ساخت موادی قویتر از فولاد و سبکتر از فوم
جرعه ای ازجهان دانش
بهارسادات موسوی
[ گزارش ازپژوهش های تازه ]
محققان دانشگاه تورنتو با ترکیب یادگیری ماشین و چاپ سهبعدی در مقیاس نانو ، موادی ساختهاند که به اندازه فولاد مقاوم بوده و به سبکی فوم هستند. این دستاورد میتواند تحولی بزرگ در صنایع هوافضا و خودرو ایجاد کند.
به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ، محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه تورنتو با استفاده از یادگیری ماشین ، موادی نانوساختاری طراحی کردهاند که ترکیبی منحصر به فرد از استحکام بالا ، وزن کم و قابلیت سفارشیسازی را ارائه میدهند. این مواد میتوانند در صنایع مختلف از جمله هوافضا و خودرو تحول ایجاد کنند.
این مواد نانوساختار از بلوکهای ساختمانی بسیار کوچک یا واحدهای تکراری تشکیل شدهاند که اندازه آنها تنها چند صد نانومتر است. این بلوکها که از جنس کربن هستند ، در ساختارهای سهبعدی پیچیدهای به نام نانو شبکهها (nanolattices) چیده شدهاند.
پیتر سرلس ، نویسنده اصلی این مقاله چنین توضیح میدهد: مواد نانوساختار با ترکیب شکلهای پرکاربرد در مقیاس نانو ، مانند ساخت پل از بلوکهای مثلثی شکل ، و استفاده از اثر «کوچکتر یعنی قویتر» ، به برخی از بالاترین نسبتهای استحکام به وزن و سفتی به وزن در بین تمام مواد دست یافتهاند. با این حال ، شکلهای استاندارد شبکهها معمولاً دارای گوشهها و تقاطعهای تیز هستند که باعث تمرکز تنش و شکست زودهنگام مواد میشوند. این موضوع پتانسیل کلی مواد را محدود میکند.
در این میان ، یادگیری ماشین به کمک طراحی مواد نانوساختاری میآید. برای غلبه بر این چالش ، این تیم تحقیقاتی از الگوریتم بهینهسازی بیزیان چندهدفه (multi-objective Bayesian optimization) استفاده کردند. این الگوریتم با یادگیری از دادههای شبیهسازیشده ، بهترین هندسهها را برای بهبود توزیع تنش و افزایش نسبت استحکام به وزن مواد نانوساختاری پیشبینی کرد.
پیتر سرلس سپس از یک چاپگر سهبعدی مبتنی بر پلیمریزاسیون دو فوتونی در مرکز تحقیقات و کاربرد فناوریهای سیالی (CRAFT) برای ساخت نمونههای اولیه استفاده کرد. این فناوری چاپ سهبعدی در مقیاس میکرو و نانو ، امکان ایجاد نانو شبکههای کربنی بهینهشده را فراهم میکند ، نتایج شگفتانگیز بود.
این نانو شبکههای بهینهشده بیش از دو برابر استحکام طراحیهای قبلی را نشان دادند و توانستند تنشی معادل ۲.۰۳ مگاپاسکال به ازای هر متر مکعب بر کیلوگرم را تحمل کنند. این مقدار حدود پنج برابر بیشتر از استحکام تیتانیوم است.
سرلس میگوید: این اولین بار است که از یادگیری ماشین برای بهینهسازی مواد نانوساختار استفاده میشود و ما از بهبودهای بهدستآمده شوکه شدیم. این الگوریتم نه تنها هندسههای موفق از دادههای آموزش داده شده پیشین را تکرار نکرد ، بلکه از تغییراتی که در شکلها مؤثر بودند یاد گرفت و توانست هندسههای کاملاً جدیدی را پیشبینی کند.
این مواد جدید میتوانند در صنعت هوافضا برای ساخت قطعات فوقسبک در هواپیماها ، هلیکوپترها و فضاپیماها استفاده شوند. این قطعات نه تنها ایمنی و عملکرد را حفظ میکنند ، بلکه با کاهش وزن ، مصرف سوخت را نیز به میزان قابل توجهی کاهش میدهند.
فیلیتر ، سرپرست این تحقیق میگوید: امیدواریم این طراحیهای جدید مواد به ساخت قطعات فوقسبک در کاربردهای هوافضا منجر شوند که میتوانند تقاضای سوخت را در طول پرواز کاهش دهند و در عین حال ایمنی و عملکرد را حفظ کنند. این امر در نهایت میتواند به کاهش ردپای کربن ناشی از پرواز کمک کند.
سرلس نیز اضافه میکند: اگر قطعات ساختهشده از تیتانیوم در یک هواپیما را با این مواد جایگزین کنید، میتوانید به صرفهجویی ۸۰ لیتر سوخت در سال به ازای هر کیلوگرم مواد جایگزینشده دست یابید.
این پروژه چندوجهی ، عناصر مختلفی از علوم مواد ، یادگیری ماشین ، شیمی و مکانیک را گرد هم آورده است تا به بهبود و پیادهسازی این فناوری کمک کند. گامهای بعدی این تیم تحقیقاتی شامل بهبود مقیاسپذیری این طراحیهای مواد برای ساخت قطعات در مقیاس بزرگ و مقرونبهصرفه است.
فیلیتر میگوید: علاوه بر این ، ما به بررسی طراحیهای جدیدی ادامه خواهیم داد که چگالی مواد را حتی بیشتر کاهش دهند و در عین حال استحکام و سفتی بالایی را حفظ کنند.
این دستاورد علمی نه تنها نشاندهنده پتانسیل بالای ترکیب یادگیری ماشین و فناوریهای پیشرفته ساخت است ، بلکه میتواند راه را برای نوآوریهای بیشتر در صنایع مختلف هموارکند.
پنهان شدن یک سیاهچاله هیولایی در همسایگی زمین
کهکشان مجاور کهکشان راه شیری ، ابر ماژلانی بزرگ ( LMC) ، ممکن است یک هیولا را در خود پنهان کرده باشد. این کهکشان کوتوله ، ممکن است سیاهچاله بسیار پرجرمی را در دل خود جای داده باشد. شواهدی از این سیاهچاله کیهانی پنهان زمانی کشف شد که گروهی از محققان ۲۱ ستاره با سرعت زیاد را بررسی کردند که با چنان سرعتی حرکت میکردند که به نظر میرسید به زودی از کهکشان ما جدا میشوند.
به گزارش اسپیس ، محققان با ردیابی مسیر این ستارگان با استفاده از ماهواره ردیابی ستاره گایا آژانس فضایی اروپا ، دریافتند که حدود نیمی از آن ها توسط سیاهچاله بسیار پرجرم کهکشان راه شیری ، موسوم به کمانای* به این شتاب رسیدهاند.
محققان بر این باورند که نیمی دیگر احتمالا پس از برخورد گرانشی با یک سیاهچالهی عظیم در قلب ابر ماژلانی بزرگ به حومه کهکشان راه شیری گریختهاند.
جسی هان (Jesse Han) ، رهبر گروه از مرکز اخترفیزیک ، میگوید: از نظر کیهانی تعجبآور است که متوجه شویم سیاهچاله ی بزرگ دیگری در نزدیکی خود داریم. سیاهچالهها آنقدر مخفی هستند که این سیاهچاله در تمام این مدت عملا زیر چشم ما پنهان شده بوده است.
تصور میشود که ستارگان پرسرعت زمانی ایجاد میشوند که یک منظومه ستارهای دوتایی به یک سیاهچاله بسیار پرجرم نزدیک شود.
در حالی که یکی از این ستارگان در یک مدار در اطراف سیاهچاله به دام میافتد یا حتی احتمالا در یک رویداد خشونتآمیز بلعیده میشود ، شریک آن با سرعتی بیش از میلیونها مایل در ساعت به بیرون پرتاب میشود.
کریم البدری (Kareem El-Badry) ، عضو تیم و محقق موسسه فناوری کالیفرنیا میگوید: ما میدانستیم که این ستارههای پرسرعت برای مدتی وجود داشتهاند ، اما گایا دادههایی را که به آنها نیاز داریم در اختیار ما قرار داده است تا بفهمیم واقعا از کجا آمدهاند. با ترکیب این دادهها با مدلهای نظری جدیدمان برای نحوه سفر این ستارهها ، به این کشف قابل توجه دست یافتیم.
یک نظریه از پیش موجود پیشنهاد کرده بود که اگر یک سیاهچاله بسیار پرجرم در ابر ماژلانی بزرگ وجود داشته باشد ، در نتیجهی حرکت این کهکشان کوتوله اقماری در اطراف کهکشان ما ، خوشهای از ستارگان پرسرعت در یکی از لبههای کهکشان راه شیری ایجاد میکند.
محققان این نظریه را مطرح کردند که ویژگیهای ستارههای پرسرعتی که در لبه کهکشان راه شیری دیده میشوند را نمیتوان با مکانیسمهای شتاب احتمالی دیگر که شامل یک سیاهچاله بسیار پرجرم نمیشود ، توضیح داد.
دانشمندان علاوه بر گردآوری شواهدی که از احتمال وجود یک سیاهچاله بسیار پرجرم در ابر ماژلانی بزرگ پشتیبانی میکند ، توانستند از سرعت آن ستارگان و کمیت آن ها نسبت به سرعتهای شتاب گرفته شده توسط کمان ای* برای استنتاج جرم سیاهچاله ابر ماژلانی بزرگ استفاده کنند.
در مجموع ، محققان تشخیص دادند که جرم سیاهچاله ابر ماژلانی بزرگ حدود ۶۰۰ هزار برابر جرم خورشید است.
این در واقع آن را در مقایسه با سیاهچالههای کلان جرم در دسته بسیار کوچکها قرار میدهد. جرم کمان ای* در قلب کهکشان راه شیری ۴.۳ میلیون برابر خورشید است، در حالی که جرم سیاهچاله عظیم در کهکشان مسیه ۸۷ (M۸۷) حدود پنج میلیارد برابر جرم ستاره ماست.
روسیه یک محموله دفاعی را با سایوز به فضا پرتاب کرد
نیروی هوافضای روسیه زیرمجموعه نیروهای مسلح این کشور ، یک محموله دفاعی را با موشک سایوز به فضا پرتاب کرد.
خبرگزاری دولتی RIA در گزارشی به نقل از وزارت دفاع روسیه اعلام کرد که نیروهای هوافضای این کشور زیرمجموعه نیروهای مسلح روسیه ، یک محموله دفاعی را با موشک سایوز به فضا پرتاب کرد.
براساس این گزارش ، پرتابگر سایوز — ۲٫۱b از پایگاه فضایی پلستسک در منطقه آرخانگلسک واقع در شمال روسیه عملیات خود را آغاز کرد. RIA جزئیات بیشتری از این مأموریت فاش نکرد.
وزارت دفاع روسیه در بیانیهای تأکید کرد که نیروهای هوافضا در چارچوب مأموریتهای این وزارتخانه ، پرتابگر کلاس متوسط سایوز — ۲٫۱b را به همراه یک فضاپیما با موفقیت در مدار زمین قرار دادهاند.
موشکهای سایوز که عمدتاً برای مأموریتهای فضایی از جمله ارسال محموله و خدمه به ایستگاه فضایی بینالمللی استفاده میشوند ، برپایه آمار آژانس فضایی اروپا تاکنون نزدیک به ۱٬۷۰۰ پرتاب موفق را در کارنامه خود ثبت کردهاند.
پرتابهای سایوز با اهداف علمی و اکتشافی معمولاً توسط سازمان فضایی روسکوسموس ، نهاد مسوول برنامههای فضایی روسیه ، بهصورت رسمی اطلاعرسانی میشود.
راهپیمایی ۵ ساعته فضانوردان
۲ فضانورد ناسا خارج از ایستگاه فضایی بین المللی راهپیمایی فضایی انجام دادند و بالاخره توانستند واحد ارتباطات رادیویی معیوب را جدا کنند.
به گزارش اسپیس ، فضانوردان در ۲ راهپیمایی فضایی پیشین ، نتوانسته بودند این کار را انجام دهند.
سانی ویلیامز و بری ویلمور فضانوردانی که باکپسول فضایی بویینگ به این ایستگاه سفر کردند و اکنون ماه هاست که در آنجا گیر افتاده اند ، این فعالیت را انجام دادند. آن ها این راهپیمایی ۵ ساعت و ۲۶ دقیقه ای را از ساعت ۱۲:۴۳ به وقت گرینویچ آغاز کردند. به نوشته سی ان ان در اصل فضانوردان فقط روی حذف سخت افزار تمرکز کرده بودند. هرچند انجام این کار در مدت زمانی طولانی تر از زمان پیش بینی شده ، انجام شد.
این دویست و هفتاد و چهارمین راهپیمایی فضایی برای نگهداری و ارتقای ایستگاه فضایی بین المللی بود. همچنین این نهمین راهپیمایی فضایی ویلیامز و پنجمین راهپیمایی ویلمور بود.
آن ها از ابزارهای خاصی برای حذف پیچ هایی استفاده کردند که این سخت افزار را در بخش خارجی ایستگاه فضایی بین المللی نگه داشته بود. این سخت افزار ارتباطات رادیویی به زمین بازگردانده می شود.
