwe jest łącznie się jąder atomów wodoru. To prowadzi do powstania helu i uwolnienia ogromnych ilości energii – tak jak dzieje się to w Słońcu. Zespół badaczy z Chińskiej Akademii Nauk poinformował, że EAST osiągnął gęstość plazmy wcześniej uważaną za fizycznie niemożliwą do uzyskania. Eksperyment może być kamieniem milowym na drodze do przemysłowego wykorzystania fuzji jądrowej. Reaktor już wcześniej ustanawiał rekordy – w zeszłym roku udało się utrzymać plazmę przez 1000 sekund. Później jednak uległa rozproszeniu i zdawało się, że jej utrzymanie jest nierealne. Tym razem jednak naukowcom udało się przekroczyć tzw. limit Greenwalda, który przez dekady uznawany był za nieprzekraczalną granicę stabilnej gęstości plazmy. To otwiera drogę do znacznie bardziej wydajnych reaktorów fuzji jądrowej. Limit Greenwalda udało się także przekroczyć w reaktorze WEST we Francji za sprawą europejskich badań. Przełomowe temperatury i walka z prawami fizyki Jednym z największych osiągnięć projektu EAST jest uzyskanie stabilnej plazmy o temperaturze ponad 100 mln stopni Celsjusza. Temperatura ta jest kilkukrotnie wyższa niż ta panująca w centrum Słońca. Rekord ten pokazuje, jak daleko zaszła chińska technologia plazmowa. Czy fuzja jądrowa to przyszłość? Energia z fuzji jądrowej jest uważana za „świętego Graala“ energetyki. Jej wdrożenie na skalę przemysłową mogłoby rozwiązać kluczowe problemy energetyczne – wytwarzając czystą, bezpieczną energię bez emisji dwutlenku węgla i bez długotrwałych odpadów radioaktywnych. Długofalowy cel chińskiego programu to budowa komercyjnych reaktorów, które zapewnią bezpieczeństwo energetyczne kraju i pozwolą na globalną transformację energetyczną. Nie tylko Chiny – wszędzie na świecie rosną inwestycje w badania na fuzją jądrową. W 2023 roku amerykański startup Helion Energy podpisał z Microsoftem pierwszą w historii umowę na dostawę energii z fuzji jądrowej, planując dostarczenie 50 MW już w 2028 roku. Równolegle Francja, Stany Zjednoczone i Korea Południowa realizują własne projekty badawcze, również skuteczne. Powstaje też międzynarodowy reaktor ITER. Kwestia tego, co z tą wiedzą zrobimy i czy zrobimy to wcześniej niż Chińczycy. Przełomowe wyniki reaktora EAST budują silną pozycję Chin jako lidera w dziedzinie energii przyszłości. Ich sukcesy mają kluczowe znaczenie nie tylko dla bezpieczeństwa energetycznego Państwa Środka, ale także dla globalnej transformacji i przechodzenia na czyste źródła energii. Podczas gdy my spieramy się o elektrownię atomową w Polsce, na Dalekim Wschodzie są już krok – lub ładnych kilka kroków – dalej. Źródła: Science Advances, The Independent Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Największy przełom 2025 roku. Czy przyszłość cywilizacji właśnie zmieniła się na naszych oczach?
Według analityków w 2025 roku dokonała się energetyczna rewolucja. Po raz pierwszy w historii to odnawialne źródła energii, a nie kopalne (głównie węgiel i gaz), dostarczają światu najwięcej prądu. Co to oznacza dla przyszłości cywilizacji i klimatu?
Rok 2025 przyniósł historyczny zwrot w globalnej energetyce: odnawialne źródła energii (OZE) stały się dominującą siłą, wyprzedzając konwencjonalne źródła energii na wielu frontach. Magazyn „Science” uznał ten gwałtowny wzrost za Przełom Roku. Po raz pierwszy OZE wyprzedziły węgiel jako główne źródło energii elektrycznej na świecie, a ich rozwój w pierwszej połowie 2025 roku pozwolił na pokrycie całego wzrostu globalnego zapotrzebowania na prąd. Chiny liderem zielonej rewolucji Głównym motorem tej transformacji są Chiny, które dzięki wieloletniemu wspieraniu sektora OZE zdominowały globalną produkcję energii. Państwo to odpowiada obecnie za 80 proc. produkcji ogniw słonecznych oraz 70 proc. produkcji turbin wiatrowych i baterii litowych. W Chinach sektor „zielonych technologii” generuje już ponad 10% PKB, a moc tamtejszych farm wiatrowych i słonecznych jest wystarczająca, by zasilić całe Stany Zjednoczone. Tylko w 2024 roku kraj ten zainstalował odnawialne źródła energii równoważne około 100 elektrowniom jądrowym. Masowa produkcja drastycznie obniżyła ceny, co napędziło popyt i pozwoliło na dalsze inwestycje, czyniąc wiatr i słońce najtańszymi źródłami energii w większości regionów świata. Nie tylko Chiny: liderzy globalnego Południa Ta rewolucja ta zmienia krajobraz nie tylko Chin, gdzie panele słoneczne pokrywają pustynie i wyżynę Tybetu (jedna z farm ma powierzchnię 400 km²), ale i całego świata. Państwa takie jak Pakistan, Etiopia czy RPA, masowo importują chińską technologię, by zyskać niezależność energetyczną i uniknąć wysokich kosztów gazu czy zawodności starych elektrowni węglowych. Taniej, szybciej, bezpieczniej – świat wybiera wiatr i słońce Co istotne, motywacja do przechodzenia na OZE zmieniła się z pobudek czysto ekologicznych: teraz to dobry interes, oszczędności i większe bezpieczeństwo energetyczne. W 2004 roku instalacja 1 gigawata mocy słonecznej zajmowała światu rok; obecnie taką moc oddaje się do użytku dwa razy dziennie. Przeszkody i wyzwania: polityka, rosnące emisje i brak infrastruktury Mimo tej niewątpliwej rewolucji, przed światem wciąż stoją poważne wyzwania. Globalne emisje gazów cieplarnianych rosną, a cel ograniczenia ocieplenia do 1,5 st. Celsjusza wydaje się nieosiągalny. W USA nowa administracja ogłosiła „wojnę” z OZE, co sprzyja ponownemu wzrostowi zużycia węgla. Konieczna jest szybka budowa linii przesyłowych dalekiego zasięgu i magazynów energii, by w pełni wykorzystać potencjał słońca i wiatru. Co dalej? Przełomowe innowacje na horyzoncie Nadzieję niosą jednak dalsze innowacje technologiczne. Nowe materiały, takie jak perowskity, mogą znacząco zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, a alternatywne technologie baterii (np. sodowe lub cynkowo-powietrzne) mogą stać się tańszą i bardziej pojemną alternatywą dla litowych. Również panele fotowoltaiczne sa coraz wydajniejsze. Mimo wciąż dużych przeszkód, zmierzch ery paliw kopalnych staje się realną perspektywą. Przejście z paliw kopalnych na OZE można porównać do zmiany sposobu gospodarowania zapasami: zamiast mozolnie wyciągać i otwierać konserwy z głębokiej piwnicy (paliwa kopalne), ludzkość nauczyła się wreszcie w pełni korzystać ze „świeżego produktu” dostarczanego codziennie rano pod same drzwi: Słońca. Źródło: Science Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Einstein by się rozpłakał. Zobacz, co skrywa środek reaktora fuzyjnego
Einstein podobno by zapłakał, wchodząc do wnętrza tej konstrukcji. Fotograf „National Geographic” zajrzał do środka stellaratora – reaktora, który może zapewnić ludzkości czystą energię przyszłości.
Spis treści: Miejsce ekstremalnych temperatur Jak działa stellarator? Rekordowe osiągnięcia Wendelstein 7-X Czy fuzyjna przyszłość jest w naszym zasięgu? Badacz „National Geographic” Paolo Verzone umożliwia rzadki wgląd do wnętrza stellaratora – eksperymentu, który ma dać światu niemal niewyczerpane źródło czystej energii. Ubrany w nieskazitelny biały kombinezon laboratoryjny, z białymi butami i rękawiczkami, położył się i wślizgnął w otwór niewiele szerszy od jego ciała. Jak sam to ujął, wchodził do gwiazdy. Albo przynajmniej było to doświadczenie chyba najbliższe temu, którego można doznać na Ziemi. Tego listopadowego dnia Verzone otrzymał wyjątkowe, ekskluzywne pozwolenie zajrzenia do wnętrza Wendelstein 7-X, eksperymentalnego reaktora fuzyjnego w Instytucie Fizyki Plazmy im. Maxa Plancka w Greifswaldzie w Niemczech. Urządzenie przechodziło akurat prace konserwacyjne. Miejsce ekstremalnych temperatur Gdy Wendelstein 7-X pracuje, toroidalna, „pączkowata” komora, w której stoi Verzone, wypełnia się plazmą – rodzajem gorącego, silnie zjonizowanego gazu. Urządzenie rozgrzewa tę plazmę do temperatur rzędu dziesiątek milionów stopni Celsjusza. Następnie utrzymuje ją w ryzach za pomocą nadprzewodzących magnesów chłodzonych do –269 °C, czyli temperatury zbliżonej do zera bezwzględnego. Ta skrajna różnica sprawia, że kiedy reaktor jest uruchomiony, obiekt ten staje się na chwilę jednocześnie najgorętszym i najzimniejszym miejscem w całym naszym Układzie Słonecznym. Co jednak ważniejsze, właśnie te ekstremalne warunki umożliwiają zajście reakcji syntezy jądrowej. Lekkie atomy, takie jak wodór, łączą się pod wpływem ogromnej temperatury i ciśnienia, tworząc cięższe atomy i uwalniając porcję czystej energii. To ten sam mechanizm, dzięki któremu nasze Słońce wytwarza swoje ciepło i światło. Naukowcy liczą, że pewnego dnia reaktory fuzyjne będą zasilać nasze sieci elektryczne niemal niewyczerpanym, bezemisyjnym źródłem mocy. Jak działa stellarator? Reaktory fuzyjne występują w kilku konfiguracjach. Wendelstein 7-X jest tak zwanym stellaratorem, który oferuje rzeźbiarskie rozwiązanie problemu, z którym zmagają się fizycy zajmujący się fuzją. Fizyczka Josefine Proll, pracująca przy tym eksperymencie, prosi, by wyobrazić sobie zabawkowy samochodzik na torze wyścigowym. W tej metaforze samochód jest jak cząstki plazmy w reaktorze. Muszą spełnić dwa warunki, by doszło do fuzji: poruszać się szybko i trzymać się toru, bo inaczej wypadną z zakrętu i uderzą w ściany urządzenia. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2025/12/2025-12-08-140905-Squeeze-inside-a-fusion-reactor-with-a-Nat-Geo-photographer--National-Geographi-827aec8.png" width="1148" height="857" alt="Reaktor fuzyjny musi generować supergorącą plazmę, ale także utrzymywać ją w stanie schłodzonym za pomocą magnesów o wysokiej temperaturze. Niedawno eksperyment osiągnął rekordowy czas trwania plazmy: 43 sekundy." title="Reaktor fuzyjny musi generować supergorącą plazmę, ale także utrzymywać ją w stanie schłodzonym za pomocą magnesów o wysokiej temperaturze. Niedawno eksperyment osiągnął rekordowy czas trwania plazmy: 43 sekundy." /> Tak jak na małym torze wyścigowym, tor trzeba łagodnie wyprofilować na zakręcie, aby samochód wciąż utrzymywał się w swoim pasie. Inne eksperymenty fuzyjne, takie jak ogromny tokamak ITER we Francji, uzyskują takie wyprofilowanie toru, wzbudzając prąd elektryczny bezpośrednio w plazmie. Stellarator osiąga to za pomocą fantazyjnie powyginanych cewek magnetycznych otaczających komorę reakcji. Rekordowe osiągnięcia Wendelstein 7-X Ten wybór konstrukcyjny umożliwił przełomy. Wendelstein 7-X ustanowił niedawno rekord w utrzymywaniu przegrzanej plazmy przez 43 sekundy, co przewyższa dotychczasowe osiągnięcia tokamaków. Sprawia też, że urządzenie jest zachwycającym dziełem inżynierii, do którego można dosłownie wpełznąć do środka.Około 8 tysięcy grafitowych płytek i stalowych płyt chłodzonych wodą pokrywa spiralne ściany, chroniąc eksperyment przed przegrzaniem. Dla Verzone’a ten wgląd za kulisy był niemal doświadczeniem duchowym. Mówi, że czuł się, jakby wchodził do krypty katedry. Do rzadko odwiedzanego sanktuarium, w którym można kontemplować to, co wzniosłe. Wyobraź sobie, że do tego samego miejsca wchodzi Einstein – on, zdaniem Verzone’a, po prostu by się rozpłakał. Czy fuzyjna przyszłość jest w naszym zasięgu? Ten reaktor nie wytwarza jeszcze użytecznej energii z fuzji. Dotychczasowe eksperymenty służą głównie testowaniu samej konstrukcji i stabilności układu plazmy. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2025/12/2025-12-08-141250-Squeeze-inside-a-fusion-reactor-with-a-Nat-Geo-photographer--National-Geographi-6efda2a.png" width="1290" height="858" alt="Ściany reaktora wyłożono około 8000 płytek grafitowych i panelami ze stali nierdzewnej chłodzonymi wodą, co ma chronić eksperyment przed uszkodzeniami spowodowanymi przez plazmę." title="Ściany reaktora wyłożono około 8000 płytek grafitowych i panelami ze stali nierdzewnej chłodzonymi wodą, co ma chronić eksperyment przed uszkodzeniami spowodowanymi przez plazmę." /> Nawet jeśli naukowcom uda się uzyskać stabilną reakcję fuzyjną, która da więcej energii, niż zużyje, przed nimi wciąż stoją kolejne wyzwania inżynieryjne. Na przykład takie pytanie: jak wyprowadzić energię zgromadzoną w plazmie, tak aby realnie zasilała sieć elektroenergetyczną? Nad tym również pracują zespoły badawcze. Pomimo długiej drogi przed nami Proll pozostaje optymistką i wierzy, że ludzkość osiągnie energetykę fuzyjną jeszcze za naszego życia. Podkreśla, że w ostatniej dekadzie nastąpiły tu niezwykle ekscytujące postępy. I że wreszcie widać, iż wokół tej dziedziny narasta nowy impet. Źródło: National Geographic
Energia z kurzego pierza – czy to przyszłość technologii wodorowych?
Ogniwa paliwowe z nowym rodzajem ekologicznej membrany. To pomysł międzynarodowego zespołu naukowców na wykorzystanie kurzego pierza – odpadu w przemyśle produkcji żywności.
Spis treści: Co się dzieje z odpadami z kurczaków? Przemysł drobiowy pod lupą Kurze pióra zamienią się w prąd? Oto jak naukowcy chcą to zrobić Jak z kurzych piór powstaje tańsza i ekologiczna membrana do ogniw paliwowych? Czy membrany z piór pomogą uratować planetę i wyprodukować więcej wodoru? Kurze pióra zamiast toksycznych chemikaliów? Naukowcy pokazują, że odpady z przemysłu drobiowego mogą zyskać drugie życie – i to w zaskakująco nowoczesnej roli. Co się dzieje z odpadami z kurczaków? Przemysł drobiowy pod lupą Na Ziemi jest już 8 mld i 24 mln ludzi – podaje dzisiaj strona worldometers.info. Wydawałoby się, że to ogromnie dużo, prawda? Jednak jeszcze więcej jest na planecie zwierząt, które hodujemy na żywność. Wśród nich na pierwszym miejscu znajdują się kurczaki. W tej chwili to najliczniejsze zwierzęta, jakie żyją na Ziemi. Według danych World Animal Foundation, już w 1990 roku liczba kurczaków na całym globie przekraczała 10 mld. Wielkość ta rosła z roku na rok, przyśpieszając w XXI wieku. Obecnie jest aż trzykrotnie wyższa i przekracza 34 mld. Czyli na jednego człowieka przypadają aż cztery kurczaki. Krajem, gdzie hoduje się najwięcej kurczaków, są Stany Zjednoczone. Na całym świecie w tym roku zostanie wyprodukowanych 103,4 mln ton kurzego mięsa – podaje portal statista.com. Tak gigantyczny przemysł generuje mnóstwo odpadów i produktów ubocznych. Jednym z nich są pióra, pozostałe po uboju drobiu. Co roku spopiela się ich aż 40 mln ton. W procesie tym do atmosfery uwalniane są ogromne ilości dwutlenku węgla, a także toksyczne związki, takie jak dwutlenek siarki. Kurze pióra zamienią się w prąd? Oto jak naukowcy chcą to zrobić A gdyby tak – zamiast je spalać – wykorzystać kurze pióra do czegoś pożytecznego? Na pomysł, jak to zrobić, wpadli naukowcy z Politechniki Federalnej w Zurychu i Nanyang Technological University Singapore. Badacze ci opracowali przyjazny dla środowiska proces produkcji prądu z wykorzystaniem kurzych piór. Proces ten polega na usprawnieniu ogniw paliwowych. Ogniwa paliwowe produkują czysty prąd z wodoru i tlenu (to ogniwa wodorowe). Nie emitują CO2, a produktem końcowym jest głównie para wodna. Sercem ogniw jest półprzepuszczalna membrana. Zatrzymuje ona elektrony, które kierowane są do zewnętrznego obwodu. Ostatecznie płyną od anody do katody, czyli powstaje prąd. Jak z kurzych piór powstaje tańsza i ekologiczna membrana do ogniw paliwowych? Problemem jest właśnie membrana. Obecnie wytwarza się ją z toksycznych chemikaliów, drogich i nierozkładających się w środowisku. Pomysł naukowców polega na tym, by zastąpić ją zupełnie nowym rodzajem ekologicznej membrany, wytwarzanej właśnie z kurzych piór. Składają się one aż w 90 proc. z keratyny, czyli białka, które buduje również nasze włosy. Naukowcy wymyślili, jak ekstrahować keratynę z kurzych piór. A następnie jak – na drodze procesów chemicznych – zbudować z niej ultracienkie włókienka. Z nich na koniec powstawałaby membrana do ogniw paliwowych. Jak oszacowali naukowcy, jej wytworzenie w laboratorium było trzy razy tańsze niż produkcja tradycyjnych membran. Czy membrany z piór pomogą uratować planetę i wyprodukować więcej wodoru? – Poświęciłem wiele lat badaniu, jak odpady z produkcji żywności można by wykorzystać do produkcji energii odnawialnej – mówi Raffaele Mezzenga z Politechniki Federalnej w Zurychu, cytowany przez phys.org. – Nasze ostatnie osiągniecie zamyka obieg. Bierzemy substancję, która podczas spalania emituje dwutlenek węgla i gazy toksyczne, i używamy jej w innym procesie. W rezultacie dzięki naszej nowej technologii nie tylko zastępujemy toksyczne substancje naturalną, ale również zapobiegamy emisji CO2 – mówi Mezzenga. Jego zdaniem membrany można będzie wykorzystać jeszcze w inny sposób – do produkcji wodoru. Jak zauważa naukowiec, co prawda Wszechświat jest go pełen, ale za to na Ziemi czysty wodór prawie nie występuje. Produkujemy go, rozkładając wodę na pierwiastki składowe, co wymaga dużo energii. Zdaniem badaczy, w tym procesie również da się wykorzystać nową membranę. Użycie jej czyniłoby produkcję wodoru z wody bardziej efektywną. W następnym kroku badacze chcą sprawdzić, jak wytrzymała jest ich membrana. Oraz – gdyby była taka potrzeba – jak ją wzmocnić. Źródła: wordometers.info, phys.org, statista.com, ACS Applied Materials & Interfaces, World Animal Foundation. Nasza ekspertka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Zmiany w przepisach lotniczych. Twój powerbank może być problemem na pokładzie
Powerbank jeszcze do niedawna był niezbędnym gadżetem w podróży, dziś coraz częściej staje się przedmiotem restrykcji. Linie lotnicze na całym świecie zaostrzają przepisy, tłumacząc to kwestiami bezpieczeństwa. Zmiany odczują szczególnie pasażerowie wielogodzinnych lotów, którzy dotąd traktowali przenośne ładowarki jako gwarancję komfortu.
Zmieniają się zasady dotyczące korzystania z powerbanków na pokładach samolotów. Dotychczas były one nieodłącznym elementem podróży – pozwalały w każdej chwili podładować telefon czy komputer. Teraz jednak coraz więcej linii lotniczych, zarówno międzynarodowych, jak i krajowych, zaczyna wprowadzać ograniczenia. Nowe przepisy mają szczególne znaczenie podczas lotów średnio- i długodystansowych, gdzie dostęp do gniazdek bywa ograniczony, a brak możliwości ładowania urządzeń może być dla pasażerów uciążliwy. Bezpieczeństwo na pokładzie. Które linie zakazały używania powerbanków? Zmiana przepisów dotyczących korzystania z powerbanków podczas lotów wynika przede wszystkim z kwestii bezpieczeństwa. Urządzenia te, wyposażone w baterie litowo-jonowe, mogą w sytuacji przegrzania lub uszkodzenia doprowadzić do samozapłonu, a pożar w zamkniętej przestrzeni kabiny stanowi jedno z największych zagrożeń w lotnictwie cywilnym. Aby zminimalizować ryzyko, kolejne linie wprowadzają ograniczenia – i to nie tylko w zakresie przewożenia, lecz także samego korzystania z przenośnych ładowarek w trakcie lotu. Na początku roku Lufthansa jako pierwsza duża europejska linia lotnicza ogłosiła zakaz używania powerbanków na pokładzie, dając przykład innym przewoźnikom. Wkrótce dołączyły do niej Singapore Airlines, Scoot, Thai Airways oraz China Airlines, które wprowadziły niemal identyczne obostrzenia. Jeszcze bardziej rygorystyczne podejście przyjęła Korea Południowa, decydując się na ogólnokrajowy zakaz zarówno ładowania urządzeń mobilnych podczas lotu, jak i przewożenia powerbanków w schowkach bagażowych nad głowami pasażerów. Od października własne zasady wprowadzą także linie Emirates – pasażerowie będą zobowiązani przechowywać wyłączone powerbanki wyłącznie w kieszeni fotela lub pod siedzeniem, bez możliwości ich używania. W Stanach Zjednoczonych z kolei zmiany rozpoczęły się w maju, gdy Southwest Airlines jako pierwszy przewoźnik w tym kraju nałożył na pasażerów obowiązek trzymania urządzeń ładujących w widocznym miejscu podczas korzystania. Wszystkie te regulacje pokazują, że kwestia powerbanków stała się globalnym problemem bezpieczeństwa, do którego linie lotnicze podchodzą coraz poważniej. Nowe przepisy ws. powerbanków w samolocie. Praktyczne porady dla pasażerów Na szczęście nowe przepisy nie oznaczają całkowitego pozbawienia pasażerów dostępu do energii podczas podróży. Kluczowe staje się jednak odpowiednie przygotowanie do lotu oraz znajomość zasad obowiązujących u wybranego przewoźnika. Warto zatem jeszcze przed wylotem sprawdzić aktualne regulaminy linii, ponieważ w zależności od kierunku podróży i operatora zasady mogą się różnić. Najprostszym sposobem na uniknięcie problemów jest wejście na pokład z w pełni naładowanymi urządzeniami. Wielu podróżnych korzysta w tym celu z portów dostępnych w salonikach lotniskowych lub punktach gastronomicznych tuż przed odprawą. Dobrym rozwiązaniem jest także zabranie kabla kompatybilnego z portami USB, ponieważ coraz więcej samolotów obsługujących długie trasy ma wbudowane gniazda do ładowania. Osoby wybierające tablet zamiast laptopa zyskują dodatkową wygodę, gdyż mniejsze urządzenia szybciej się ładują i pobierają mniej energii. Pasażerowie odbywający wielogodzinne loty powinni również pamiętać o korzystaniu z rozrywki pokładowej, co pozwala oszczędzać baterię własnych sprzętów. Eksperci ds. cyberbezpieczeństwa natomiast zalecają unikanie publicznych portów USB na lotniskach i używanie gniazdek ściennych lub własnych ładowarek. Istotne jest również inwestowanie w certyfikowane powerbanki renomowanych producentów, ponieważ tańsze i niesprawdzone modele mogą stanowić realne zagrożenie. Należy też pamiętać, że przenośne ładowarki zawsze powinny być przewożone w bagażu podręcznym, nigdy w rejestrowanym. Dzięki takiemu przygotowaniu nawet w obliczu nowych ograniczeń podróż może pozostać komfortowa, a praca czy rozrywka w trakcie lotu – bezproblemowa. Źródła: Business Travel News, Flight Centre Travel Group Nasza ekspertka Sabina Zięba Podróżniczka i dziennikarka, wcześniej związana z takimi redakcjami, jak m.in. „Wprost”, „Dzień Dobry TVN” i „Viva”. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o ciekawych kierunkach i turystyce. Miłośniczka dobrej lektury i wypraw na koniec świata. Uważa, że Mark Twain miał słuszność, mówiąc: „Za 20 lat bardziej będziesz żałował tego, czego nie zrobiłeś, niż tego, co zrobiłeś. Więc odwiąż liny, opuść bezpieczną przystań. Złap w żagle pomyślne wiatry. Podróżuj, śnij, odkrywaj”.
Fala upałów nie musi być koszmarem. Naukowcy mają prosty sposób na ochłodę
Nie potrzebujesz klimatyzacji, by przetrwać falę upałów. Wystarczy wykorzystać dwa przedmioty, które masz w domu. To odkrycie może uratować niejeden letni dzień.
W tym artykule: Jak schłodzić się za darmo? Wysłać ciepło przez „atmosferyczne okno” w kosmos Sposób na upały: zrób to sam Chłodzić się można na różne sposoby, ale z praw termodynamiki wynika jedno zasadnicze ograniczenie. Ciepło może płynąć tylko w jednym kierunku – od obiektu cieplejszego do chłodnego. Jeśli chcemy ten proces zatrzymać lub odwrócić, potrzebna jest energia. Dlatego też prąd pobierają lodówki i klimatyzatory. Te ostatnie zużywają go całkiem sporo, bo bezustannie muszą walczyć z napływem ciepła do pomieszczenia. Kierując do niego strumień zimnego powietrza, nadmiar ciepła oddają na zewnątrz. Te dwie rzeczy – zużycie energii i oddawanie ciepła do otoczenia – powinny nas martwić. W miarę tego, jak letnie dni coraz częściej bywają upalne, ludzkość zużywa coraz więcej energii na chłodzenie. Dodatkowo, włączone klimatyzatory sprawiają, że w miastach jest jeszcze goręcej. Na szczęście jest na to sposób. Jak schłodzić się za darmo? Wysłać ciepło przez „atmosferyczne okno” w kosmos Ciepłe obiekty emitują część energii (zwanej cieplną) w postaci promieniowania podczerwonego. Większość tego ciepła zatrzymuje atmosfera (głównie cząsteczki pary wodnej). Przepuszcza ona jednak pewien wąski zakres tego promieniowania w kosmos. Zjawisko to nazywa się czasem „oknem atmosferycznym”. W kosmicznej przestrzeni panuje taki chłód, że jest bardzo dobrym odbiornikiem ciepła. Problem polega na tym, by szeroki zakres promieniowania podczerwonego, emitowanego na przykład przez nagrzany budynek, przetworzyć na ten wąski zakres, który ucieknie w kosmiczną przestrzeń. Gdyby materiał o takiej właściwości zastosować na ścianach i dachach budynków, w nocy mogłyby być chłodniejsze o kilkanaście stopni. W dzień długo pozostawałyby zaś chłodne. To tak zwane chłodzenie radiacyjne. Nazwa podkreśla, że chłodzenie następuje przez radiację, czyli wypromieniowywanie ciepła. Słynna teoria Hawkinga o czarnych dziurach potwierdzona Jedno z najsłynniejszych twierdzeń Stephena Hawkinga zostało właśnie udowodnione na podstawie falowania czasoprzestrzeni spowodowanego połączeniem się dwóch odległych czarnych dziur. Dotychczas stosowane metody są raczej skomplikowane (wymagają oddawania ciepła do specjalnych luster pokrytych odpowiednim materiałem). Jednym z przełomów było odkrycie, że taką własność ma polietylenowa folia, w której zatopione zostaną mikroskopijne szklane granulki. Schładza wszystko, czego dotknie – bywa, że o 10 stopni. Nawet w pełnym słońcu pokryte nią powierzchnie pozostawały chłodniejsze aż o 5 stopni. Mikrogranulki muszą mieć jednak określoną wielkość, a folia określoną grubość. Dość dodać, że od odkrycia minęły cztery lata, a taka folia nadal nie jest produkowana na skalę przemysłową. Sposób na upały: zrób to sam W najnowszej pracy badacze z UCLA (University of California in Los Angeles) zdradzają, że znaleźli sposób na stworzenie takiego materiału. Jest to sposób dostępny w zasadzie dla każdego i od ręki. Wystarczy bowiem nakleić taśmę klejącą na aluminiową folię. Naukowcy przebadali takie połączenie obu materiałów i stwierdzili, że w nocy pozwala schłodzić obiekty nim pokryte nawet o 7 stopni poniżej temperatury otoczenia. Dodatkowa warstwa plastiku pozwoliła na spadek nawet o 11 stopni. Jak uchronić komputer przed przegrzaniem? Kilka sprawdzonych rad Zdarzało wam się przerywać pracę na laptopie, bo wręcz parzył was w kolana? Wasz komputer ma tak głośny wiatrak, że trudno się skupić? Nie lekceważcie takich objawów. Mamy kilka rad, j... W dzień oczywistym problemem jest słońce. Choć aluminiowa folia odbija światło widzialne, pochłania za dużo promieniowania podczerwonego i się nagrzewa. Dlatego badacze spróbowali innej metody. Na taśmę klejącą nanieśli warstwę drobno sproszkowanego srebra, które odbija więcej promieniowania niż aluminiowa folia. Takie połączenie pozwoliło na obniżenie temperatury o 3 stopnie poniżej temperatury otoczenia nawet w pełnym słońcu. Naukowcy postanowili opublikować swoją pracę w otwartym dostępie, czyli może przeczytać ją każdy bezpłatnie. Podają w niej wszelkie niezbędne dane, które mogą przydać się naukowcom do opracowywania nowych, lepszych materiałów. Swoje własne odkrycie proponują zaś jako wzorzec takich materiałów. Wszystkim majsterkowiczom to odkrycie przyda się latem jako sposób na upały. Chociaż nie trzeba być złotą rączką, żeby na aluminiową folię nakleić taśmę klejącą. Źródło: SPIE; Journal of Photonics for Energy; Science Wydry morskie żyją w zimnych wodach, a jest im ciepło. Jak to możliwe? Nieszczelne mitochondria generują dodatkowe ciepło i, mówiąc językiem sportowców, podkręcają metabolizm wydr. To cenna umiejętność. Życie w zimnych wodach jest sporym wyzwaniem termicz... Naukowcy odkryli, że ludziom na całym świecie najbardziej podoba się ten sam zapach. Co nim jest? Od czego zależy, czy dany zapach uznajemy za aromat czy za odór? Dotychczas uważano, że to przede wszystkim kwestia kultury, w której wyrośliśmy. Jednak naukowcy odkryli właśnie, że takie... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/naukowcy-odkryli-ze-ludziom-na-calym-swiecie-najbardziej-podoba-sie-ten-sam-zapach-co-nim-jest-fot-getty-images-9d6248e.jpeg" width="938" height="626" alt="Naukowcy odkryli, że ludziom na całym świecie najbardziej podoba się ten sam zapach. Co nim jest? (fot. Getty Images)" title="Naukowcy odkryli, że ludziom na całym świecie najbardziej podoba się ten sam zapach. Co nim jest? (fot. Getty Images)" /> „Nie powinna już żyć!”. 12-letnia samica indyka zadziwiła biologów Zwierzę z amerykańskiej Pensylwanii żyje już ponad 12 lat. Eksperci przyznają, że to najstarszy indyk, jakiego kiedykolwiek widzieli.
To nie cyberatak odpowiada za blackout w Hiszpanii i Portugalii. Przyczyną jest prawdopodobnie rzadkie zjawisko związane z pogodą
Brak prądu, który sparaliżował w poniedziałek Hiszpanię, Portugalię i część Andory oraz Francji nie był sabotażem ani celowym działaniem – twierdzą operatorzy sieci. Za awarię odpowiada pogoda, a konkretnie wahania temperatury, które doprowadziły do drgań linii przesyłowych.
Spis treści Największy blackout w Europie Czym są „indukowane drgania atmosferyczne”? Pogoda ma ogromny wpływ na linie wysokiego napięcia. Silny wiatr, upały, oblodzenie czy burze mogą powodować fizyczne uszkodzenia przewodów. Wysoka temperatura i nasłonecznienie powodują rozszerzanie się przewodów, a wiatr może wywoływać mechaniczne wibracje. Nagłe zmiany ciśnienia i temperatury mogą również generować fale w powietrzu – i to właśnie one są wstępnie wskazywane jako przyczyna wielkiego blackoutu w Hiszpanii i Portugalii Największy w historii blackout w Europie 28 kwietnia doszło do największego od dekad blackoutu w Europie, który objął całą Hiszpanię, Portugalię, Andorę oraz części południowej Francji. O godzinie 12:33 czasu lokalnego nastąpił nagły spadek częstotliwości w europejskiej sieci energetycznej, co spowodowało automatyczne wyłączenie wielu elektrowni i utratę około 15 GW mocy – czyli około 60% zapotrzebowania Hiszpanii w tym momencie. Blackout sparaliżował transport (koleje, metro, lotniska), łączność (sieci komórkowe, internet) oraz usługi publiczne. W Hiszpanii odnotowano co najmniej siedem zgonów związanych z awarią, m.in. z powodu zatrucia tlenkiem węgla i awarii urządzeń medycznych. W Portugalii wstrzymano ruch pociągów i zamknięto lotnisko w Lizbonie. Czym są „indukowane drgania atmosferyczne”? Według oficjalnego komunikatu portugalskiego dystrybutora energii elektrycznej REN przyczyna awarii była naturalna. „Z powodu ekstremalnych wahań temperatury w Hiszpanii, wystąpiły anomalie oscylacji w liniach wysokiego napięcia (400 kV). To zjawisko znane jako »indukowane drgania atmosferyczne«. Oscylacje te powodowały awarie synchronizacji między systemami elektrycznymi, co prowadziło do kaskady zakłóceń w całej sieci europejskiej” – powiedział BBC przedstawiciel operatora. Zjawisko to polega na powstawaniu fal w powietrzu, których przyczyną są gwałtowne zmiany temperatury lub ciśnienia. Przykładowo, podczas upałów powietrze nad rozgrzaną powierzchnią szybko się nagrzewa i unosi, tworząc różnicę ciśnień z otaczającym chłodniejszym powietrzem. W rezultacie powstają niewidoczne fale, które rozchodzą się w atmosferze i oddziałują na infrastrukturę energetyczną, zwłaszcza na długie kable przesyłowe, które zachowują się niczym żagle i reagują wibracjami. Nie wszyscy eksperci zgadzają się jednak z tą diagnozą. Inne teorie za sytuację winią duży udział odnawialnych źródeł energii w hiszpańskim miksie energetycznym. Zmienność energii słonecznej i wiatrowej może prowadzić do trudności w utrzymaniu stabilności sieci, zwłaszcza przy nagłych zmianach produkcji lub zapotrzebowania. Hiszpańsko-portugalski blackout z pewnością będzie jeszcze długo badany. Źródło: Science Alert Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Co może dać analiza gier wideo? Poprawę symulacji fuzji jądrowej
Koreańscy naukowcy stosujący metody znane z programowania gier komputerowych znacznie przyspieszyli symulacje fuzji jądrowej. Jest ona Świętym Graalem energetyki. Jeśli się w końcu uda, będzie nieskończonym źródłem czystej energii.
Spis treści: Czym jest fuzja jądrowa? Nowy algorytm inspirowany grami Naukowcy z Ulsan National Institute of Science and Technology w Korei Południowej opracowali nowatorski algorytm inspirowany technologiami z gier wideo. Przyspiesza on znacząco symulacje zachowania cząstek w reaktorach termojądrowych. O wiele efektywniej wykrywa kolizje cząstek z powierzchniami wewnątrz reaktora, co jest kluczowe przy projektowaniu komponentów odpornych na ekstremalne warunki. Dzięki tej innowacji projektowanie przyszłych reaktorów do fuzji jądrowej będzie łatwiejsze. Czym jest fuzja jądrowa? Fuzja jądrowa to proces, w którym dwa lekkie jądra atomowe, najczęściej izotopy wodoru (deuter i tryt), łączą się w jedno cięższe jądro, uwalniając przy tym ogromne ilości energii. Zjawisko to zachodzi naturalnie w gwiazdach, w tym w Słońcu, gdzie dzięki wysokiej temperaturze i ciśnieniu możliwe jest pokonanie sił odpychania między dodatnimi jądrami atomowymi. W warunkach kontrolowanych na Ziemi fuzja wymaga osiągnięcia temperatur rzędu milionów stopni Celsjusza. Powoduje to powstanie plazmy – stanu skupienia materii, w którym elektrony są oderwane od jąder. W wielu miejscach na świecie trwają intensywne prace nad stworzeniem wydajnego reaktora termojądrowego. Jednym z problemów są zderzenia cząstek ze ścianami reaktora, które mogą spowodować uszkodzenie lub zakłócić proces fuzji. I tu właśnie wkroczyli koreańscy naukowcy. Nowy algorytm inspirowany grami Informatycy z Korei opracowali nowy algorytm do symulacji takich zderzeń. Nazwany Bounded Volume Hierarchy with Spherical Bounds (SBVH), czerpie z rozwiązań stosowanych w silnikach graficznych gier komputerowych, gdzie szybkość i efektywność detekcji kolizji są priorytetem. Innymi słowy – strzelanie w grach pomogło przewidywać zderzenia cząstek. W testach przeprowadzonych na wirtualnym modelu reaktora KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) nowy algorytm działał aż 15 razy szybciej niż starszy Octree. Osiągał przy tym porównywalną lub nawet większą dokładność. Co istotne, metoda ta znacznie redukuje liczbę obliczeń – aż o 99,9%. Wykorzystuje do tego proste działania matematyczne do pomijania obiektów, które nie mają szansy wejść w kolizję z cząstką. Oprócz zastosowań w detekcji kolizji algorytm umożliwia także dokładniejszą analizę zakłóceń magnetycznych oraz przewidywanie zachowania neutralnych cząstek (np. wtłaczanych w celu podgrzewania plazmy). Jest to krok milowy w kierunku praktycznego wykorzystania energii z fuzji jądrowej, czyli zbudowania „sztucznego Słońca”. A także doskonały przykład na to, jak technologie z pozornie odległych dziedzin mogą znaleźć zastosowanie w zaawansowanych badaniach naukowych. Źródło: Computer Physics Communications Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Czarne dziury jako kosmiczne baterie. Czy przyszłość energetyki kryje się w głębinach Wszechświata?
Czarne dziury to jedne z najbardziej fascynujących i enigmatycznych obiektów we Wszechświecie. Pochłaniają wszystko, co znajdzie się zbyt blisko – nawet światło – i są ucieleśnieniem granic ludzkiego poznania. Jednak poza swoją groźną reputacją, te kosmiczne giganty mogą skrywać potencjał, który w przyszłości pozwoli zasilić cywilizacje rozciągające się na wiele układów planetarnych. Czy to tylko fantazja rodem z science fiction, czy też realna wizja odległej przyszłości?
Spis treści: Naturalne elektrownie we Wszechświecie Penrose i energia z karuzeli Skala Kardaszewa i nasze miejsce w kosmosie Nauka i fantastyka idą ręka w rękę Czarne dziury to nie tylko kosmiczne pułapki. Gdy są otoczone materią – na przykład w centrach galaktyk – stają się źródłem zjawisk o niewiarygodnej sile. Kwazary, czyli aktywne jądra galaktyk zasilane przez supermasywne czarne dziury, emitują więcej energii niż miliardy gwiazd razem wzięte. Jak do tego dochodzi? Kluczem jest ruch obrotowy. Weźmy tzw. czarne dziury Kerra – czyli takie, które obracają się wokół własnej osi. Zostały nazwane na cześć Roya Kerra, nowozelandzkiego matematyka, który w 1963 roku jako pierwszy opisał ich matematyczny model w ramach ogólnej teorii względności Einsteina. Czarne dziury Kerra potrafią wirować niemal z prędkością światła. Ich rotacja zakrzywia przestrzeń wokół nich w zjawisku znanym jako „przeciąganie układu odniesienia”. W praktyce oznacza to, że wszystko, co znajduje się w pobliżu, zostaje porwane przez ten rotacyjny wir – od gazu, przez pył, aż po światło. Naturalne elektrownie we Wszechświecie Zjawiska takie jak kwazary czy mikrokwazary (czyli ich „miniaturowe” odpowiedniki z czarnymi dziurami o masie kilkudziesięciu Słońc) pokazują, że natura znalazła sposób na wydobycie energii z tych obiektów. Gaz i pył wirują wokół czarnej dziury w dysku akrecyjnym, nagrzewając się do milionów stopni i emitując olbrzymie ilości promieniowania. Część materii zostaje wciągnięta za horyzont zdarzeń, ale reszta – dzięki silnym polom magnetycznym – zostaje wyrzucona w przestrzeń kosmiczną w postaci tzw. relatywistycznych dżetów. To właśnie te gigantyczne emisje energii budzą zainteresowanie fizyków. Jeśli natura może to robić, to może człowiek będzie w stanie ją skopiować? Penrose i energia z karuzeli Już w 1969 roku fizyk i laureat Nagrody Nobla z fizyki Roger Penrose zaproponował sposób na wydobycie energii z rotacji czarnej dziury. Jego pomysł – dziś znany jako „proces Penrose’a” – można przedstawić w prostej analogii. Wyobraźmy sobie karuzelę, która obraca się siłą bezwładności. Jeśli rzucimy piłkę w przeciwnym kierunku do jej ruchu, odbije się z większą prędkością, a karuzela zwolni. Część jej energii została przeniesiona na piłkę. Zgodnie z teorią Penrose’a, można „wystrzelić” cząstkę w kierunku obracającej się czarnej dziury tak, aby fragment tej cząstki wrócił z większą energią, odbierając tym samym część rotacyjnej mocy czarnej dziury. To czysta fizyka, a dla nas tu i teraz też czysta fantazja. Ale kto wie, może rozwój technologiczny nam to kiedyś umożliwi. Skala Kardaszewa i nasze miejsce w kosmosie Aby zrozumieć, jak daleko jesteśmy od wykorzystania energii czarnych dziur, warto sięgnąć po tzw. skalę Kardaszowa. To klasyfikacja cywilizacji według poziomu technologicznego opartego na możliwości wykorzystania dostępnej energii: typ I: opanowanie energii dostępnej na własnej planecie, typ II: pełne wykorzystanie energii gwiazdy, typ III: kontrola nad energią całej galaktyki. Ludzkość – według szacunków – znajduje się obecnie na poziomie 0,7. Żeby pozyskać energię z mikrokwazara, potrzebowalibyśmy technologii typowej dla cywilizacji typu II. Energia supermasywnej czarnej dziury? To już domena cywilizacji typu III. Ale nawet gdybyśmy osiągnęli poziom trzeci na skali Kardaszowa, pozyskanie energii z czarnej dziury nadal byłoby olbrzymim wyzwaniem. W naszym Układzie Słonecznym nie ma żadnej czarnej dziury. Najbliższa, Gaia BH1, znajduje się ponad 1500 lat świetlnych od Ziemi. Znajdująca się w samym centrum Drogi Mlecznej supermasywna czarna dziura Sagittarius A*, leży jeszcze dalej – 26 tys. lat świetlnych stąd. Podróż międzygwiezdna, potrzebna do zbliżenia się do tych obiektów, przekracza obecne możliwości technologiczne. Co więcej, samo zbliżenie się do czarnej dziury niesie ryzyko zniszczenia przez jej potężną grawitację i promieniowanie. Nauka i fantastyka idą ręka w rękę Mimo tych przeszkód, rozważania nad energią czarnych dziur nie są stratą czasu. Jak zauważa badacz Jaime Pinochet, takie koncepty rozwijają wyobraźnię, uczą pokory wobec kosmosu i inspirują młodych naukowców. To właśnie w nauce granice „możliwe” i „niemożliwe” nieustannie się przesuwają. Dzięki badaniom nad czarnymi dziurami powstało wiele kluczowych odkryć. W tym jedno z największych: promieniowanie Hawkinga. Profesor Stephen Hawking udowodnił, że czarne dziury nie są całkowicie czarne – emitują cząstki i z czasem wyparowują. To odkrycie wywróciło do góry nogami nasze rozumienie kosmicznej fizyki i pokazało, że nawet najciemniejsze zakątki Wszechświata mogą kryć subtelne źródła energii. Choć dziś pomysł wykorzystywania czarnych dziur jako „kosmicznych baterii” brzmi jak fantastyka naukowa, nie można go całkowicie odrzucić. Historia nauki pokazuje, że wiele rzeczy, które niegdyś wydawały się nierealne – loty kosmiczne, satelity, energia atomowa – stało się częścią naszej rzeczywistości. Już dziś uczeni spekulują, że odległe obce cywilizacje czerpią energię z czarnych dziur. Może więc nadejdzie dzień, w którym ludzkość opanuje siły wirujących czarnych dziur. Do tego czasu jednak warto sięgać myślą poza horyzonty – nawet te zdarzeń – bo to właśnie tam rodzą się wielkie idee. Źródło: Space.com Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
USA testuje paliwo do kosmicznego napędu jądrowego. Czy zrewolucjonizuje podróże kosmiczne?
Aby skrócić czas podróży międzyplanetarnych, potrzeba nowego typu napędu. Firma General Atomics pomyślnie przetestowała paliwo jądrowe do nowego typu reaktora. Czy oznacza to, że będziemy latali na Marsa statkami napędzanymi paliwem jądrowym?
Spis treści: Jak działa jądrowy napęd termiczny? Z atomem w kosmos Już wykorzystujemy atom w kosmosie Firma General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) poinformowała, że z powodzeniem przeprowadziła w NASA Marshall Space Flight Center (MSFC) szereg istotnych testów mających przyspieszyć rozwój technologii reaktora Nuclear Thermal Propulsion (NTP). Reaktor ten przygotowywany jest na potrzeby szybkiego transportu Ziemia – Księżyc oraz do misji załogowych w głęboki kosmos. Testy prowadzono we współpracy z NASA, by lepiej zweryfikować zdolności i wydajności paliwa jądrowego GA-EMS w ekstremalnych kosmicznych warunkach. – Paliwo musi przetrwać ekstremalnie wysokie temperatury i środowisko gorącego wodoru, które zwykle napotyka reaktor NTP działający w przestrzeni kosmicznej. Jesteśmy bardzo zadowoleni z pozytywnych wyników testów, które potwierdzają, że paliwo może przetrwać te warunki operacyjne, przybliżając nas do realizacji potencjału bezpiecznego, niezawodnego jądrowego napędu termicznego dla misji kosmicznych – powiedział Scott Forney, prezes GA-EMS. Jak działa jądrowy napęd termiczny? Czym jest NTP, czyli jądrowy napęd termiczny? Jest to technologia napędowa dla statków kosmicznych, która wykorzystuje reaktor jądrowy do podgrzewania ciekłego wodoru lub innego paliwa kriogenicznego, a następnie wyrzucania go przez dyszę. Właśnie ten wyrzut generuje niezbędny ciąg. W reaktorze jądrowym dochodzi do rozszczepienie atomów (najczęściej uranu-235 lub uranu-233), co dostarcza energii. Następnie wodór (lub inny lekki gaz) przepływa przez rdzeń reaktora, gdzie jest ogrzewany do bardzo wysokiej temperatury (około 2500-3000 K). Rozgrzany wodór gwałtownie się rozszerza i jest wyrzucany przez dyszę, co generuje ciąg. Tego typu napędu może mieć ponad dwukrotnie większą efektywność niż tradycyjne silniki chemiczne oraz wytwarzać większy ciąg niż w napędach elektrycznych. Właśnie dlatego rozwój tej technologii jest tak istotny. A ze względu na to, że mówimy o misjach załogowych i napędzie atomowym, to testy muszą być wyjątkowo szczegółowe i dające maksymalną pewność, że wszystko zadziała bezbłędnie. W trakcie ostatnich testów prowadzonych przez GA-EMS paliwo jądrowe było testowane z przepływem gorącego wodoru przez próbki i poddane sześciu cyklom termicznym, które szybko wzrosły do temperatury szczytowej 2600 K, czyli niemal 2327°C. Każdy cykl obejmował 20-minutowe zatrzymanie przy szczytowej wydajności, aby zademonstrować skuteczność ochrony materiału paliwowego przed erozją i degradacją przez gorący wodór. Przeprowadzono dodatkowe testy z różnymi elementami ochronnymi, aby dostarczyć dalszych danych na temat tego, w jaki sposób różne ulepszenia materiału poprawiają wydajność w warunkach podobnych do reaktora. Z atomem w kosmos – Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, jesteśmy pierwszą firmą, która wykorzystała kompaktowy test środowiskowy elementu paliwowego (CFEET) w NASA MSFC do pomyślnego przetestowania i zademonstrowania żywotności paliwa po cyklach termicznych w reprezentatywnych dla wodoru temperaturach i prędkościach ramp – powiedziała dr Christina Back, wiceprezeska GA-EMS Nuclear Technologies and Materials. – Przeprowadziliśmy również testy w środowisku innym niż wodorowe w naszym laboratorium GA-EMS, które potwierdziły, że paliwo działało wyjątkowo dobrze w temperaturach do 3000 K, co pozwoliłoby systemowi NTP być dwa do trzech razy bardziej wydajnym niż konwencjonalne chemiczne silniki rakietowe – dodała. Obecnie NASA współpracuje z DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency, czyli Agencją Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obronie) przy projekcie DRACO. Zakłada on testowanie jądrowego napędu termicznego w przestrzeni między Ziemią a Księżycem. Napęd ma zostać przetestowany na orbicie około 2027 roku. Sukces tego projektu mógłby utorować drogę do zastosowania NTP w misjach załogowych na Marsa, umożliwiając szybsze i bardziej efektywne podróże międzyplanetarne. Niektóre wyliczenia mówią, że dzięki tego typu napędowi podróż na Marsa trwałaby 40-45 dni Dodatkowo, trwają prace nad innowacyjnymi rozwiązaniami, które łączą jądrowy napęd termiczny z napędem elektromagnetycznym. Takie hybrydowe podejście może prowadzić do dalszego zwiększenia impulsu właściwego (ISP) i skrócenia czasu podróży do odległych planet. Pozostaje pytanie, czy napęd jądrowy w kosmosie jest bezpieczny oraz nie koliduje z zakazem prób broni jądrowej w kosmosie? Już wykorzystujemy atom w kosmosie – Układ o zakazie prób broni nuklearnej z 1963 r. zakazuje wszelkich eksplozji broni nuklearnej i jakichkolwiek innych eksplozji nuklearnych w m.in. przestrzeni kosmicznej i atmosferze. Jakkolwiek społeczeństwo, czy raczej, jego środowisko informacyjne, zostało skonfrontowane z energią jądrową przede wszystkim w najgroźniejszych przejawach jej użycia, wywołanie eksplozji jądrowej było początkowo bardzo skomplikowanym problemem technicznym i nie jest oczywistym trybem działania każdego urządzenia jądrowego. Według mojej wiedzy, kosmiczny napęd jądrowy nie jest bronią, nie nadaje się też do wywołania jakiejkolwiek innej eksplozji, którą można by nazwać 'jądrową' w rozumieniu Układu. Podstawowym zagadnieniem technicznym jest tu raczej zapobieganie erozji paliwa przez rozgrzany wodór – ocenia dr Bartosz Malinowski, specjalista ds. prawa kosmicznego Centrum Badań Kosmicznych PAN. W podobny sposób można odnieść się do standardowego źródło energii dla misji dalekiego zasięgu, czyli radioizotopowych generatorów termoelektrycznych (RTG), które przekształcają ciepło z rozpadu promieniotwórczego w energię elektryczną. RTG używa się w misjach w odległe rejonu Układu Słonecznego, gdzie panele solarne nie są w stanie zgromadzić odpowiedniej energii, np. Voyager 1 i 2, Galileo, New Horizons. W przeciwieństwie do RTG, reaktory jądrowe faktycznie przeprowadzają reakcję rozszczepienia jądrowego, dostarczając większą ilość energii. Przykłady misji z tego typu reaktorami to: SNAP-10A (1965) – pierwszy amerykański reaktor kosmiczny, testowany przez 43 dni; ZSRR/Rosja używały reaktorów w satelitach wojskowych Kosmos (np. TOPAZ). Przypomnijmy, że w 2014 roku jeden z satelitów serii Kosmos w niekontrolowany sposób spadł na Ziemię. Na szczęście przed wejściem w atmosferę odrzucił generator termoelektryczny z 2,5 kilogramami wzbogaconego uranu. W przeszłości zdarzyły się jednak poważniejsze problemy z radzieckimi satelitami. Jeden wpadł w latach 70-tych do Pacyfiku opodal Japonii po awarii rakiety podczas startu. Jeszcze większych problemów przysporzył Kosmos-954. Kontrolę nad urządzeniem utracono już w chwili startu, a gdy w 1978 roku satelita wszedł w atmosferę nad Kanadą, zostawiło długi na 600 kilometrów pas szczątek, z których cześć była napromieniowana. Niektóre bardzo silnie. Pięć lat później do podobnej awarii doszło w satelicie Kosmos-1402, który wpadł wraz z niewyrzuconym uranem do Atlantyku. Źródło: Space.com Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Od 50 lat w Polsce działa reaktor jądrowy. Nie produkuje prądu, ale ratuje życie
Jedyny działający w Polsce reaktor jądrowy obchodzi 50 lat. Nie produkuje jednak energii elektrycznej, ale wytwarza radioizotopy do diagnozowania nowotworów oraz do radioterapii. Maria ratuje życie. A wkrótce dołączy do niej POLA, chociaż „zajmie” się czymś innym.
Spis treści: Gdzie jest i co robi Maria? EWA odeszła, pozostała już tylko Maria Do Marii niebawem dołączy POLA W nocy z 17 na 18 grudnia 1974 r. reaktor Maria po raz pierwszy osiągnął stan krytyczny, czyli odpowiednie warunki dla samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej. Trwa ona już pół wieku. Reaktor nosi imię Maria na cześć dwukrotnej noblistki – Marii Skłodowskiej-Curie. Gdzie jest i co robi Maria? Jedyny działający polski reaktor jądrowy znajduje się na terenie Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ), w podwarszawskim Otwocku – Świerku. Jest to imponujące urządzenie – jedno z największych urządzeń badawczych w Polsce. Reaktor zaprojektowali i skonstruowali polscy specjaliści. Reaktor jest ukryty pod charakterystyczną, okrągłą betonową kopułą otoczoną kominami wentylatorni. Maria pomaga pacjentom zmagającym się z chorobami, również nowotworowymi, gdyż jest znaczącym światowym producentem jodu-131. Jest to izotop stosowany w diagnozie i leczeniu chorób tarczycy. Maria zaspokaja też między 10 a 20% globalnego zapotrzebowania na molibden-99, który jest stosowany w diagnostyce i terapii onkologicznej. CNBJ szacuje, że jeden tydzień pracy reaktora to pomoc dla 100 tys. pacjentów na całym świecie. Maria jest też ważnym miejscem ze względu na możliwość szkolenia kadry specjalizującej się w energetyce jądrowej i ochronie radiologicznej. W kolejnych latach mają powstać w naszym kraju elektrownie jądrowe, dlatego wyspecjalizowany personel będzie na wagę złota. W Marii prowadzone są także badania fizyczne z wykorzystaniem intensywnych wiązek neutronów, badania radiochemiczne oraz materiałowe. Ciekawostką jest charakterystyczne, błękitne światło wydobywające się z rdzenia Marii. Jak wyjaśnia NCBJ, nie jest to efekt zainstalowania lamp w basenie reaktora, a naturalne zjawisko fizyczne – promieniowanie Czerenkowa. W rdzeniu reaktora na skutek reakcji jądrowych powstają naładowane cząstki o wysokich energiach. Dostają się do wody otaczającej rdzeń i powodują polaryzację atomów, blisko których przelatują. Z kolei powracając do poprzedniego stanu, atomy emitują część energii. I to ona jest widoczna jako błękitne światło. EWA odeszła, pozostała już tylko Maria Pierwotnie zadaniem reaktora Maria było wspieranie „starszej siostry”, czyli reaktora EWA (skrótowiec powstały ze słów Eksperymentalny, Wodny, Atomowy). – Reaktor EWA był pierwszym reaktorem jądrowym w Polsce, po kilku zestawach krytycznych, wykorzystywanym do badań naukowych. Został wyłączony z eksploatacji w 1995 roku. Teraz Maria jest jednym z najmłodszych, największych i najnowocześniejszych badawczych reaktorów jądrowych w Europie – mówi Grzegorz Krzysztoszek, zastępca dyrektora ds. Bezpieczeństwa Jądrowego i Ochrony Radiologicznej w NCBJ. Dzięki stale przeprowadzanym modernizacjom reaktor Maria będzie mógł funkcjonować do 2053 roku. W grudniu 2024 roku resort nauki przyznał ponad 21 mln zł na utrzymanie tego reaktora jądrowego wraz z jego infrastrukturą techniczną i środkami bezpieczeństwa. Reaktor Maria w liczbach: 2 – liczba operatorów pracujących w sterowni reaktora; 5 – liczba techników pracujących przy reaktorze na zmianie; 10,45 – tyle metrów ma basen reaktora; 60 – tyle metrów mierzy wysokość komina wentylacyjnego; 100 – tylu techników ogółem zaangażowanych jest w prace przy reaktorze; 220 – tyle centymetrów ma betonowa osłona rdzenia reaktora 1970 – w tym roku rozpoczęto budowę reaktora; 6000 – to maksymalna ilość energii (NWh) wyprodukowana w elemencie paliwowym; Do Marii niebawem dołączy POLA Obecnie w Świerku trwa końcowa faza prac nad budową nowego reaktora wysokotemperaturowego chłodzonego gazem (HTGR), który będzie produkował zarówno ciepło, jak i energię elektryczną. POLA (od POLski Atomowy) będzie mieć moc 30 MW, pozwalającą na przetestowanie możliwości rektora i wykorzystanie ich w przemyśle. W tym celu wykorzysta wysokotemperaturową parę (o temperaturze rzędu kilkuset stopni Celsjusza), która jest niezbędna w części procesów przemysłowych. Źródło: NCBJ Nasz autor Szymon Zdziebłowski Dziennikarz naukowy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie.
Dr Eng Lim Goh: sztuczna inteligencja ma swoje limity. Podstawowym jest energia
Sztuczna inteligencja odbierze ludziom pracę! Czy jesteśmy na skraju buntu maszyn? Tego typu nagłówki pojawiają się w mediach regularnie, wieszcząc niechybnie początek ery Matriksa i Terminatora. Czy algorytmy sztucznej inteligencji naprawdę zagrażają ludzkości, czy może stanowią trampolinę do niebywałego rozwoju? National Geographic Polska rozmawia z dr. Eng Lim Gohem, projektantem superkomputera NASA.
W tym artykule: Między ekspertem a SI Jak się uczy sztuczną inteligencję? Nauczyć komputer mówić Podstawą jest energia SI kwantowa Sztuczna inteligencja (SI) jest od ubiegłego roku jednym z głównych tematów debaty publicznej. Po uruchomieniu modelu językowego ChatGPT i szerokim dostępie do innych modeli opartych na uczeniu maszynowym, część odbiorców wieściła rychły upadek ludzkości. W tym samym czasie inne grupy przekonywały, że jest to kolejny stopień rozwoju. Pozwoli on nam sięgać dalej, rozwijać się szybciej i przyniesie gwałtowne, pożądane zmiany w wielu różnych dziedzinach życia. Dr Eng Lim Goh to wiceprezes ds. sztucznej inteligencji i danych w Hewlett Packard Enterprise i światowej sławy ekspert AI, który m.in. projektował HPE Spaceborne Computer dla NASA. Uważa on, że nie dojdzie do niekontrolowanego rozwoju systemów SI. Głównie ze względu na zasoby, jakich to wymaga. – Obecnie istnieją różne interpretacje tego, czym jest, a czym nie jest sztuczna inteligencja. Powiedzmy, że w największym uproszczeniu sztuczna inteligencja oznacza maszynę wyróżniającą się konkretnymi zdolnościami i inteligencją, prawda? – mówi dr Goh w rozmowie z National Geographic Poland. Sztuczna inteligencja tworzy nowe materiały? Naukowcy mają wątpliwości, czy to możliwe Narzędzie zbudowane przez Google DeepMind przewidziało możliwość zaistnienia prawie 400 tysięcy stabilnych substancji. A autonomiczny system A-Lab opracowuje receptury nowych materiałów. W ... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/sztuczna-inteligencja-tworzy-nowe-materialy-naukowcy-maja-watpliwosci-czy-to-mozliwe-fot-marilyn-sargent-multimedia-prod-a2e9949.jpg" width="938" height="626" alt="Sztuczna inteligencja tworzy nowe materiały? Naukowcy mają wątpliwości, czy to możliwe (fot. Marilyn Sargent, Multimedia Prod)" title="Sztuczna inteligencja tworzy nowe materiały? Naukowcy mają wątpliwości, czy to możliwe (fot. Marilyn Sargent, Multimedia Prod)" /> Wyjaśnia, że dawniej rolę programów SI pełniły tzw. systemy ekspertowe. Były tworzone w oparciu o informacje przekazane przez specjalistów w danej dziedzinie, przez wiele lat zdobywających swoją wiedzę. Między ekspertem a SI – Powiedzmy, że takim ekspertem był inżynier z 30-letnim doświadczeniem pracy w elektrowni. W trakcie tych 30 lat pracy gromadził przeróżne doświadczenia, zauważał i rozwiązywał problemy. Im większe miał doświadczenie, tym szybciej i lepiej był w stanie przewidzieć, kiedy i jaki system elektrowni może zawieść. Ta wiedza była przenoszona do algorytmu, którego zadaniem było ułatwienie innym podejmowanie decyzji i rozwiązywanie problemów w tej konkretnej dziedzinie. Innymi słowy, w systemie ekspertowym konieczne jest posiadanie eksperta i zaprogramowanie kolejnego eksperta – tłumaczy dr Goh. Ten proces opiera się na ustalaniu kolejnych kroków postępowania w danej sytuacji. Jeśli zawiedzie dany system, musisz wykonać takie i takie działanie. a Jeśli zawiedzie inny, musisz użyć innej metody. Digitalizuje się know how dotyczące danego zagadnienia. Jak się uczy sztuczną inteligencję? – W taki sposób wyglądały pierwsze algorytmy SI. Wkładaliśmy mnóstwo pracy w budowanie systemu ekspertowego i mieliśmy nadzieję, że będzie „inteligentny” – komentuje naukowiec. Jednak ten system był bardzo wymagający i potrzebował nieustannych aktualizacji. Poza tym był skomplikowany w obsłudze. Lepszym podejściem do sztucznej inteligencji okazały się tzw. sieci neuronowe. Są one w stanie obsłużyć wiele danych wejściowych i można je w dość prosty sposób trenować na bazach danych. – Tutaj nie potrzebujemy eksperta. Po prostu przekazujemy wszystkie zebrane informacje sieci neuronowej, a ta z czasem zaczyna się samodzielnie tworzyć do punktu, w którym jest w stanie dość precyzyjnie przewidywać kolejne kroki – wyjaśnia dr Goh. Nauczyć komputer mówić Do czasu pojawienia się ChatGPT wydawało się, że modele językowe są czymś nie do osiągnięcia. Że jest to ta dziedzina, z którą algorytmy SI sobie nie poradzą. – Używanie przez maszyny języka w sposób podobny do tego, jak robią to ludzie, stało się możliwe dzięki korzystaniu z transformerów. To one stały się sposobem na architekturę sieci neuronowych. Transformery umożliwiły tworzenie dużych modeli językowych. Już wiemy, że można „rozmawiać z komputerem”, ale wciąż jesteśmy na początku wymyślania, jak to zrobić lepiej. Bo w ostatnich czasach polegało to na budowaniu coraz większych sieci neuronowych. Ale to podejście ma swoje limity i to takie, które już praktycznie osiągnęliśmy – tłumaczy dr Goh. Jednym z kierunków rozwoju SI jest budowanie coraz większych sieci neuronowych. I sprawdzanie, do jakiej wielkości możemy je rozbudować, by uzyskać kolejny przełom w dziedzinie sztucznej inteligencji. Podstawą jest energia Ale każda taka sieć wymaga energii elektrycznej. Oznacza to ogromne i wciąż rosnące zapotrzebowania na prąd. – Załóżmy, że mówimy o 100 trylionach trylionów połączeń w sieci neuronowej. Koszt wytrenowania takiego modelu mógłby wynieść nawet 100 miliardów dolarów. Ale koszt to jedna kwestia. Kolejną są dane. Trzeba sobie zadać pytanie, czy mamy wystarczająco dużo odpowiednich danych, by wytrenować model. A co z energią elektryczną? Im potężniejsze komputery, im większe sieci neuronowe, tym więcej energii wymagają – wyjaśnia specjalista. Dodaje, że skokowy postęp w tym obszarze byłby hipotetycznie możliwy, gdyby nagle na rynku pojawiła się firma z rocznym finansowaniem rzędu biliona dolarów. I z własną elektrownią, bo w tej chwili to właśnie pieniądze i dostęp do energii stanowią największą blokadę dla rozwoju systemów SI. SI kwantowa A co, gdy do użycia wejdą komputery kwantowe? – System komputerowy musi być wydajny, produktywny i szybki, prawda? Jako HPE badamy możliwości i rozwój komputerów kwantowych. Współpracujemy również z kilkoma firmami rozwijającymi technologie kwantowe. To z pewnością technologia, która wymaga jeszcze czasu. Uzyskanie programowalnego i działającego komputera kwantowego nie jest łatwe. Obecnie programowanie komputera kwantowego jest zdecydowanie trudniejsze niż programowanie na poziomie kodu maszynowego dla komputerów cyfrowych. Być może za kilkanaście, może 20 lat doczekamy się przełomu, który pozwoli na produkcję rozsądnie programowalnego komputera kwantowego. Ale w tym wypadku również wystąpi problem pieniędzy i energii – twierdzi dr Goh. Czy rozwiązaniem będzie budowa nowych, potężnych elektrowni? Jak planowana przez Europejską Agencję Kosmiczną elektrownia orbitalna Solaris? A może limit, jaki nakłada na nas zapotrzebowanie energetyczne coraz bardziej rozbudowanych sieci neuronowych wcale nie jest niczym złym? W końcu zawsze można po prostu odłączyć wtyczkę. Dr Eng Lim Goh to wiceprezes Hewlett Packard Enterprise ds. sztucznej inteligencji i danych, światowej sławy ekspert SI. Projektował HPE Spaceborne Computer dla NASA, nadzorował wdrażanie sztucznej inteligencji w wyścigach Formuły 1. Współtworzył bota – mistrza pokerowego, współprojektował architektury systemów do symulacji mózgu ssaków. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Słońce uratuje klimat? Udało się osiągnąć temperaturę 1000 st. Celsjusza bez spalania kopalin
Naukowcy uzyskali temperaturę 1000 st. Celsjusza bez użycia ropy naftowej, gazu czy węgla. Prototypowe rozwiązanie wykorzystuje energię słoneczną. Jeśli technologia okaże się skalowalna, może w przyszłości pomóc zmniejszyć zapotrzebowanie na paliwa kopalne w przemyśle.
W tym artykule: Świat zbudowany na paliwach kopalnych? Paliwa kopalne w produkcji stali Jak wysoką temperaturę można uzyskać ze Słońca? Jakie są rodzaje energii? W pierwszym odruchu to pojęcie kojarzy nam się z elektrycznością. Jednak prąd w gniazdku, czyli energia elektryczna, to tylko jedna z jej form. Inne to energia chemiczna, cieplna czy mechaniczna – i wszystkie one są dla nas równie ważne, co elektryczność. Dlaczego? Dokładną odpowiedź na to pytanie podaje Vaclav Smil, kanadyjski naukowiec, w niedawno wydanej w Polsce książce „Jak naprawdę działa świat”. Smil przypomina w niej, że elektryczność zaspokaja tylko 18 proc. światowego zapotrzebowania na energię. Cała reszta – czyli ponad 80 proc. – to różne rodzaje energii wykorzystywane w przemyśle, wytwarzaniu żywności i transporcie. Fakt ten ma fundamentalne znaczenie, jeśli chcemy racjonalnie podejść do zmniejszenia naszego uzależnienia od paliw kopalnych (a tym samym obniżyć emisje gazów cieplarnianych). By to zrobić, nie wystarczy wyłącznie rozbudowywać odnawialne źródła energii elektrycznej. Konieczne jest również wymyślenie, czym i jak zastąpić kopaliny wszędzie tam, gdzie pojawiają się w produkcji przemysłowej. Świat zbudowany na paliwach kopalnych? Jest to zadanie o gigantycznej skali. Smil wyróżnia cztery podstawowe materiały, bez których nasza cywilizacja nie może się obejść. Są to cement, stal, tworzywa sztuczne i amoniak, podstawa nawozów sztucznych. Bez nich nie będzie silników samochodowych, drapaczy chmur czy pomidorów. „Masowe wytwarzanie ich wszystkich jest silnie zależne od spalania paliw kopalnych. A część z tych paliw stanowi również materiał wsadowy do syntezy amoniaku oraz produkcji tworzyw sztucznych”– pisze Smil (tłum. Dariusz Rossowski). Innymi słowy, nie ma możliwości wytwarzania stali bez węgla, nawozów sztucznych bez gazu ziemnego ani plastiku bez ropy. Efekt? „Globalna produkcja tych czerech niezbędnych materiałów (…) odpowiada za 25 proc. łącznej emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych” – czytamy w „Jak naprawdę działa świat”. Co oznacza, że walka z globalnym ociepleniem obejmuje również opracowanie sposobów zastąpienia kopalin używanych w przemyśle. Jak to zrobić? Paliwa kopalne w produkcji stali Jedno z rozwiązań właśnie się przybliżyło. Naukowcy z Politechniki w Zurychu donoszą dzisiaj w czasopiśmie „Device” o opracowaniu metody pozwalającej osiągnąć temperaturę 1000 st. Celsjusza bez użycia kopalin. Tego typu gorąco jest niezbędne, by wytapiać stal, szkło, produkować cement czy ceramikę. Jednak na razie jedynym sposobem na uzyskanie tysiąca stopni w różnego rodzaju fabrykach było spalanie paliw kopalnych. Alternatywą byłoby usprawnienie odbiorników słonecznych (ang. solar receivers) – urządzeń zbierających energię słoneczną i przekształcających ją w ciepło. Dotychczas tego rodzaju technologia nie pozwalała przekroczyć magicznej granicy tysiąca stopni Celsjusza. Dr Emiliano Casati wraz z zespołem znalazł jednak sposób na poprawienie jej skuteczności. Okazał się nim syntetyczny kwarc, dobrze magazynujący energię słoneczną. Naukowcy zbudowali odbiornik słoneczny składający się z półprzezroczystego pręta z kwarcu przymocowanego do krzemowego dysku. Ten drugi miał za zadanie absorbować energię. Naukowcy opracowali ultracienkie ogniwa słoneczne. Mogą zmienić każdą powierzchnię w źródło energii Inżynierowie z MIT opracowali cienkie jak papier ogniwa słoneczne, które można przymocować praktycznie do każdej stałej powierzchni. Generują aż 18 razy więcej energii na kilogram niż ko... Jak wysoką temperaturę można uzyskać ze Słońca? Prototyp okazał się skuteczny. Po wystawieniu go na strumień energii odpowiadający światłu 136 Słońc kwarcowy dysk rozgrzał się do 1050 st. C. Przeciwległe końce kwarcowych prętów miały 600 st. C. Wcześniej urządzenia wykorzystujące podobny efekt pułapki cieplnej nagrzewały się jedynie do ok. 170 st. C. Skok jest więc bardzo duży. Naukowcy próbują teraz optymalizować proces, a także eksperymentują z innymi materiałami. Celem jest uzyskanie jak najwyższej temperatury przy jak najniższym wkładzie energii. – Problem energii to kamień węgielny przetrwania naszej cywilizacji – mówi Casati. – Energia słoneczna jest łatwo dostępna, mamy również odpowiednie technologie. Jednak żeby wprowadzono je w przemyśle, musimy wykazać, że są opłacalne ekonomicznie i zachowują swoje zalety przy zastosowaniu na dużą skalę – dodaje inżynier. Źródła: EurekAlert, Device. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Sześć minut „Słońca na Ziemi”. W reaktorze we Francji udało się ustanowić nowy rekord fuzji jądrowej
W reaktorze fuzyjnym WEST udało się utrzymać plazmę w temperaturze 50 mln st. C przez całe sześć minut. To kolejny krok do opanowania fuzji jądrowej. Jeśli nauczymy się kontrolować reakcję syntezy jąder atomowych, uzyskamy niemal nieograniczone źródło czystej energii elektrycznej.
W tym artykule: Po co nam fuzja jądrowa? Wyzwania fuzji jądrowej Przez WEST do ITER Jak opanować plazmę Od razu trzeba zaznaczyć jedną rzecz. Kolejne rekordy uzyskiwane w różnych reaktorach fuzyjnych nie oznaczają, że energia fuzji będzie dla nas dostępna w najbliższym czasie. Nim opanujemy tę technologię i zbudujemy odpowiednie elektrownie, miną co najmniej dziesięciolecia. Jednak każdy następny eksperyment to krok dalej na tej drodze. O najnowszym sukcesie poinformowali właśnie naukowcy z amerykańskiego ośrodka Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL). Pracowali oni z francuskim tokamakiem WEST, znajdującym się w centrum badawczym Cadarache w Prowansji. Udało im się osiągnąć przełom: utrzymali w urządzeniu plazmę o temperaturze 50 mln st. C przez sześć minut. Oczywiście daleko stąd do ostatecznego celu, czyli utrzymania plazmy w takiej temperaturze godzinami. Jednak i tak osiągnięcie naukowców z PPPL jest rekordem dla tokamaków takich jak WEST. Po co nam fuzja jądrowa? Nasza najbliższa gwiazda – Słońce – stanowi niemal nieograniczone źródło docierającej do nas energii. Swoje moce „energotwórcze” Słońce zawdzięcza zachodzącej w jego wnętrzu fuzji jądrowej. W tym procesie atomy wodoru łączą się w cięższy pierwiastek, hel. Przy okazji wydzielana jest ogromna ilość energii (większa niż w procesie rozpadu jądrowego). O jakich rzędach wielkości mowa? Szacuje się, że kilogram paliwa fuzyjnego (w warunkach ziemskich najczęściej to mieszanka izotopów wodoru – deuteru i trytu) generuje aż 4 mln razy więcej energii niż kilogram paliwa kopalnego. Co ważne, w procesie tym nie są emitowane żadne gazy cieplarniane. Nic dziwnego, iż powszechnie uznaje się fuzję jądrową za potencjalne źródło nieograniczonej czystej energii. Jednak jego opanowanie to ciąg wyzwań. – To, co staramy się osiągnąć, to stworzyć Słońce na Ziemi – mówi „Business Insiderowi” Luis Delgado-Aparicio, szef zaawansowanych projektów w PPPL. – Jednak jest to ekstremalnie, ekstremalnie trudne. Wyzwania fuzji jądrowej Jakie trudności muszą pokonać badacze? Po pierwsze, muszą uzyskać w tokamakach wyższą temperaturę niż we wnętrzu Słońca (gdzie jest ok. 15 mln st. C). To zrównoważy niższe ciśnienie, w którym będzie zachodzić fuzja. Po drugie, muszą nauczyć się podtrzymywać reakcję syntezy jąder atomowych. Nie jest to łatwe, gdyż wygasa ona szybko – zwłaszcza, gdy dochodzi do zanieczyszczeń mieszanki paliwowej. Jednak czas trwania fuzji jest kluczowy. Tylko gdy proces ten będzie trwał wystarczająco długo, powstanie więcej energii niż jest niezbędne do wyjściowego podgrzania plazmy do gigantycznych temperatur. Na razie wytworzenie nadwyżki energii jeszcze się nie udało. WEST tego nie zmienił, jednak uzyskane wyniki są obiecujące. W rekordowej próbie udało się uzyskać o 15 proc. więcej energii niż we wcześniejszych podejściach. Jednak i tak było to mniej niż prąd zużyty na początku przez tokamak. Rekordowa ilość energii uzyskana w reaktorze termojądrowym. Kiedy powstaną pierwsze elektrownie fuzyjne? Reaktor JET uzyskał aż 69 megadżuli z zaledwie 0,2 miligrama paliwa. Naukowcy twierdzą, że jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w przyszłości reaktory termojądrowe zapewnią nam tani.. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/rekordowa-ilosc-energii-uzyskana-w-reaktorze-termojadrowym-kiedy-powstana-pierwsze-elektrownie-fuzyjne-fot-eurofusion-wikimedia-commons-cc-by-4-0-9b3b902.jpg" width="938" height="625" alt="Rekordowa ilość energii uzyskana w reaktorze termojądrowym. Kiedy powstaną pierwsze elektrownie fuzyjne? (fot. EUROfusion, Wikimedia Commons, CC-BY-4.0)" title="Rekordowa ilość energii uzyskana w reaktorze termojądrowym. Kiedy powstaną pierwsze elektrownie fuzyjne? (fot. EUROfusion, Wikimedia Commons, CC-BY-4.0)" /> Przez WEST do ITER Tokamaki to reaktory fuzyjne w kształcie obwarzanka z dziurą w środku. Plazma wewnątrz utrzymywana jest na miejscu dzięki bardzo silnemu polu magnetycznemu. Jedną z kluczowych kwestii konstrukcyjnych w przypadku tokamaków jest materiał, z którego zbudowane są jego ściany. Ściany WEST oryginalnie składały się z węgla. Co prawda łatwo było z nim pracować, jednak węgiel pochłaniał tryt, jeden ze składników mieszanki paliwowej. Tym samym działał jak gąbka absorbująca paliwo napędzające fuzję. W 2012 r. węglowe ściany zastąpiono konstrukcjami z wolframu. Niestety, wolfram też nie jest idealny. Pod wpływem ekstremalnych temperatur topi się i zanieczyszcza plazmę. To zaś ochładza ją i wyhamowuje syntezę jądrową. A ponieważ z wolframu będą również zbudowane najważniejsze części ITER – największego eksperymentalnego reaktora powstającego na południu Francji – wszelkie eksperymenty z mniejszymi tokamakami są ważnymi poligonami testowymi. Wyniki posłużą fizykom plazmy w przyszłości. Jak opanować plazmę Przy okazji pracy z WEST naukowcy z PPPL usprawnili narzędzie diagnostyczne monitorujące plazmę. To pozwala im dokładnie mierzyć jej temperaturę. A także śledzić niekorzystne przemieszczenie się wolframu ze ścian. – Teraz rozumiemy, jak należy zająć się kwestią ochładzania się [plazmy - przyp. red.] – mówi Delgado-Aparicio. – To doświadczenie zostanie bezpośrednio przeniesione do działającego obok ITER – dodaje. To niejedyny rekord związany z tokamakiem składającym się z wolframu. Na początku kwietnia tego roku naukowcy pracujący przy koreańskim tokamaku KSTAR ogłosili, że utrzymali wewnątrz plazmę o temperaturze 100 mln st. C aż przez 48 sekund. Sukces zawdzięczali m.in. zastąpieniu pewnych podzespołów węglowych odpowiednikami zbudowanymi z wolframu. Źródła: Phys.org, Business Insider. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Rosja i Chiny zamierzają wspólnie wybudować reaktor atomowy na Księżycu. Co na to inne kraje?
Powraca temat rosyjsko-chińskiej współpracy na Księżycu. Niedawno rosyjska agencja kosmiczna Roskosmos ogłosiła plany zbudowania na Księżycu zautomatyzowanego reaktora jądrowego. Ma on powstać do 2035 roku. Jego głównym zadaniem ma być zasilanie rosyjsko-chińskiej stacji badawczej na Srebrnym Globie. Ale nie tylko te dwa kraje mają takie plany.
W tym artykule: Rosyjski reaktor jądrowy na Księżycu Plany budowy rakiet z napędem jądrowym Energia jądrowa w kosmosie NASA też pracuje nad reaktorami Kolejna faza nowego wyścigu księżycowego Co można, a czego nie można w kosmosie? Trzy lata temu Roskosmos oraz Chińska Narodowa Agencja Kosmiczna (CNSA) ujawniły, że zamierzają zbudować wspólną bazę na Księżycu. Nazwano ją wówczas Międzynarodową Stacją Badań Księżycowych (ILRS). Strony informowały, że stacja będzie otwarta dla wszystkich zainteresowanych krajów i partnerów międzynarodowych. Jednak zapewnienia o wolnym dostępie do stacji budziły wątpliwości. Wraz z agresją Rosji na Ukrainę i zawieszeniem większości międzynarodowej współpracy kosmicznej rosyjskiej agencji, wątpliwości te urosły do przekonania, że buńczuczne zapowiedzi są powrotem do stosunków z okresu zimnej wojny. Szczególnie, że planowana stacja miałaby powstać w okolicach południowego bieguna Księżyca. Czyli w miejscu będącym celem eksploracji związanej z nowym międzynarodowym programem załogowego powrotu na Księżyc – Artemis. Rosyjski reaktor jądrowy na Księżycu Kilka dni temu Roskosmos ogłosił, że podejmie próbę wybudowania obok ILRS reaktora jądrowego. Teoretycznie byłby on w stanie zasilać stację. – Poważnie rozważamy projekt. Chcemy, by gdzieś na przełomie lat 2033–2035 na powierzchni Księżyca stanął blok energetyczny umożliwiający zasilanie stacji badawczej. Zamierzamy tego dokonać wraz z naszymi chińskimi kolegami – powiedział państwowemu rosyjskiemu portalowi informacyjnemu TASS dyrektor generalny Roskosmosu Jurij Borysow. Plany budowy rakiet z napędem jądrowym Borysow dodał, że prace konstrukcyjne na Księżycu miałby być prowadzone bez udziału ludzi. Reaktor, jak i sama baza, miałyby zostać wybudowane przez autonomiczne maszyny. Jego zdaniem odpowiednie rozwiązania technologiczne są już niemal gotowe. Na początku wojny Rosjanie „aresztowali” zachodnie satelity. Teraz chcą je wymienić na swoją rakietę Rosyjska Agencja Kosmiczna Roskosmos i francuski Arianespace prowadzą rozmowy w sprawie wymiany partii satelitów OneWeb na komponenty rakiety Sojuz. Satelity miały zostać wyniesione z kosmodrom... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/na-poczatku-wojny-rosjanie-zaaresztowali-zachodnie-satelity-teraz-chca-je-wymienic-na-swoja-rakiete-fot-paul-hennessy-sopa-images-lightrocket-via-getty-images-fa4fa47.jpg" width="938" height="594" alt="Na początku wojny Rosjanie „zaaresztowali” zachodnie satelity. Teraz chcą je wymienić na swoją rakietę (fot. Paul Hennessy/SOPA Images/LightRocket via Getty Images)" title="Na początku wojny Rosjanie „zaaresztowali” zachodnie satelity. Teraz chcą je wymienić na swoją rakietę (fot. Paul Hennessy/SOPA Images/LightRocket via Getty Images)" /> Ale to nie jedyny pomysł na wykorzystanie energii jądrowej w nowym wyścigu na Księżyc. Budowa bazy księżycowej będzie wymagała przetransportowania na Srebrny Glob wielu niezbędnych materiałów i gotowych systemów. Roskosmos chce użyć do tego rakiet o napędzie jądrowym. Jak na razie są to jednak tylko zapowiedzi. Agencja nie wymyśliła jeszcze, jak bezpiecznie zbudować tak napędzane statki kosmiczne. Energia jądrowa w kosmosie Dla wielu ludzi połączenie wyrażeń „Rosja” oraz „energia jądrowa” kojarzy się jednoznacznie z katastrofą w Czarnobylu. Jednak faktem jest, że eksploracja kosmosu wymaga niezawodnego źródła energii. A właśnie takim jest reaktor jądrowy. Panele słoneczne prawdopodobnie nie będą w stanie generować i przede wszystkim magazynować wystarczającej ilości energii. A pozostawienie astronautów na Księżycu bez dodatkowego zabezpieczenie nie wchodzi w grę. Tym bardziej, że noc księżycowa trwa 14,5 dnia ziemskiego. We wrześniu 2023 roku brytyjscy naukowcy ujawnili plany kompaktowego reaktora jądrowego. Może on być zasilany przez maleńkie ogniwa paliwowe wielkości nasion. Reaktor ten ma zostać przetestowany przez NASA właśnie pod kątem przyszłych misji księżycowych. NASA też pracuje nad reaktorami Również NASA kończy fazę projektową opracowania koncepcji małego, generującego energię elektryczną reaktora jądrowego do użytku na Księżycu. Agencja wraz z Departamentem Energii USA ogłosiły kontrakty z trzema firmami – Lockheed Martin, Westinghouse oraz IX (joint venture Intuitive Machines i X-Energy) – na przeprowadzenie fazy początkowej. Po zakończeniu fazy II docelowa data dostarczenia reaktora na platformę startową została wyznaczona na początek lat 2030. Agencja określiła już wymagania dla 40-kilowatowego reaktora. Ma on wykorzystywać nisko wzbogacony uran i ważyć nie więcej niż sześć ton. Poza pewnymi ograniczeniami agencja pozwoliła firmom na znaczną elastyczność w projektowaniu. Kolejna faza nowego wyścigu księżycowego Czy Roskosmos i CNSA dogonią państwa zrzeszone pod sztandarem Artemis? Pamiętajmy, że do tej pory ani Rosja, ani Chiny nie wysłały na Księżyc misji załogowej. Co prawda w ubiegłym roku Roskosmos wysłał na Srebrny Glob pierwszą od 47 lat własną misję. Kłopot w tym, że lądownik Łuna-25 nie zaliczył miękkiego lądowania, lecz uderzył w powierzchnię Księżyca. Pozostawił po sobie krater o szerokości 10 metrów. Nieco inaczej ma się sprawa z Chinami. Te są obecne na Księżycu od 2013 roku, kiedy to misja Chang'e 3 umieściła lądownik i łazik na powierzchni naszego satelity. Kolejne misje Chang'e 4 i Chang'e 5, które miały miejsce odpowiednio w 2019 i 2020 roku, również z powodzeniem wylądowały na Księżycu. Najnowsza misja również z sukcesem przywiozła na Ziemię próbki księżycowe. To wyczyn, który CNSA spróbuje powtórzyć jeszcze w tym roku. Poza tym Chińczycy zamierzają zbudować własne, gigantyczne rakiety wielokrotnego użytku, których celem będzie wynoszenie ładunków na Księżyc. Mają być operacyjne do 2030 roku. Pozostaje pytanie ile z tych planów ma szansę na realizację. A przede wszystkim – jakie środki bezpieczeństwa zamierzają przedsięwziąć kraje, które z dużą lekkością traktują zarówno energię atomową, jak i to, gdzie spadną ich rakiety. Co można, a czego nie można w kosmosie? Pomysł wzbudza wiele kontrowersji. Nie tylko z powodów naukowych, ale też politycznych. W rozmowie z National Geographic Polska mec. dr Bartosz Malinowski, specjalista ds. prawa kosmicznego z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk, tłumaczy, że zasady stanowiące, co można, a czego nie można robić na Księżycu zostały zawarte w tzw. układzie o przestrzeni kosmicznej z 1967 r. oraz w układzie o zakazie prób broni nuklearnej w atmosferze, w przestrzeni kosmicznej i pod wodą z 1963 r. – Żaden z tych traktatów nie zabrania stosowania źródeł energii jądrowej w kosmosie, w tym na Księżycu. Zabronione jest natomiast umieszczanie w kosmosie broni jądrowej oraz dokonywanie w kosmosie prób takiej broni. Zakazane jest również, przy okazji badania przestrzeni kosmicznej, jej szkodliwe zanieczyszczanie, co według mnie jednak należy interpretować w kontekście tego, czym jest środowisko księżycowe. Księżyc jest od zawsze skąpany w naturalnym, bardzo szkodliwym promieniowaniu pochodzącym zarówno z naszego słońca, jak i spoza naszego układu, a gleba księżycowa w naturalnej postaci także nie jest zdrowa dla ludzi. Przed obydwoma tymi czynnikami przyszli badacze będą musieli się tak czy inaczej doskonale zabezpieczać. Natomiast ludzkim zanieczyszczeniem, które mogłoby faktycznie skomplikować działalność załogową na całym Księżycu, jest naturalny pył księżycowy rozpędzany przez silniki rakiet do dużych prędkości i potencjalnie wyrzucany z powierzchni na orbitę Księżyca – tłumaczy. Jak dodaje, takie zanieczyszczenie przestrzeni wokół Księżyca utrudniałoby korzystanie przez wszystkie państwa z przynależnej im wolności wykorzystywania i badania Księżyca. Naruszałoby więc fundament prawa kosmicznego. W przyszłej działalności na powierzchni Księżyca należałoby zatem stosować takie umiejscowienie silników, oraz takie utwardzenie podłoża, aby wyeliminować ryzyko rozpędzania pyłu Źródło: TASS. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Polacy zbudowali baterię lodową. Ten wynalazek w ekonomiczny sposób chłodzi i ogrzewa dom
Czy coś, co jest z założenia zimne, może służyć jako ogrzewanie? Ice Battery System, zaprojektowany przez specjalistów z Wrocławia, może stać się sposobem na magazynowanie energii. Wykorzystując najprostsze i ekologiczne składowe magazynuje energię chłodniczą i cieplną. System zakończył z sukcesem testy wielkoskalowe. Czy wejdzie do masowej produkcji?
W tym artykule: Zamrozić, by ogrzać Wielki magazyn energii Algorytmy zarządzające energią Stal, woda, tworzywo sztuczne z odzysku i glikol propoylenowy. Na tych czterech składnikach bazuje Ice Battery System, czyli urządzenie pozwalające magazynować energię chłodniczą i cieplną. Zbudowała je polska firma we współpracy z Politechniką Wrocławską. Jak działa ten wynalazek? Zamrozić, by ogrzać – W każdym zasobniku jest rdzeń, a w nim roztwór wodny z rodnikami przyspieszającymi krystalizację – wyjaśnia Michał Wojsa z firmy Wentima oraz Ice Battery System, który odpowiada za optymalizację zużycia i zarządzania energią cieplną i chłodniczą. – Gdy chcemy zmagazynować energię chłodniczą, po prostu zamrażamy rdzenie, wykorzystując do tego glikol. Do tego oczywiście jest potrzebna energia elektryczna, ale rdzenie mogą być zamrażane w nocy, gdy taryfa jest niższa. Energia może pochodzić też bezpośrednio z ogniw fotowoltaicznych – dodaje pomysłodawca. Naukowcom udało się bezprzewodowo przesłać na Ziemię energię z kosmosu. Czy powstaną orbitalne elektrownie? Pierwszą osobą, która zaproponowała budowę orbitujących elektrowni solarnych był sam Isaac Asimov. Ale trzeba było ponad 80 lat, by jego pomysł zaczął zmieniać się w rzeczywistość. N... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/naukowcom-udalo-sie-bezprzewodowo-przeslac-na-ziemie-energie-z-kosmosu-czy-powstana-orbitalne-elektrownie-fot-sspp-ef1aab5.jpg" width="938" height="346" alt="Naukowcom udało się bezprzewodowo przesłać na Ziemię energię z kosmosu. Czy powstaną orbitalne elektrownie? (fot. SSPP)" title="Naukowcom udało się bezprzewodowo przesłać na Ziemię energię z kosmosu. Czy powstaną orbitalne elektrownie? (fot. SSPP)" /> Tak pozyskana energia chłodnicza może być wykorzystywana w kolejnych dniach do obniżania temperatury w pomieszczeniach. Ale to nie wszystko. System składa się zarówno z „baterii” chłodzącej, jak i grzewczej. – Gdy wytwarzamy chłód, powstaje potężna ilość ciepła. Zwykle jest ono po prostu oddawana do środowiska. Ale my uznaliśmy, że ten „darmowy skutek uboczny” spożytkujemy i zmagazynujemy energię cieplną w tzw. heat battery. Oznacza to, że wykorzystując tę samą energię elektryczną możemy jednocześnie zmagazynować energię chłodzącą i tę cieplną, a następnie zarządzać nimi według potrzeb – tłumaczy Michał Wojsa. Wielki magazyn energii System był przez rok testowany w zakładzie produkcyjnym Rawlplug we Wrocławiu. W zakładzie zainstalowano sześć zbiorników o średnicy 1,8 metra i wysokości dwóch metrów. System pobierał prąd głównie w nocy oraz w weekendy, gdy zakład nie potrzebował energii do prowadzenia produkcji. Wykorzystywano również ogniwa fotowoltaiczne. Sześć zbiorników zapewniło zakładowi 1,5 megawatogodziny energii. Dla porównania wylicza się, że dom jednorodzinny, w którym mieszkają cztery osoby, zużywa w ciągu roku 4200 kilowatogodzin energii elektrycznej. – Zapotrzebowanie na energię elektryczną rośnie. Jej ceny również. W dodatku linie przesyłowe są przestarzałe i niewydajne, co powoduje, że część energii pozyskiwana dzięki źródłom odnawialnym, nie jest wykorzystywana. Potrzebny jest skuteczny i bezpieczny sposób magazynowania jej. Tak, by w chwili, gdy na przykład zakłady przemysłowe, wielkie biurowce, ogromne galerie handlowe zaczynają pracę, nie dochodziło do pików energetycznych. Wykorzystanie zmagazynowanej energii chłodniczej i cieplnej pozwala na zmniejszenie poboru energii elektrycznej w danej chwili – mówi pomysłodawca. Algorytmy zarządzające energią Weźmy przykład wielkich biurowców, w których pracuje nawet kilka tysięcy osób. W takich miejscach klimatyzacja lub ogrzewanie działają non stop. Do tego oczywiście cały sprzęt komputerowy, serwerownie i masa innych urządzeń nieustannie pobierających energię. W tym coraz popularniejsze samochody elektryczne, które pracownicy firm chętnie ładują w momencie, gdy są właśnie w pracy. To wszystko powoduje ogromny pobór mocy. A gdyby tak zmniejszyć go wykorzystując zmagazynowaną wcześniej energię chłodniczą i cieplną, którą można zarządzać i dopasowywać do swoich potrzeb? Takie rozwiązanie zwiększyłoby bezpieczeństwo energetyczne. Najbardziej optymalnym rozwiązaniem byłoby połączenie tego typu systemu z wydajnymi algorytmami. Mogą one samodzielnie podejmować decyzje, w którym momencie najkorzystniej byłoby naładować baterię. A także oceniać, jakie jest zapotrzebowanie w danej chwili na energię chłodzącą lub grzewczą. – Pracę nad tego typu oprogramowaniem już trwają. W takiej sytuacji system musiałby być podłączony do centralnego termostatu. Algorytmy powinny regularnie monitorować zarówno prognozy pogody, jak też komunikaty z zakładów energetycznych. Samodzielnie podejmowałyby decyzję, kiedy zamrozić rdzenie, a kiedy oddać chłód lub ciepło. Mamy nadzieję na wprowadzenie takiego oprogramowania w przeciągu najbliższych lat – mówi Michał Wojsa. W tej chwili system jest skierowany przede wszystkim dla firm przemysłowych. Skonstruowany jest tak, by w razie zwiększenia zapotrzebowania na energię chłodniczą i cieplną można było dołączać kolejne zbiorniki. Ale czy tego typu system ma szansę trafić do odbiorców indywidualnych? Zdaniem twórcy Ice Battery System, przeciętny dom potrzebowałby jednego zbiornika o wielkości 80 na 200 cm. Przy założeniu, że system byłby podłączony do paneli słonecznych, mogłoby się okazać, że koszt ogrzewania i chłodzenia domu spadłby niemal do zera. Źródło: Wentima. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Skala Kardaszowa pokazuje stopień zaawansowania cywilizacji. Wciąż jesteśmy na niej bardzo nisko
Istnienie obcych cywilizacji wciąż pozostaje tylko hipotezą, jednak nauka dopuszcza myśl, że być może nie jesteśmy sami we Wszechświecie. Mało tego, naukowcy biorą pod uwagę, że w niezliczonych galaktykach mogą występować istoty, które reprezentują poziom zaawansowania, jaki my hipotetycznie będziemy w stanie osiągnąć dopiero za wiele wieków. Na przestrzeni lat opracowano kilka metod hierarchizowania możliwych pozaziemskich cywilizacji, ale największe uznanie wśród astrofizyków i astronomów zdobyła skala Kardaszowa.
W tym artykule: Typy cywilizacji, czyli skala Kardaszowa Cywilizacja typu 0 Cywilizacja typu 1 Cywilizacja typu 2 Cywilizacja typu 3 Typy cywilizacji spoza skali Kardaszowa Jaki stopień rozwoju cywilizacji reprezentuje ludzkość? Wizja rozwoju ludzkości Nikołaja Kardaszowa bez wątpienia należy zaliczyć do grona najwybitniejszych astrofizyków. To absolwent Uniwersytetu Moskiewskiego i jeden z prekursorów prowadzonych w ZSRR badań nad życiem pozaziemskim. Był zwolennikiem tezy, według której we Wszechświecie ma istnieć nieskończona liczba cywilizacji. W 1964 roku, niedługo po pierwszej konferencji naukowej poświęconej problematyce SETI, zaproponował hipotetyczny podział wysoko rozwiniętych form życia pozaziemskiego. Autorska klasyfikacja Nikołaja Kardaszowa była wyjątkowo prosta (dokument liczył zaledwie pięć stron), ale przy tym także niezwykle praktyczna. Dzięki temu szybko została uznana na całym świecie. Typy cywilizacji, czyli skala Kardaszowa Jako kryterium klasyfikacyjne, Nikołaj Kardaszow w swojej pracy przyjął ilości generowanej energii. Radziecki naukowiec wyszedł z założenia, że o ile w różnych warunkach rozwoju cywilizacyjnego może pojawić się wiele zmiennych, to wartością stałą, pozwalającą odróżnić cywilizację prymitywną od rozwiniętej, jest zapotrzebowanie na energię. Świat nauki musiał się zgodzić z tym twierdzeniem, bo sama ludzkość stanowi dobitny przykład jego słuszności. Wraz z galopującym postępem cywilizacyjnym, w ciągu ostatnich 50 lat nasze stale rosnące potrzeby energetyczne wymusiły na nas trzykrotne zwiększenie podaży energii i sięganie do nowych jej źródeł. Im większy jest stan wiedzy, tym bardziej zwiększają się potrzeby energetyczne. Im więcej dostępnej energii, tym bardziej zwiększa się dostępność nowych metod badawczych, a rozwój postępuje szybciej. To oczywista zależność, której nie można zaprzeczyć. NASA bierze się na poważnie za poszukiwanie pozaziemskich cywilizacji! Wokół gwiazdy Boyajian dzieje się coś dziwnego. Astronomowie postanowili sprawdzić, co tam się dokładnie dzieje. Przyjmując to założenie, Nikołaj Kardaszow wskazał na trzy stopnie rozwoju cywilizacji. Należy przy tym podkreślić, że pomiędzy poszczególnymi fazami występuje ogromny skok technologiczny, możliwy do osiągnięcia drogą trwającej tysiące lat (a być może nawet dłużej) ewolucji. Cywilizacja typu 0 Pierwszy stopień – zerowy – nie występuje w oryginalnej skali Kardaszowa. Dodanie tej fazy rozwoju było jednak konieczne, ale o tym piszemy w dalszej części artykułu. W ramach typu 0 klasyfikowane są istoty inteligentne, które dysponują podstawowymi umiejętnościami cywilizacyjnymi i społecznymi. Prowadzą życie stadne, potrafią komunikować się za pomocą symboli, znają i praktycznie wykorzystują podstawowe systemy gospodarcze, a na zajmowany terytorium wprowadzają pewien rodzaj organizacji. Mogą wznosić budowle i potrafią wykorzystywać energię ze swojego najbliższego otoczenia. W warunkach ziemskich byłaby to np. energia pochodząca ze spalania paliw stałych, jak choćby drewna. Cywilizacja typu 1 Oryginalna skala Kardaszowa zakłada, że inteligentne istoty najniższego stopnia, czyli typu 1, potrafią wykorzystać całą energię, jaka jest dostępna na zamieszkiwanej przez nie planecie. Ta umiejętność ma im dawać możliwość sprawowania znacznej kontroli nad planetą. Co to oznacza w praktyce? Tłumacząc to na przykładzie Ziemi, gdyby ludzkość osiągnęła ten poziom rozwoju, potrafiłaby powstrzymywać naturalne kataklizmy lub unikać ich skutków. Szacowany potencjał cywilizacji tego stopnia obejmuje także kontrolę i wykorzystanie reakcji termojądrowych. Cywilizacja typu 2 Zdaniem Nikołaja Kardaszowa, cywilizacja typu 2 potrafi wykorzystać całą energię emitowaną przez gwiazdę macierzystą (w przypadku Ziemi oznaczałoby to pełne wykorzystanie energii słonecznej). Zgodnie z założeniami skali, tak zaawansowane istoty mogłyby skolonizować swój układ planetarny. Wykorzystanie całości energii generowanej przez gwiazdę macierzystą byłoby możliwe dzięki otaczającym ją zespołom urządzeń. Warto wspomnieć, że taki koncept przed Kardaszowem przedstawił Freeman Dyson, amerykański fizyk. System ogniw słonecznych otaczających gwiazdę nazwano sferą Dysona. Cywilizacja typu 3 Najwyższy stopień rozwoju cywilizacyjnego w skali Kardaszowa zakłada zdolność do wykorzystania energii porównywalnej z energią światła emitowanego przez całą galaktykę. Należy tu wskazać nie tylko na energię milionów gwiazd, ale także generowaną przez czarne dziury. To miałoby pozwolić na odbywanie podróży międzygwiezdnych. Kardaszow wysunął tezę, że tak rozwinięte istoty najprawdopodobniej władałyby galaktyką. Typy cywilizacji spoza skali Kardaszowa Opracowaną przez Kardaszowa metodę hierarchizowania hipotetycznych cywilizacji pozaziemskich rozwinął Isaac Asimov. Amerykański profesor biochemii i pisarz fantastyki naukowej dodał do skali kolejne poziomy rozwoju. Jego zdaniem, cywilizacja typu 4 byłaby zdolna do wykorzystania całej energii dostępnej w swojej supergromadzie. Z kolei cywilizacja typu 5 byłaby zdolna do wykorzystania energii całego Wszechświata. W Drodze Mlecznej istnieją cztery wrogie cywilizacje, które są gotowe najechać Ziemię, sugeruje nowe badanie Jaka jest szansa, że zostaniemy zaatakowani przez kosmitów? Sto razy mniejsza niż to, że ludzkość zniknie z powierzchni Ziemi na skutek uderzenia gigantycznej asteroidy. Ale takie niebezpiecz... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/w-drodze-mlecznej-istnieja-cztery-wrogie-cywilizacje-ktore-sa-gotowe-najechac-ziemie-sugeruje-nowe-badanie-fot-getty-images-4fce87f.jpeg" width="938" height="606" alt="W Drodze Mlecznej istnieją cztery wrogie cywilizacje, które są gotowe najechać Ziemię, sugeruje nowe badanie (fot. Getty Images)" title="W Drodze Mlecznej istnieją cztery wrogie cywilizacje, które są gotowe najechać Ziemię, sugeruje nowe badanie (fot. Getty Images)" /> Kolejne dwa stopnie rozwoju zakładają istnienie wieloświatów (światów równoległych). W tym kontekście, cywilizacja typu 6 byłaby zdolna do wykorzystania energii z wielu wszechświatów. Przedstawiciele cywilizacji typu 7 mieliby natomiast być istotami „boskimi”, dysponujący zdolnością tworzenia i unicestwiania wszechświatów. Jaki stopień rozwoju cywilizacji reprezentuje ludzkość? Gdyby opierać się o oryginalną skalę Kardaszowa, ludzkość należałoby przypisać do typu pierwszego. Byłoby to jednak błędne założenie, bo wciąż jeszcze nie potrafimy wykorzystać pełnych zasobów energii, dostępnych na naszej planecie. Tutaj zaczyna się rola wspomnianego wcześniej poziomu zerowego. Dokładnie tak, w skali Kardaszowa ludzie są zerem. Może nie całkowitym zerem, bo coraz bliżej nam do poziomu pierwszego. Najniżej w hierarchii typu 0 znajdują się pierwsze ziemskie cywilizacje. Często można spotkać się z twierdzeniem, że starożytni Egipcjanie byli najwcześniejszymi przedstawicielami tego stopnia. Warto jednak podkreślić, że założenia początku skali wyczerpuje także starsza od egipskiej cywilizacja sumeryjska. Przedstawiciele pierwszej mezopotamskiej cywilizacji znali pismo klinowe, wznosili megalityczne budowle, organizowali swoje życie w miastach. Prowadzili wymianę handlową, a ich społeczeństwo opierało się na istnieniu hierarchii. Należy zatem uznać, że Sumerowie spełniali wszelkie przesłanki, pozwalające zaklasyfikować ich jako pierwszą cywilizację typu 0. Gdzie na skali Kardaszowa znajduje się współczesna cywilizacja? Zdaniem naukowców, reprezentujemy stopień rozwoju równy 0,72. Badacze wysnuli taki wniosek na podstawie autorskiego wzoru Carla Sagana, amerykańskiego fizyka, w którym kluczową rolę odgrywa ilość energii rocznie produkowanej na świecie. Na przełomie XIX i XX wieku, ludzkość miała reprezentować stopień zaawansowania równy 0,58. Pod koniec XX stulecia byliśmy zaawansowaniu w stopniu 0,7. Wyraźnie więc widać, że jesteśmy coraz bliżej awansu do typu 1. Kiedy to nastąpi? Wizja rozwoju ludzkości Istnieje kilka założeń co do tempa rozwoju naszej cywilizacji. Michio Kaku, amerykański fizyk, zakłada, że nastąpi to w 2100 roku. Najnowsze symulacje komputerowe, przeprowadzone przez badaczy z Cornell University z wykorzystaniem wzoru Sagana, wskazują jednak, że do przeskoku na wyższy poziom dojdzie dopiero za około 350 lat. Swoje wnioski wysnuli na podstawie analizy podaży i zużycia energii z trzech głównych źródeł. Mowa o paliwach kopalnych (takich jak ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel), energii jądrowej i energii odnawialnej. W wyliczeniach uwzględnili ograniczenia środowiskowe wynikające z postępujących zmian klimatycznych. Zmiany klimatu doprowadzają do zmiany koloru Ziemi. Widać to na mapie Zmiany klimatu na całym świecie są odczuwalne inaczej. Wyraźnie pokazują je zdjęcia satelitarne. Jak ma wyglądać rozwój ludzkości? Zdaniem futurologów, w pierwszej kolejności należy spodziewać się rozwoju nanotechnologii. To napędzi postęp w medycynie. Dostępne będą nowatorskie techniki chirurgii nieinwazyjnej. Nastąpi też rozwój robotyki. Roboty mają być obecne na polach bitew, armie będą uzbrojone w egzoszkielety i w zaawansowaną broń kinetyczną. Siły zbrojne będą miały na wyposażeniu samoloty suborbitalne i pociski hipersoniczne. Cele energetyczne będą realizowane dzięki małym ogniwom jądrowym. Upowszechnią się międzykontynentalne podróże ponaddźwiękowe. Wraz z wkroczeniem na poziom 1, rozpocznie się osadnictwo na innych planetach. Powstaną cyborgi, czyli nastąpi integracja mózgu z maszyną. Broń będzie wykorzystywała energię plazmową. Nanotechnologia wykona skok do femtotechnologii. To wszystko brzmi dziś jak fantastyka naukowa. Warto jednak spojrzeć na ten temat pod innym kątem i zastanowić się, na jakim etapie rozwoju była cywilizacja u progu XX wieku, a na jakim jest teraz. W wizji futurologów niepokoi jednak jedna rzecz – wskazują na znaczny rozwój technologii wojennych. W tym kontekście zasadne więc wydaje się pytanie: czy nasza cywilizacja zdoła przetrwać kolejne 350 lat, czyli czas, który zdaniem naukowców jest nam potrzebny do wkroczenia na kolejny poziom rozwoju? Szukasz więcej fascynujących informacji na temat świata roślin i zwierząt, odkryć archeologicznych i nieskończonego Wszechświata? Zaprenumeruj magazyn „National Geographic Polska". Najnowszą ofertę znajdziesz na tej stronie. Nasz ekspert Artur Białek Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.
Łowca ciemnej materii gotowy do startu. Niedługo Falcon 9 wyniesie obserwatorium nazwane imieniem Euklidesa
W najbliższą sobotę, 1 lipca, ze stanowiska Space Force na Cape Canaveral na Florydzie wystartuje rakieta Falcon 9, na szczycie której umieszczone zostało obserwatorium Euclid. Celem misji jest sporządzenie trójwymiarowej mapy 1,5 miliarda galaktyk odległych nawet o 10 miliardów lat świetlnych od nas.
W tym artykule: Zagadkowa ciemna materia i energia Jak zobaczyć niewidzialne Lustra z kosmicznej ceramiki Misja Euclid potrwa 6 lat Euclid ma wystartować na szczycie rakiety Falcon 9 SpaceX z Cape Canaveral Space Force Station na Florydzie 1 lipca o godz. 17.11 naszego czasu. Obserwatorium ma badać kosmos w bliskiej podczerwieni, a cel nowej misji Europejskiej Agencji Kosmicznej jest bardzo ambitny. Euclid będzie mapować geometrię materii we Wszechświecie, głównie w postaci rozkładu galaktyk. Ma to pozwolić dowiedzieć się więcej o składnikach Wszechświata, których nie widzimy – ciemnej energii i ciemnej materii. Zagadkowa ciemna materia i energia Ciemną energią określa się hipotetyczną formę energii, mającą wypełniać całą przestrzeń. Ma ona wywierać tzw. ujemne ciśnienie, przyspieszając tym samym tempo rozszerzania się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz tzw. problemu brakującej masy we Wszechświecie. Natomiast mianem ciemnej materii określa się hipotetyczną materię nieemitującą i nieodbijającą promieniowania elektromagnetycznego. Jej istnienie zdradzają jedynie wywierane przez nią efekty grawitacyjne. Według danych zebranych na podstawie obserwacji dużych struktur kosmicznych, ciemna materia stanowi ok. 27 proc. bilansu masy i energii Wszechświata. Pierścienie Einsteina odsłonią tajemnicę ciemnej materii? Na razie wskazują, że może być inna niż sądzono Badanie światła zakrzywianego przez galaktyki może pomóc rozwiązać jedną z najważniejszych zagadek fizyki. Czyli wyjaśnić, czym jest ciemna materia – podstawowy składnik, z którego zb... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/pierscienie-einsteina-odslonia-tajemnice-ciemnej-materii-na-razie-wskazuja-ze-moze-byc-inna-niz-sadzono-fot-esa-hubble-nasa-bf537f9.jpg" width="938" height="380" alt="Pierścienie Einsteina odsłonią tajemnicę ciemnej materii? Na razie wskazują, że może być inna niż sądzono (Fot. ESA/Hubble & NASA)" title="Pierścienie Einsteina odsłonią tajemnicę ciemnej materii? Na razie wskazują, że może być inna niż sądzono (Fot. ESA/Hubble & NASA)" /> Nowoczesne obserwatorium, za którym stoją dwie potężne kosmiczne marki, czyli Thales Alenia Space oraz Airbus Defence and Space, ma badać zasięg i wpływ ciemnego wszechświata w większym stopniu niż kiedykolwiek wcześniej. Według twórców, obserwatorium pomoże zrozumieć początkową ekspansję Wszechświata i wyjaśnić, dlaczego ta ekspansja przyspiesza. Jak zobaczyć niewidzialne – Ciemna energia i ciemna materia ujawniają się poprzez dość subtelne zmiany, jakich dokonują w wyglądzie obiektów w widzialnym Wszechświecie. Tylko w ten sposób możemy je obserwować – powiedział René Laureijs, naukowiec projektu Euclid, podczas niedawnego briefingu Europejskiej Agencji Kosmicznej. René Laureijs wskazał na zjawiska, takie jak soczewkowanie grawitacyjne, które uwidacznia odległe obiekty poprzez efekty grawitacyjne dużego obiektu na pierwszym planie. Euclid będzie w stanie zobaczyć te efekty wyraźniej niż jakiekolwiek obserwatorium przed nim. Będzie działał w głębokim kosmosie, 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, w tzw. punkcie Lagrange’a Ziemia-Słońce 2 (L2). Tym samym, w którym operuje Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Dwa instrumenty specjalizujące się w detekcji fal podczerwonych i długości fal wizualnych będą współpracować w celu zobrazowania dużych połaci nieba. Dzięki temu uczeni mają wywnioskować, gdzie może znajdować się niewidzialna ciemna materia, obserwując jej wpływ na widzialne obiekty. – Pole widzenia teleskopu wynosi pół stopnia kwadratowego nieba na raz. To naprawdę dużo, nawet w porównaniu z ogromnymi teleskopami kosmicznymi Hubble’a i Webba – powiedział Will Percival, główny koordynator naukowy misji Euclid na kanadyjskim Uniwersytecie Waterloo. Lustra z kosmicznej ceramiki „Oko” Euklidesa ma średnicę 1,2 metra. Wszystkie sześć luster obserwatorium oraz sam teleskop – składający się z ponad 30 części wraz z lustrami – a także ponad 10 części składających się na spektrometr i fotometr bliskiej podczerwieni misji, są wykonane z tego samego materiału. Nie ze szkła, ale z ceramiki naturalnie występującej tylko w kosmosie. To węglik krzemu (SiC). Jest on jednym z najtwardszych znanych materiałów. Używa się go do produkcji narzędzi skrawających, wysokowydajnych hamulców, a nawet kamizelek kuloodpornych. Jednocześnie węglik krzemu jest znacznie lżejszy od szkła. Jest podobny do metalu, ponieważ ma wysoką przewodność cieplną. Jednak, w przeciwieństwie do metali, może ulegać ekstremalnym zmianom temperatury bez deformacji. To czyni go bardzo atrakcyjnym dla astronomii kosmicznej. SiC jest stosunkowo powszechny w kosmosie. Powstaje z połączenia krzemu i węgla przy braku tlenu. Niewielkie jego ilości znaleziono w meteorytach. Na Ziemi został po raz pierwszy zsyntetyzowany jako sztuczny substytut diamentu. Misja Euclid potrwa 6 lat Uruchomienie sondy Euclid potrwa około ośmiu miesięcy, w co wliczony jest już miesięczny tranzyt do L2. Działając w stabilnych warunkach grawitacyjnych, które minimalizują zużycie paliwa, Euklides dokładnie przetestuje swoje instrumenty i systemy, zanim zostanie w pełni włączony około kwietnia 2024 r. Zakładając oczywiście, że uruchomienie nastąpi na czas i przebiegnie bezproblemowo. Obserwatorium Euclid ma działać przez co najmniej sześć lat. Start rakiety można śledzić na żywo na YouTube. Źródło: ESA. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Naukowcom udało się bezprzewodowo przesłać na Ziemię energię z kosmosu. Czy powstaną orbitalne elektrownie?
Pierwszą osobą, która zaproponowała budowę orbitujących elektrowni solarnych był sam Isaac Asimov. Ale trzeba było ponad 80 lat, by jego pomysł zaczął zmieniać się w rzeczywistość. Naukowcom z California Institute of Technology właśnie udało się po raz pierwszy przesłać energię z urządzenia na orbicie na powierzchnię planety.
W tym artykule: Bezprzewodowe przesyłanie energii z kosmosu Cele eksperymentu MAPLE Energia z kosmosu w każdym miejscu na Ziemi Eksperyment nosi nazwę MAPLE (Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment). Przeprowadzono go z użyciem wyniesionego w kosmos w styczniu 2023 roku satelity Space Solar Power Demonstrator. – Udało się nam bezprzewodowo przesyłać energię do odbiorników w kosmosie i przekierować ją ponownie na Ziemię – poinformowali naukowcy z Caltechu. Bezprzewodowe przesyłanie energii z kosmosu Prototypowe urządzenie po raz pierwszy udowodniło swoją zdolność do bezprzewodowego przesyłania energii przez przestrzeń kosmiczną i precyzyjnego kierowania wykrywalnej ilości energii w stronę Ziemi. Dowodzi to, że możemy mieć niemal nieograniczone źródła energii w postaci energii pochodzącej bezpośrednio z orbity. Szacuje się, że kosmiczne elektrownie solarne mogą potencjalnie wytwarzać osiem razy więcej energii niż panele słoneczne w dowolnym miejscu na powierzchni globu. – Dzięki przeprowadzonym do tej pory eksperymentom otrzymaliśmy potwierdzenie, że MAPLE może z powodzeniem przesyłać energię do odbiorników w kosmosie – napisał w oświadczeniu dr Ali Hajimiri, dyrektor Space-Based Solar Power Project. – Byliśmy również w stanie zaprogramować sieć tak, aby kierowała pozyskaną energię w stronę Ziemi. Wykryliśmy to tutaj, w Caltechu. View oEmbed on the source website Bezprzewodowy transfer energii został osiągnięty przez MAPLE dzięki zestawowi elastycznych i lekkich nadajników mikrofalowych. Stanowią one jeden z trzech instrumentów przenoszonych przez Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1). SSPD-1 został wystrzelony w styczniu 2023 roku w ramach projektu Space Solar Power Project (SSPP). Jego głównym celem jest zbieranie energii słonecznej w kosmosie, a następnie przesyłanie jej na powierzchnię Ziemi. Cele eksperymentu MAPLE MAPLE jest na razie eksperymentem prowadzonym głównie na Ziemi. Jego cel to opracowanie możliwości realnego przesyłania energii z planowanych elektrowni orbitalnych na Ziemię. Bo właśnie to jest wciąż głównym problem, który należy rozwiązać, by móc bardziej efektywnie wykorzystywać zasoby energii słonecznej. Od lat uważa się, że zebrana na orbicie energia powinna być przesyłana na Ziemię dzięki mikrofalom lub wiązce laserowej. – Zgodnie z naszą najlepszą wiedzą, nikt nigdy nie zademonstrował bezprzewodowego transferu energii w kosmosie, nawet przy drogich sztywnych konstrukcjach – wyjaśnia dr Hajimiri. – My zrobiliśmy to po raz pierwszy za pomocą elastycznych, lekkich struktur i własnych układów scalonych. Dzięki precyzyjnemu kontrolowaniu procesu, kierunek energii można bardzo szybko regulować w skali nanosekund. Moc z przekaźników może być przekierowana do odbiorników kosmicznych lub tych na Ziemi. Pozwala to na skierowanie energii w precyzyjnie określone miejsce. I można zrobić bez potrzeby stosowania jakichkolwiek ruchomych części mechanicznych. Dr Hajimiri i jego zespół oceniają teraz wydajność poszczególnych jednostek, które składają się na MAPLE. Analizy potrwają pół roku. Jest to niezbędne do zrealizowania pełnowymiarowej misji, będącej już prototypem przyszłych elektrowni orbitalnych. Energia z kosmosu w każdym miejscu na Ziemi Planuje się, że SSPP ostatecznie będzie składać się z konstelacji modułowych statków kosmicznych zbierających światło słoneczne. Mają przekształcać je w energię elektryczną, a następnie w mikrofale. Te zaś będą przesyłane na ogromne odległości, w tym na Ziemię. Może to być znakomite rozwiązanie dla nieuprzemysłowionych regionów świata, w których brakuje infrastruktury energetycznej. Nowe panele fotowoltaiczne produkują także wodę. „Wysysają” ją z powietrza, nawet na pustyni Czy można za jednym zamachem produkować elektryczność i czystą wodę? To właśnie robi nowy wynalazek saudyjskich uczonych. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/nowe-panele-fotowoltaiczne-produkuja-takze-wode-wysysaja-ja-z-powietrza-nawet-na-pustyni-fot-renyuan-li-cc-by-sa-74181b8.jpeg" width="938" height="528" alt="Nowe panele fotowoltaiczne produkują także wodę. „Wysysają” ją z powietrza, nawet na pustyni (fot. Renyuan Li, CC-BY-SA)" title="Nowe panele fotowoltaiczne produkują także wodę. „Wysysają” ją z powietrza, nawet na pustyni (fot. Renyuan Li, CC-BY-SA)" /> – Mamy nadzieję, że nasz eksperyment zdemokratyzuje dostęp do energii elektrycznej w taki sposób, w jaki internet zdemokratyzował dostęp do informacji – podsumował dr Hajimiri. – Jeżeli wszystko pójdzie zgodnie z planem, to na powierzchni Ziemi nie trzeba będzie nawet tworzyć żadnej specjalnej infrastruktury, by móc pobierać moc z kosmosu. Oznacza to, że możemy wysyłać energię do odległych regionów i obszarów zniszczonych przez wojnę lub klęskę żywiołową. Źródło: California Institute of Technology. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Baterie kwantowe będą się błyskawicznie ładować i gromadzić mnóstwo energii. Kiedy mogą powstać?
Jak przechować duże ilości energii, nie obciążając środowiska? Rozwiązaniem mogą być innowacyjne baterie kwantowe.
W tym artykule: Czym są baterie kwantowe? Czy baterie kwantowe mają szanse działać? Kwantowe nanokropki w bateriach Baterie kwantowe to szansa dla motoryzacji Jak szybko będzie ładował się samochód na baterie kwantowe? Baterie kwantowe to jeden z tych konceptów, z którymi wiąże się nadzieje na technologiczną rewolucję. Wykorzystując zjawiska takie jak kwantowe splątanie, naukowcy chcieliby zbudować akumulatory, których możliwości znacznie przewyższyłyby możliwości obecnie istniejących baterii. Czym są baterie kwantowe? W 2012 r. dwóch badaczy – prof. Robert Alicki z Uniwersytetu Gdańskiego i prof. Mark Fannes z Uniwersytetu Leuven – opublikowało pracę dowodzącą, że teoretycznie może istnieć coś takiego jak bateria kwantowa. Bazowałaby ona na przechowujących energię ogniwach kwantowych. Oto lepsza alternatywa dla baterii litowo-jonowych. Naukowcy z Teksasu rozwijają baterie sodowe Baterie sodowe znacznie szybciej się ładują i nie szkodzi im rozładowanie do zera. Czy zrewolucjonizują sposób, w jaki magazynujemy energię? Miałyby one różne stany, reprezentujące wysoki i niski poziom energii. Alicki i Fannes zauważyli, że im więcej splątanych kwantowo ogniw wchodziłoby w skład baterii, tym szybciej przechodziłaby ze stanu niskiej energii do wysokiej. Czyli – tym szybciej by się ładowała. Jednym z mechanizmów, który brany jest pod uwagę przy próbie zbudowania baterii kwantowej jest pochłanianie światła przez materię. To tzw. mechanizm superabsorpcji. Dzięki niemu, co ciekawe, wydajność baterii ma rosnąć wraz ze zwiększaniem się jej rozmiarów. Czy baterie kwantowe mają szanse działać? Dziesięć lat temu cała koncepcja była wyłącznie w sferze rozważań teoretycznych. Alicki i Fannes zaznaczyli, że nie wiadomo jeszcze, z czego można by zbudować kwantową baterię. Ich praca okazała się jednak inspirująca dla całej rzeszy naukowców, którzy zaczęli intensywnie badać zagadnienie kwantowych akumulatorów. Odkrycia szły w dwóch kierunkach. Jednym było dalsze budowanie podstaw teoretycznych. Drugim – szukanie praktycznych rozwiązań inżynieryjnych. Na obu polach odnoszono sukcesy. W styczniu 2022 roku zespół Jamesa Quacha z Uniwersytetu w Adelajdzie ogłosił, że udało mu się przeprowadzić pierwszy praktyczny eksperyment potwierdzający istnienie zależności między wielkością baterii kwantowej a czasem jej ładowania. Kwantowe nanokropki w bateriach Bateria smartfonu ładująca się w 30 sekund? Mają to umożliwić tzw. kwantowe nanokropki. To kryształy o długości zaledwie dwóch nanometrów, wytwarzane z tanich, organicznych surowców. Można ich użyć nie tylko do zwiększenia pojemności baterii, ale także ulepszenia innych elementów elektronicznych, takich jak wyświetlacze, pamięć czy kamery. Nanokropki mogą teoretycznie sprawić, że elektronika będzie całkowicie pozbawiona toksycznego kadmu. Lepszych baterii potrzebują konstruktorzy urządzeń medycznych, satelitów, samolotów, narzędzi budowlanych, robotów itd. Poza tym zużyte akumulatory stwarzają zagrożenie dla środowiska, bo często zawierają toksyczne metale ciężkie. Wydajniejsze i bardziej ekologiczne przechowywanie elektryczności stało się wielkim wyzwaniem dla całej branży technologicznej. Baterie kwantowe mogłyby być stosowane np. w przyszłych elektrowniach termojądrowych, gdzie istotne jest błyskawiczne dostarczanie ogromnych ilości energii. Jednak technologie kwantowe ciągle są „w wieku niemowlęcym”. Na ich „dorośnięcie” będziemy więc musieli jeszcze trochę poczekać. Baterie kwantowe to szansa dla motoryzacji Takie baterie mogłyby wpłynąć m.in. na najważniejszy sektor motoryzacji, czyli samochody elektryczne. Ich popularność stale rośnie i są już produkowane przez praktycznie każdy liczący się koncern motoryzacyjny. Jednak ciągle mają wady utrudniające zastąpienie nimi samochodów spalinowych na masową skalę. Niespodzianka: fuzja jądrowa może dostarczać znacznie więcej energii niż dotychczas sądzono Naukowcy skorygowali podstawowe prawo określające, maksymalnie ile paliwa można będzie użyć w reaktorach termojądrowych. To oznacza, że fuzja jądrowa – gdy już zostanie opanowana i wyko... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/niespodzianka-fuzja-jadrowa-moze-dostarczac-znacznie-wiecej-energii-niz-dotychczas-sadzono-fot-visual-china-group-via-getty-images-62d83b2.jpeg" width="938" height="626" alt="Niespodzianka: fuzja jądrowa może dostarczać znacznie więcej energii niż dotychczas sądzono (fot. Visual China Group via Getty Images)" title="Niespodzianka: fuzja jądrowa może dostarczać znacznie więcej energii niż dotychczas sądzono (fot. Visual China Group via Getty Images)" /> Jakie to wady? Niestety, czas ładowania ich akumulatorów ciągle jest bardzo długi. Ładowanie „elektryka” może trwać kilkanaście godzin. I nawet jeśli mamy superdrogie auto wyposażone w najnowocześniejsze technologie, na postój na stacji będziemy musieli poświęcić 20–40 minut. Jak szybko będzie ładował się samochód na baterie kwantowe? Trzyosobowa grupa naukowców z Narodowego Uniwersytetu w Seulu opracowała inny aspekt zagadnienia baterii kwantowych – dokładny sposób ładowania ich ogniw. Ich praca została opublikowana w czasopiśmie naukowym „Physical Review Letters”. Naukowcy najpierw opracowali konkretny schemat działania baterii składającej się z ogniw kwantowych. Następnie dokładnie policzyli, jaką oszczędność czasu dałoby się dzięki temu uzyskać podczas postoju na stacji. Przyjmując, że mamy auto elektryczne z akumulatorem składającym się z 200 ogniw, stwierdzili, że tempo ładowania również wzrosłoby 200-krotnie. A więc czas ładowania skróciłby się z dziesięciu godzin do trzech minut. Jeśli zaś mielibyśmy superszybką stację ładującą, zamiast spędzić na niej pół godziny, ładowanie samochodu potrwałoby zaledwie kilka sekund. Źródło: Physical Review Letters.
Brakujący składnik Wszechświata może powstawać we wnętrzu czarnych dziur. To zaskoczyło fizyków
Naukowcy wpadli na zupełnie nowy pomysł wyjaśniający pochodzenie ciemnej energii. Ten najbardziej tajemniczy składnik Wszechświata może powstawać w czarnych dziurach – postuluje międzynarodowy zespół badawczy.
W tym artykule: Dlaczego Wszechświat powiększa się coraz szybciej? Co kryje się we wnętrzu czarnych dziur? Dlaczego czarne dziury w nieaktywnych galaktykach nadal rosną? Kontrowersyjna teoria dotycząca ciemnej energii Z czego składa się kosmos? Zwykła materia, z której zbudowane jest Słońce, nasza planeta i my sami, stanowi zaledwie 5 proc. Wszechświata. Kolejne 27 proc. przypada na ciemną materię. Ciemna materia to odpowiednik tej zwykłej, który jednak nie emituje, absorbuje ani nie odbija światła. Co z pozostałymi 68 proc.? Tyle przypada na najbardziej tajemniczy składnik kosmosu – ciemną energię. Nie wiadomo w ogóle, czym ona jest. Jednak znamy efekt jej obecności. Gdyby nie ciemna energia, kosmos rozszerzałby się coraz wolniej. Tymczasem jest odwrotnie: od lat 90. poprzedniego wieku wiemy, że ekspansja Wszechświata przyspiesza. Dlaczego Wszechświat powiększa się coraz szybciej? Dlaczego tak się dzieje? Odpowiedź sprowadza się do stwierdzenia, że w kosmosie musi przybywać pewnej hipotetycznej energii. Ponieważ jest jej coraz więcej, jej wpływ działa przeciwnie do grawitacji, przyciągającej do siebie gwiazdy i galaktyki. Czy istnieją ciemne galaktyki? Naukowcy twierdzą, że właśnie odkryli pierwszą z nich Galaktykę, która w ogóle nie emituje światła widzialnego, wypatrzyli astronomowie z Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie. To najprawdopodobniej tzw. ciemna galaktyka karłowata, która składa s... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/czy-istnieja-ciemne-galaktyki-naukowcy-twierdza-ze-wlasnie-odkryli-pierwsza-z-nich-fot-getty-images-1a4c8ae.jpg" width="938" height="625" alt="Czy istnieją ciemne galaktyki? Naukowcy twierdzą, że właśnie odkryli pierwszą z nich (fot. Getty Images)" title="Czy istnieją ciemne galaktyki? Naukowcy twierdzą, że właśnie odkryli pierwszą z nich (fot. Getty Images)" /> Matematyczny opis tego tajemniczego czynnika przedstawił już Albert Einstein. W 1917 r. wielki uczony doszedł do wniosku, że w kosmosie musi istnieć jakaś siła, która przeciwstawia się grawitacji. W jego teorii ten czynnik został wprowadzony pod postacią tzw. stałej kosmologicznej. Jej obecność równoważyła grawitację i powodowała, że Wszechświat się nie zapadał. Później Einstein wycofał się z tego pomysłu. Gdy jednak obserwacje prowadzone z pomocą Teleskopu Hubble’a wykazały, że tempo rozszerzania się kosmosu rośnie, a nie maleje, koncepcja tajemniczej ciemnej energii powróciła. Co kryje się we wnętrzu czarnych dziur? Skąd się bierze ciemna energia? W najnowszym numerze czasopisma naukowego „The Astrophysical Journal Letters” pojawiła się zupełnie nowa i bardzo kontrowersyjna odpowiedź na to pytanie. Według międzynarodowego zespołu naukowców ciemna energia powstaje we wnętrzu czarnych dziur. – Proponujemy teorię zakładającą, że źródłem ciemnej energii są czarne dziury – powiedział dla „Guardiana” Duncan Farrah, astronom z Uniwersytetu Hawajów. – Ciemna energia powstaje, kiedy zwykła materia jest ściskana w czasie grawitacyjnego kolapsu ogromnych gwiazd – dodał uczony. Dlaczego czarne dziury w nieaktywnych galaktykach nadal rosną? Naukowcy doszli do tego wniosku, porównując dwa rodzaje galaktyk. W młodych galaktykach, ciągle aktywnych, cały czas powstają nowe gwiazdy. W rezultacie tamtejsze czarne dziury rozrastają się i mają coraz większe masy. Z kolei w starych galaktykach, nieaktywnych, nie zachodzą już procesy gwiazdotwórcze. Nie ma w nich wiele materii, którą mogłyby pochłaniać czarne dziury. A zatem ich masa nie powinna przyrastać. Obserwacje wykazały jednak co innego. Naukowcy spostrzegli, że czarne dziury w nieaktywnych galaktykach są od siedmiu do dwudziestu razy cięższe, niż wynika z teorii. Wskazuje to, że musi istnieć jakiś proces, wyjaśniający ich powiększanie się. Zdaniem badaczy, mogłoby nim być powstawanie we wnętrzu czarnych dziur ciemnej energii, sprzężone z rozszerzaniem się Wszechświata. Kontrowersyjna teoria dotycząca ciemnej energii Hipoteza ta jest przełomowa. Jej zwolennicy podkreślają, że po raz pierwszy udało się połączyć teorię czarnych dziur i ciemnej energii z faktycznymi obserwacjami kosmosu. Zwracają też uwagę, że teoria ta, jako pierwsza, wyjaśnia, skąd ciemna energia się bierze. Powstała największa i najdokładniejsza mapa Wszechświata. Gromadzi dane z 20 lat Po 20 latach badań i analizie 4 milionów galaktyk i kwazarów astrofizycy z 30 różnych instytucji naukowych stworzyli trójwymiarową mapę znanego Wszechświata. Krytycy z kolei uważają pomysł łączący czarne dziury i ciemną energię za co najmniej kontrowersyjny. Hipoteza nadal nie wyjaśnia, czym ciemna energia w ogóle miałaby być. Co więcej, wprowadza spore zamieszanie do pojmowania funkcji czarnych dziur w kosmosie. Jak jednocześnie miałyby być źródłem potężnych oddziaływań grawitacyjnych oraz siły przyspieszającej ekspansję? – Istnieje wiele kontrargumentów, wymagających odpowiedzi. I faktów, które należałoby wyjaśnić, jeśli ta hipoteza ma przetrwać dłużej niż kilka miesięcy – zauważył dla „Guardiana” Vitor Cardoso, profesor fizyki z Instytutu Nielsa Bohra w Kopenhadze. Źródła: The Conversation, The Astrophysical Journal Letters. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Kontrolowana reakcja termojądrowa po raz pierwszy wyprodukowała nadwyżkę energii. Czy to faktycznie przełom?
National Ignition Facility (NIF) w USA dokonało czegoś, co do tej pory nikomu się nie udało. Reaktor termojądrowy wyprodukował tam więcej energii, niż zużył. Naukowcy mówią o przełomie.
W tym artykule: Co to jest reakcja termojądrowa? Jak przeprowadzić reakcję termojądrową na Ziemi? Jak działa NIF? Do energii termojądrowej droga jeszcze daleka Teoretycznie energia termojądrowa to najwspanialsze możliwe źródło czystego prądu. Paliwem są izotopy wodoru, które możemy uzyskać ze zwykłej wody morskiej. Reakcje termojądrowe zachodzą we wnętrzach gwiazd, ale można je przeprowadzać także na Ziemi, co wiadomo od czasu testu pierwszej bomby wodorowej. Największy problem techniczny polega na uzyskaniu większej kontroli nad tym procesem. A także na tym, by reakcja dostarczała więcej energii, niż musieliśmy włożyć w jej zainicjowanie. Coś takiego udało się właśnie fizykom z amerykańskiego National Ignition Facility (NIF), części Lawrence Livermore National Laboratory. 5 grudnia po raz pierwszy reaktor termojądrowy wyprodukował tam nadwyżkę energii. – To wielki przełom. Bardzo ekscytujące osiągnięcie – mówi niezwiązana z zespołem NIF Anne White, fizyczka z Massachusetts Institute of Technology. Czy oznacza to, że wkrótce powstaną pierwsze elektrownie termojądrowe? Co to jest reakcja termojądrowa? Reakcja termojądrowa (zwana inaczej fuzją termonuklearną) polega na łączeniu się lżejszych jąder w cięższe. Wskutek reakcji fuzji termojądrowej np. z wodoru może powstać hel. Jest ona źródłem energii we wnętrzu gwiazd. Opanowanie tej technologii dałoby naszej cywilizacji „czystą” energię na miliony lat. Nieskończona energia! Czym jest reaktor fuzyjny? Gwiazda w sercu maszyny Gigantyczne ilości energii ze szklanki wody? To możliwe, podobnie jak odejście od paliw kopalnych i praktycznie nieskończony zapas mocy. Te marzenia ma pomóc spełnić reaktor fuzyjny. Urządz... Niestety, jądra atomowe nie lubią się łączyć – odpychają je od siebie siły elektrostatyczne. W gwiazdach do reakcji termojądrowej dochodzi dzięki bardzo wysokim ciśnieniu i temperaturze oraz tunelowaniu kwantowemu. To zjawisko umożliwia pokonanie odpychania jąder atomów w temperaturze niższej, niż wynikałoby to z praw termodynamiki. Zachodzi rzadko, ale liczba atomów we wnętrzu gwiazdy jest olbrzymia. Efekt skali sprawia, że zdarza się wystarczająco często, by fuzja w gwiazdach zachodziła. Na Ziemi jedynym rozwiązaniem pozostaje podwyższanie temperatury i ciśnienia do poziomów znacznie wyższych niż w gwiazdach. Takie warunki bardzo trudno jest stworzyć. Jak przeprowadzić reakcję termojądrową na Ziemi? Gaz rozgrzany do tak wysokich temperatur nazywany jest plazmą. Niezwykle trudno utrzymać ją w miejscu. Jest to główny problem techniczny, z którym inżynierowie borykają się od początków prac nad fuzją, sięgających lat 40. XX wieku. Do kontrolowania plazmy najczęściej wykorzystywane jest silne pole magnetyczne. Tak dzieje się w reaktorach termojądrowych, których komora ma kształt obwarzanka, zwanych tokamakami. Należy do nich budowany na południu Francji ITER, który ma dowieść, że proces fuzji termojądrowej może być stabilny. Zgodnie z planem reaktor ma zacząć działać w 2025 r. Do niedawna tokamaki uważano za najbardziej obiecujący pomysł na zbudowanie w przyszłości elektrowni termojądrowej. Jak działa NIF? Na osiągnięcie fuzji jest jednak inny sposób niż wytwarzanie plazmy w tokamakach. Można też ściskać i podgrzewać izotopy wodoru za pomocą laserów. Z początku to właśnie ta metoda wydawała się bardziej obiecująca. Okazało się to jednak bardzo trudne i przez pewien czas naukowcy twierdzili, że to ślepa uliczka. Największe laboratorium pracujące nad tego rodzaju fuzją to właśnie NIF. Przez dekady osiągnęło ono tylko część mocy laserów potrzebnej do rozpoczęcia fuzji. Teraz naukowcom udało się tam zainicjować reakcję termojądrową, która wyprodukowała więcej energii, niż było potrzebne do jej wywołania. To przełom, bo do tej pory żadnemu innemu reaktorowi się to nie udało. Laboratorium NIF zajmuje powierzchnię trzech boisk do amerykańskiego futbolu. W jego centrum 192 silne wiązki laserowe skierowano na cel wielkości gumki na końcu ołówka. To pojemnik ze złota, w którym znajduje się diamentowa kapsułka wielkości ziarnka pieprzu, wypełniona paliwem termojądrowym. W środku, w obszarze średnicy ludzkiego włosa, zaszła fuzja termonuklearna. „Sztuczne Słońce” osiągnęło rekordowo wysoką temperaturę. „Klucz do energii termojądrowej” Koreańscy oraz amerykańscy naukowcy ustanowili nowy światowy rekord. Dzięki Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) – urządzeniu zwanym „sztucznym Słońcem” – uzyskali... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/sztuczne-slonce-to-ogromny-reaktor-na-razie-pozera-wiecej-energii-niz-jest-w-stanie-wytworzyc-fot-korea-institute-of-fusion-energy-2163f5e.jpeg" width="938" height="528" alt="Sztuczne Słońce to ogromny reaktor, na razie pożera więcej energii niż jest w stanie wytworzyć (fot. Korea Institute of Fusion Energy)" title="Sztuczne Słońce to ogromny reaktor, na razie pożera więcej energii niż jest w stanie wytworzyć (fot. Korea Institute of Fusion Energy)" /> Dostarczyła ona 3,15 megadżula energii, czyli ponad cztery piąte kilowatogodziny (0,875 kWh). Do przeprowadzenia tej reakcji potrzebne było 2,05 megadżula energii (0,57 kWh) w formie światła laserowego. Do energii termojądrowej droga jeszcze daleka Z naukowego punktu widzenia jest to wielkie osiągnięcie. Reaktor ITER, o ile zostanie uruchomiony zgodnie z planem, ma „wyjść na plus” dopiero w latach 30. tego stulecia. Wyniki NIF pokazują, że warto też inwestować w laserową fuzję termojądrową. Takie inwestycje będą niezbędne. NIF powstał jako placówka badająca broń termojądrową. Jego celem nie była produkcja energii. Koszt budowy tego laboratorium to 3,5 mld dolarów. By zbudować jego następcę potrzebne będą znacznie większe pieniądze i ogromny wysiłek naukowców. Zbudowanie elektrowni termojądrowej bazującej na technologii NIF będzie jeszcze większym wyzwaniem. Wydajność reakcji wciąż nie jest taka, aby faktycznie wychodziła ona na plus. Do wyprodukowania 2,05 megadżula energii w formie światła laserowego, które doprowadziło do reakcji termojądrowej, trzeba było zużyć znacznie więcej energii elektrycznej. Poza tym obecnie wielkie laboratorium NIF jest w stanie doprowadzić do jednej takiej reakcji na dzień. W elektrowni takich reakcji powinno odbywać się 10 w ciągu sekundy. To oznacza „spalenie” laserami miliona kapsułek z paliwem termojądrowym dziennie. Na razie nikt jeszcze nie wie, jak to zrobić w sposób, który będzie ekonomicznie sensowny. Źródła: NIF, Science.
Naukowcy opracowali ultracienkie ogniwa słoneczne. Mogą zmienić każdą powierzchnię w źródło energii
Inżynierowie z MIT opracowali cienkie jak papier ogniwa słoneczne, które można przymocować praktycznie do każdej stałej powierzchni. Generują aż 18 razy więcej energii na kilogram niż konwencjonalne panele słoneczne.
W tym artykule: Supernowoczesne i ultralekkie ogniwa, które wytwarzają znacznie więcej energii Ogniwa mogą być wykorzystywane na szeroką skalę Rozwiązanie jest wciąż w fazie testowej Odnawialne źródła energii (OZE) to przyszłość naszej planety. Nie chodzi tu jednak tylko o rozwój technologiczny. Eksperci od lat zwracają uwagę na to, że od zmian w polityce energetycznej zależy to, czy powstrzymamy kryzys klimatyczny i globalne ocieplenie. Celem Unii Europejskiej jest m.in. ograniczenie emisji gazów cieplarnianych o 80–95% do 2050 roku. Jednak żeby to osiągnąć, trzeba zwiększyć nakłady na rozwój OZE. Tutaj z pomocą przychodzą naukowcy. Supernowoczesne i ultralekkie ogniwa, które wytwarzają znacznie więcej energii Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology zaprojektowali niezwykle innowacyjne ogniwa słoneczne. Są cieńsze niż ludzki włos i mogą zmienić każdą stałą powierzchnię w źródło energii. Ogniwa są przyklejone do bardzo mocnej i lekkiej tkaniny, dzięki czemu można je z łatwością przymocować praktycznie wszędzie. Naukowcy twierdzą, że ich wynalazek może się bardzo dobrze sprawdzić w podróży oraz w nagłych wypadkach, w sytuacjach, gdy w okolicy nie ma żadnego źródła zasilania. Powstały panele fotowoltaiczne produkujące energię w nocy. To możliwe dzięki zamianie ciepła w prąd Jak się okazuje, panele fotowoltaiczne mogą działać nie tylko za dnia, ale także w nocy. Ile energii potrafią wytworzyć bez światła słonecznego? <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/powstaly-panele-fotowoltaiczne-produkujace-energie-w-nocy-to-mozliwe-dzieki-chlodom-z-kosmosu-74d05ec.jpeg" width="938" height="519" alt="Powstały panele fotowoltaiczne produkujące energie w nocy. To możliwe dzięki chłodom z kosmosu" title="Powstały panele fotowoltaiczne produkujące energie w nocy. To możliwe dzięki chłodom z kosmosu" /> Nowe fotoogniwo jest aż sto razy lżejsze od konwencjonalnych paneli słonecznych. Co więcej, generuje znacznie więcej energii na kilogram. Wykonano je z półprzewodnikowego tuszu za pomocą drukowania 3D. Badacze wierzą, że dzięki temu rozwiązaniu w przyszłości ich pomysł będzie wykorzystywany na szeroką skalę. Ogniwa mogą być wykorzystywane na szeroką skalę Uczeni z MIT podkreślają, że ze względu na ultracienką strukturę, ich ogniwa sprawdzą się w różnych sytuacjach. Naukowcy twierdzą, że można je przymocować np. do żagli, co zapewni zasilanie na otwartym morzu. Sprawdzą się również w warunkach survivalowych lub na campingach. Z kolei przymocowanie fotoogniwa do drona zapewni maszynie dłuższy czas lotu. Co więcej, badacze uważają, że urządzenie może być przydatne podczas usuwania skutków katastrof, gdy dostęp do energii jest ograniczony. – Nasz wynalazek umożliwia łatwą integrację z powierzchnią stałą. Mamy nadzieję, że nasza technologia zostanie szybko wdrożona. Dążymy do tego, aby to się stało. To niezwykłe ważne, szczególnie w kontekście zapotrzebowania na bezemisyjne źródła energii – mówi Vladimir Bulović, współautor odkrycia i profesor nowych technologii na MIT. Tradycyjne fotoogniwa produkowane są z materiałów półprzewodnikowych, najczęściej z krzemu, germanu i selenu. To sprawia, że najpopularniejsze panele słoneczne są kruche. Właśnie dlatego muszą być zamknięte w dużych i ciężkich aluminiowych ramach. Rozwiązanie jest wciąż w fazie testowej Naukowcy stworzyli nowe ogniwa z wykorzystaniem najnowszych rozwiązań nanotechnologicznych. Za pomocą nowoczesnego urządzenia stworzyli powłokę ogniwa słonecznego, która ma zaledwie 15 mikrometrów grubości. Aby zapobiec uszkodzeniom mechanicznym, ogniwo zostało przymocowane do materiału kompozytowego o nazwie dyneema. To materiał używany m.in. do produkcji pętli wspinaczkowych, kamizelek kuloodpornych oraz elementów endoprotez. Waży ok. 13 gramów na metr kwadratowy. Ekologiczna energia? Tak, czas na zmianę na zielonego dostawcę prądu! Pierwsze testy wykazały, że ultracienkie ogniwa słoneczne generują ok. 730 watów mocy na kilogram, a po umieszczeniu ich na materile deneema – 370 watów. Oznacza to, że wytwarzają nawet 18 razy więcej energii na kilogram niż konwencjonalne palenie słoneczne. – Standardowa fotowoltaika na dachu w Massachusetts generuje około 8000 watów. Aby wytworzyć tę samą ilość energii, nasze ogniwa ważyłyby zaledwie 20 kilogramów – przyznają naukowcy z MIT. Eksperci podkreślają jednak, że pozostaje problem ochrony przed czynnikami środowiskowymi, jak np. deszcz i wilgoć. Badacze chcą teraz stworzyć ultralekkie pojemniki, w których można by było zamknąć nowoczesne ogniwa. Źródło: Massachusetts Institute of Technology. Nasz ekspert Jakub Rybski Dziennikarz, miłośnik kina niezależnego, literatury, ramenu, gier wideo i dobrego rocka. Wcześniej związany z telewizją TVN24 i Canal +. Zawodowo nie boi się podejmować żadnego tematu, prywatnie bardzo zainteresowany polityką. Autor bloga na Instagramie "Mini Podróże".