Самые интересные открытия 2015 года
Можно ли все эти устройства назвать прорывами? Наверно, не всегда. Если 3D-принтеры однажды сравнятся по скорости (еще хорошо бы по цене) с обычными двухмерными — это будет прорыв, который, пожалуй, изменит весь мир материальной культуры. Если пуля сама будет находить свою жертву, независимо от навыков стрелка, это тоже будет прорыв, правда, в не самой приятной для человечества области. Но даже новинки, которые вроде бы не содержат в себе радикальных новшеств — например, рука-манипулятор с мягким захватом или мини-дрон в защитной клетке, все равно мало-помалу меняют нашу жизнь и возбуждают фантазию других изобретателей и новаторов. О том, как их идеи обогатят жизнь человечества, мы прочитаем ровно через год.
Твердый захват мягкой подушкой
Скоростная 3D-печать
Современные принтеры работают по аддитивной технологии: при печати пластиком устройство нагревает материал картриджа, аккуратно наносит его на поверхность и сушит образовавшийся слой. Закончив с одним, печатающая головка переходит к следующему. Таким образом, шаг за шагом создается новый объект. На печать небольшого пластикового шарика может понадобиться несколько часов. Однако на помощь пришло… кино. Группа ученых-химиков и физиков под руководством Джозефа Десимона из Университета Северной Каролины (США), вдохновившись образом жидкометаллического робота T-1000 из фильма «Терминатор 2: Судный день», полностью пересмотрела принцип, заложенный в основу 3D-печати. Основанная ими компания Carbon3D разработала технологию CLIP (Continuous Liquid Interface Production), в основе которой лежит использование фотополимерных смол, затвердевающих под воздействием света и переходящих в жидкое состояние в присутствии кислорода. На начальном этапе пластина-основание погружается в плоскую емкость, заполненную смолой. На дне емкости оборудовано окошко — через него на поверхность пластины проецируется профиль, соответствующий сечению создаваемого предмета. Смола затвердевает, пластина постепенно поднимается вверх, излучение проецирует очередной профиль, и объект печати будто вытягивается из емкости с жидкостью]. С помощью кислородной мембраны удается избежать затвердевания смолы на дне емкости. По окончании процесса остается лишь отрезать готовый объект от пластины и смыть остатки смолы. Как и при обычной 3D-печати, наблюдение за работой CLIP-принтера завораживает, при этом он печатает в 25−100 раз быстрее своих традиционных собратьев. По утверждению Carbon3D, технологию CLIP можно использовать для широкого класса полимеров с разными свойствами — от пористых до необычайно твердых.
Протез «Сделай сам»
Как-то раз, еще подростком, Истон познакомился с семилетним ребенком, у которого вместо руки был протез стоимостью $80?000. После этой встречи юноша твердо решил изобрести собственную замену руке — достаточно продвинутую в техническом плане и в то же время доступную по цене. Для сооружения прототипа Истону понадобилась леска, детали конструктора LEGO, несколько моторчиков от игрушечных самолетов и электрические провода — закупка материалов обошлась всего $400. В следующих версиях он применил детали, напечатанные на 3D-принтере, и подключил к ним несколько электродов, считывающих управляющие сигналы мозга. Это изобретение прославило своего создателя, а мультимиллионер Энтони Роббинс обеспечил Истону начальный капитал для стартапа. Благодаря мощной поддержке в 2014 году молодой бизнесмен основал компанию Unlimited Tomorrow, которая продолжила развивать проект RoboArm, а также занялась разработкой экзоскелета для людей, страдающих параличом нижних конечностей. Потребность в дешевых протезах в США постоянно росла, но чтобы вывести такой товар на рынок, требуется одобрение специального ведомства. Получить его — дело долгое. И тогда Лачаппель объявил, что Unlimited Tomorrow открывает бесплатный доступ к проекту первой версии RoboArm на своем официальном сайте. «Мы не могли больше ждать и решили дать возможность изготовить протез всем, кто в нем действительно нуждается», — прокомментировал свое решение Истон.
За чашкой в космосе
«Крепкий орешек» пролетит повсюду
Пульс Мирового океана
За последние 115 лет температура поверхности мирового океана повысилась на 0,8°С, а уровень pH снизился на 0,1%. Такие изменения могут стать роковыми для коралловых рифов, моллюсков и прочей морской живности — этот негативный эффект затронет всех без исключения обитателей мирового океана.
Для победы над конкурентами Sunburst модифицировала свой pH-сенсор SAMI (погружной автономный датчик стационарного типа). Новый титановый корпус надежно защищает внутренние части SAMI от высокого давления на большой глубине, а после замены дорогих компонентов более дешевыми аналогами и пересмотра принципов работы устройства у Джеймса и Майка получился более точный и эффективный аппарат со стоимостью ниже, чем у конкурентов.
Благодаря этому прибору ученые смогут изучать изменения уровня кислотности океана в глубинных слоях — там, где исследования еще никогда не проводились.
Робот-гепард научился прыгать
Тест на поиск взрывчатки
Бетон против террора
В апреле 2013 года ранним утром злоумышленники перерезали телекоммуникационные кабели вблизи распределительной подстанции Меткалф энергокомпании Pacific Gas and Electric неподалеку от города Сан-Хосе (Калифорния, США). Затем, выстрелив из снайперской винтовки, они один за одним вывели из строя семнадцать трансформаторов, обеспечивающих электроэнергией Кремниевую долину. Спустя тридцать минут они скрылись, нанеся ущерб размером около $15 млн.
Эта история о дерзком нападении не получила широкой огласки, однако она отчетливо продемонстрировала уязвимость энергосистемы США. Для обеспечения безопасности Федеральная комиссия по регулированию энергетического сектора (Federal Energy Regulatory Commission) потребовала от всех участников бизнеса защитить принадлежащие им подстанции, но при этом не предоставила конкретных инструкций, как именно повысить их защиту. В этом году компания High Impact Technology из Орегона предложила подходящее решение: оградить объекты бетонными стенами толщиной 10? см, способными выдержать взрыв бомбы, укрыть оборудование от пуль, ураганного ветра (до 190 км/ч) и защитить от пожара (до 1200°С). В 1930—1960-е годы о таком никто бы и не подумал: тогда не боялись терроризма.
Необыкновенные свойства построенным HIT стенам придает особая арматура из композитного материала, по прочности в два раза превосходящая сталь, — она-то и формирует основу высокопрочного бетона. Снаружи стену защищает обрезиненная оболочка, которая отлично гасит энергию пуль и осколков от взрыва. Для полной остановки пули требуется 20-сантиметровый слой обычного бетона, а по технологии HIT будет достаточно и 7,5 см. Еще 2,5 см пришлось добавить для того, чтобы стена выдерживала ветровые нагрузки.