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Cette exosquelette de type catapulte pourrait rendre les humains 50% plus rapides

 

Avec le bon engin mécanique attaché, les vitesses de course humaines pourraient rivaliser avec celles des cyclistes, selon de nouvelles recherches – obtenant des coureurs jusqu’à 20,9 mètres par seconde, ou plus de 46 miles par heure.

 

Il convient de noter que ce sont des calculs théoriques pour le moment, et l’équipe responsable espère que son prototype sera prêt l’année prochaine. Les chiffres sont basés sur le potentiel qui serait libéré par un attachement d’exosquelette à ressort, semblable à une catapulte.

Nous avons vu ces sortes d’exosquelettes utilisés dans le passé pour aider des personnes paralysées , et un appareil en état de marche pourrait avoir beaucoup d’utilisations potentielles – bien que tous les records olympiques utilisant peu probable de se tenir.

“Notre résultat pourrait conduire à une nouvelle génération de dispositifs d’augmentation développés pour les sports, les opérations de sauvetage et les forces de l’ordre, où les humains pourraient bénéficier d’une vitesse de mouvement accrue”, écrivent les chercheurs dans leur publié papier .

Les mécaniques elles-mêmes sont en fait basées sur des vélos: les pédales de vélo sont si efficaces parce qu’elles nous aident à nous propulser vers l’avant pendant que nos pieds se redressent, ainsi que lorsqu’ils poussent vers le bas. C’est de l’énergie qui est gaspillée pendant que nous courons.

Même les coureurs les plus rapides sur Terre ne gagnent aucune vitesse une fois que leurs pieds quittent le sol – uniquement lorsque leurs pieds heurtent la piste et poussent. Et comme les coureurs deviennent plus rapides, leurs pieds passent plus de temps dans les airs.

Alors, comment pourrait-on mieux utiliser ce temps «perdu»? Les chercheurs derrière la nouvelle étude ont examiné une variété de concepts, atterrissant sur un attachement à ressort qui fonctionne un peu comme une catapulte pour tirer un coureur vers l’avant.

“La disparité entre la mécanique du cyclisme et la mécanique de la course à pied nous a donné l’idée de faire l’hypothèse d’un appareil permettant aux jambes de travailler en l’air”, a déclaré à Emma Betuel l’ingénieur en mécanique David Braun, de l’Université Vanderbilt, [19459006 ] Inverse .

L’idée de fixer des ressorts aux jambes existe depuis plus d’un siècle, mais elle n’est pas particulièrement efficace en soi. Dans ce cas, l’équipe a utilisé la modélisation informatique pour frapper un appareil où le ressort stocke de l’énergie jusqu’à ce que le pied touche à nouveau le sol.

exo walk 2 Fonctionnement de l’appareil. (Sutrisno & Braun, Science Advances, 2020)

Cette énergie proviendrait de la flexion des jambes et de l’avancement dans l’air, suggèrent les chercheurs. Le ressort pourrait libérer cette énergie au contact du sol et ajouter plus de soutien au corps.

Pour atteindre les vitesses maximales, l’analyse montre que le ressort aurait besoin de capter l’énergie pendant 96 pour cent de l’étape et de pouvoir la transférer entièrement vers l’accélération vers l’avant. Le chiffre de 20,9 mètres par seconde est également basé sur l’énergie pompée par un cycliste de classe mondiale, de sorte que le reste d’entre nous pourrait être un peu plus lent.

De nombreux défis restent à relever – notamment en ce qui concerne l’impact supplémentaire que chaque étape aurait dû descendre d’une plus grande hauteur – mais les chercheurs suggèrent que le ressort pourrait être programmé pour s’adapter à différentes vitesses, comme les engrenages sur un bicyclette.

En plus d’aider les services d’urgence, les secouristes et à peu près tous ceux qui ont besoin de se rendre rapidement, un exosquelette comme celui-ci pourrait même inspirer un tout nouveau sport (tout comme les vélos), disent les chercheurs. Avec le temps, ils espèrent que l’ensemble de l’appareil pourrait même tenir dans une chaussure.

“Cela nous montre jusqu’où nous pouvons repousser les limites et sur quelles caractéristiques clés nous devons nous concentrer pour développer la nouvelle technologie”, a déclaré Braun à Ian Sample à The Guardian [19459004 ].

La recherche a été publiée dans Science Advances .

Les données sont enfin arrivées: les voitures électriques produisent vraiment moins de pollution au CO2

 

Les voitures électriques produisent absolument moins de CO2 que les gourmands au gaz, a confirmé une nouvelle étude – contrant les affirmations selon lesquelles les émissions de carbone provenant de la fabrication de voitures électriques et de la production d’électricité l’emportaient sur les économies réalisées sur la route.

 

Croissant les chiffres sur les données collectées dans 59 régions différentes du monde qui représentent 95 pour cent de la demande mondiale de transport et de chauffage, les chercheurs ont constaté que les voitures électriques entraînent une perte globale de CO2 dans le vaste majorité des places.

Alors que la production d’électricité devient moins carbonée, l’équilibre va encore s’éloigner des voitures à essence. Dans des pays comme la Suède et la France, où une grande partie de l’électricité est produite à partir d’énergies renouvelables et nucléaires, au cours de leur vie, les voitures électriques peuvent représenter 70% de moins en termes d’émissions de carbone que les équivalents essence, lorsque tous les facteurs sont inclus.

L’équipe a également examiné l’impact des pompes à chaleur électriques comme une option à faible émission de carbone pour le chauffage domestique, et a constaté qu’elles étaient également meilleures pour l’environnement dans son ensemble, avec la production d’électricité prise en compte.

“L’idée selon laquelle les véhicules électriques ou les pompes à chaleur électriques pourraient augmenter les émissions est essentiellement un mythe”, dit le spécialiste de l’environnement Florian Knobloch , de l’Université Radboud aux Pays-Bas.

“Nous avons vu beaucoup de discussions à ce sujet récemment, avec beaucoup de désinformation en cours. Voici une étude définitive qui peut dissiper ces mythes. Nous avons effectué les chiffres pour partout dans le monde, en regardant toute une gamme de voitures et de systèmes de chauffage. ”

“Même dans notre pire scénario, il y aurait une réduction des émissions dans presque tous les cas. Cette information devrait être très utile pour les décideurs politiques.”

Les chercheurs ont conclu qu’en l’état actuel, les voitures électriques sont meilleures pour le climat que les voitures à essence dans 95 pour cent du monde. Le petit nombre d’exceptions concerne des pays comme la Pologne, où le processus de production d’électricité dépend encore largement du charbon. (Vous pouvez rechercher votre propre pays dans les tableaux supplémentaires de l’équipe publiés ici.)

Le monde s’orientant désormais vers les carburants renouvelables, il ne devrait bientôt y avoir aucune exception. D’ici 2050, si les gouvernements mettent en place les bonnes politiques, une voiture sur deux sur la route pourrait être électrique, ce qui permettrait d’économiser environ 1,5 gigatonnes d’émissions de carbone par an.

“Compte tenu des émissions provenant de la fabrication et de l’utilisation continue de l’énergie, il est clair que nous devons encourager le passage aux voitures électriques et aux pompes à chaleur domestiques sans aucun regret”, , déclare Knobloch .

Les chercheurs appellent les gouvernements et les décideurs politiques à ne pas tarder à pousser l’interrupteur vers l’électricité – même accélérer le basculement d’un an ou deux pourrait permettre d’économiser une énorme quantité de CO2 dans l’atmosphère.

Dans cet esprit, il est bon de voir l’utilisation des énergies renouvelables en expansion à travers le monde, ainsi que des améliorations technologiques en termes de conception et de fonctionnement des voitures électriques .

Il reste encore beaucoup de défis à relever, en termes de production de voitures électriques, de production d’électricité à partir de sources renouvelables, d’amélioration des infrastructures de recharge – et d’amener davantage de personnes à abandonner la voiture. Cependant, nous savons dans quelle direction nous devons aller.

“La réponse est claire: pour réduire les émissions de carbone, nous devons choisir les voitures électriques et les pompes à chaleur domestiques plutôt que les combustibles fossiles”, , explique un scientifique en informatique. Jean-Francois Mercure , de l’Université d’Exeter au Royaume-Uni.

La recherche a été publiée dans Nature Sustainability .

Les cristaux ont été utilisés pour générer des nombres vraiment aléatoires pour la toute première fois

 

L’aléatoire n’est pas toujours aussi aléatoire que vous le pensez. Il est en fait très difficile pour les ordinateurs de de générer un véritable caractère aléatoire , car les algorithmes introduisent des motifs subtils qui peuvent être détectés, ce qui signifie que les nombres qu’ils proposent sont pseudo-aléatoires , et pas finalement imprévisibles.

 

Ce qui ne veut pas dire que les machines ne peuvent pas jouer un rôle. Et si nous prenions quelque chose, comme un robot, et le combinions avec un processus vraiment aléatoire? Les scientifiques ont fait une telle chose, exploitant l’imprévisibilité innée de la chimie d’une manière qui n’a jamais été faite auparavant: dans ce cas, regarder les cristaux se développer.

La ​​cristallisation n’est pas en fait une réaction chimique, mais un changement physique qui se produit lorsque des solides cristallins se forment à partir des produits d’une réaction, et les chercheurs disent que les possibilités de randomisation fournies par le processus de cristallisation peuvent être interminable.

“Dans un système chimique, chaque fois qu’une réaction est effectuée, il y a un nombre presque infini de façons énergétiquement équivalentes pour que des réactifs particuliers se combinent, entraînant à la fois une grande incertitude et une entropie, et la voie exacte entreprise ne sera jamais », a expliqué une équipe de l’Université de Glasgow dans une nouvelle étude .

“En tant que tel, l’entropie d’un tel système chimique est extraordinairement élevée et peut donc servir de très bon pool d’entropie pour l’application de la génération de nombres aléatoires.”

010 crystals random 1 (Lee et al., Matter, 2020)

Dans les nouveaux travaux, les chercheurs ont exploité ce potentiel apparemment infini pour le hasard en construisant un système robotique pour préparer, initier et surveiller des centaines de réactions chimiques parallèles dans une vaste gamme de flacons de chimie.

Au fur et à mesure que les cristaux grandissaient au hasard dans chaque flacon, le robot observait les formations par caméra, détectant et enregistrant la myriade de variables résultantes, y compris l’emplacement, la taille, la forme, l’orientation et la couleur des cristaux.

Des instantanés du réseau de flacons ont été capturés toutes les 10 minutes, puis les images converties en séquences binaires. Dans les tests de chiffrement et de craquage ultérieurs, la sortie du robot de cristallisation a satisfait aux tests d’aléatoire spécifiés par le National Institute for Standards and Technology, battant les résultats des générateurs de nombres pseudo-aléatoires informatisés conventionnels .

“Nous avons trouvé que nos messages encodés avec des nombres véritablement aléatoires mettaient plus de temps à se fissurer que l’algorithme, car notre système pouvait deviner l’algorithme et ensuite le forcer brutalement”, a déclaré l’un des membres de l’équipe, le chimiste Leroy Cronin [ 19459014] Vice .

Bien sûr, bien qu’il s’agisse d’une preuve de concept remarquable – le premier exemple de génération de vrais nombres aléatoires en utilisant la stochasticité de la chimie, selon l’équipe – ce n’est peut-être pas le moyen le plus pratique de réaliser l’aléatoire.

Après tout, tout le monde ne peut pas avoir l’espace physique pour héberger un robot de cristallisation exécutant des centaines d’expériences chimiques en tandem.

Heureusement, les chercheurs suggèrent que le même type de système pourrait être capable de miniaturisation à l’avenir – scellant en quelque sorte toutes ces possibilités infinies dans le corps des ordinateurs électroniques conventionnels.

“C’est une idée un peu folle, mais c’est une façon de fouiller l’espace chimique”, a expliqué Cronin Vice . “Parce que l’espace chimique est tout simplement trop grand pour être exploré. Il y a beaucoup à dire pour aller dans une direction aléatoire.”

Les résultats sont rapportés dans Matter .

Une start-up de fusion nucléaire affirme qu'elle est en passe de fournir une énergie «illimitée»

 

Une start-up australienne de fusion appelée HB11, une spin-off de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud, prétend avoir trouvé un moyen de révolutionner la technologie actuelle de fusion nucléaire, posant potentiellement les bases d’une nouvelle ère de production d’électricité – sans exécuter la risque de fusion nucléaire.

 

La direction de la startup ne mâche pas ses mots.

“Nous esquivons tous les défis scientifiques qui ont retenu l’énergie de fusion pendant plus d’un demi-siècle”, a déclaré le réalisateur Warren McKenzie Nouvel Atlas .

L’énergie de fusion, comme son nom l’indique, exploite l’énergie libérée lorsque les noyaux atomiques fusionnent, par opposition à la fission, qui divise les noyaux pour produire de l’électricité.

La fusion est le Saint-Graal de la production d’énergie depuis des décennies, mais les scientifiques doivent encore produire une réaction qui crache plus d’énergie qu’elle n’en a besoin – bien que ils commencent à se rapprocher [ 19459004].

Si cela semble trop beau pour être vrai, il convient de noter qu’il semble y avoir un drame autour des revendications. Un communiqué de presse sur la technologie du site de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud a disparu – bien qu’une copie de sauvegarde semble toujours en ligne. Le futurisme a contacté l’université pour lui demander la libération manquante.

La version de sauvegarde fait des déclarations extraordinaires. Il dit que HB11 a trouvé une nouvelle façon de supprimer l’approche actuelle de l’énergie de fusion qui nécessite des températures et des niveaux de pression excessivement élevés pour fonctionner.

En théorie – en ce moment ce n’est pas beaucoup plus qu’une théorie – l’approche de HB11 est extrêmement simplifiée et nettement moins chère. La technique repose sur l’hydrogène et un isotope du bore B-11 – au lieu d’isotopes radioactifs extrêmement rares et coûteux tels que le tritium – et utilise un ensemble spécialisé de lasers pour déclencher la réaction.

À l’intérieur d’une “sphère métallique en grande partie vide”, des pastilles de combustible d’isotopes HB-11 sont tirées avec deux lasers pour déclencher une “réaction en chaîne de fusion” avalancée “”, comme la société le décrit dans un déclaration .

“On pourrait dire que nous utilisons l’hydrogène comme fléchette, et que nous espérons frapper un bore, et si nous en frappons un, nous pourrons déclencher une réaction de fusion”, a déclaré McKenzie Nouvel Atlas [19459006 ]. “C’est l’essence même.”

“Créer une fusion en utilisant la température déplace essentiellement des atomes de façon aléatoire, et en espérant qu’ils se heurteront, notre approche est beaucoup plus précise”, a-t-il ajouté.

Le processus ignore même le “besoin d’un échangeur de chaleur ou d’un générateur de turbine à vapeur” et peut alimenter un flux électrique “presque directement dans un réseau électrique existant”, selon le communiqué de la société.

Pas de déchets nucléaires, pas de vapeur, zéro chance de fusion nucléaire. Cela semble presque trop beau pour être vrai – mais la startup a encore beaucoup à prouver. McKenzie a admis qu’il ne sait pas si ou quand l’idée de la startup pourrait se transformer en réalité commerciale.

“Je ne veux pas être la risée en promettant que nous pourrons livrer quelque chose dans 10 ans, sans y arriver”, a-t-il déclaré New Atlas .

Cet article a été initialement publié par Futurism . Lisez l’article original .

Tous ces satellites à bas prix en orbite pourraient être armés par des pirates, avertit un expert

 

Le mois dernier, SpaceX est devenu l’opérateur de la plus grande constellation de satellites actifs au monde . Fin janvier, la société disposait de 242 satellites en orbite autour de la planète et prévoyait d’en lancer 42 000 au cours de la prochaine décennie.

 

Cela fait partie de son projet ambitieux de fournir un accès Internet à travers le monde. La course pour mettre des satellites dans l’espace est lancée, Amazon, OneWeb, basé au Royaume-Uni, et d’autres sociétés tentant de placer des milliers de satellites en orbite dans les mois à venir.

Ces nouveaux satellites ont le potentiel de révolutionner de nombreux aspects de la vie quotidienne – de l’accès à Internet dans des coins reculés du globe à la surveillance de l’environnement et à l’amélioration des systèmes de navigation mondiaux.

Au milieu de toute la fanfare, un danger critique est passé sous le radar: le manque de normes et de réglementations de cybersécurité pour les satellites commerciaux, aux États-Unis et à l’étranger.

En tant que chercheur qui étudie les cyber conflits , je suis parfaitement conscient que cela, couplé aux chaînes d’approvisionnement complexes des satellites et aux couches d’intervenants, les rend très vulnérables aux cyberattaques.

Si les pirates devaient prendre le contrôle de ces satellites, les conséquences pourraient être désastreuses. À la fin de l’échelle, les pirates pourraient simplement fermer les satellites, refusant l’accès à leurs services.

Les pirates pourraient également brouiller ou usurper les signaux des satellites, créant des ravages pour les infrastructures critiques. Cela comprend les réseaux électriques, les réseaux d’eau et les systèmes de transport.

Certains de ces nouveaux satellites ont des propulseurs qui leur permettent d’accélérer, de ralentir et de changer de direction dans l’espace. Si des pirates prenaient le contrôle de ces satellites orientables, les conséquences pourraient être catastrophiques. Les pirates pourraient modifier les orbites des satellites et les écraser sur d’autres satellites ou même sur la Station spatiale internationale.

Les pièces de base ouvrent une porte

Les fabricants de ces satellites, en particulier les petits CubeSats, utilisent la technologie standard pour réduire les coûts. La grande disponibilité de ces composants signifie que les pirates peuvent les analyser pour détecter les vulnérabilités.

De plus, de nombreux composants utilisent la technologie open source. Le danger ici est que les pirates pourraient insérer des portes dérobées et d’autres vulnérabilités dans le logiciel des satellites.

La nature hautement technique de ces satellites signifie également que plusieurs fabricants sont impliqués dans la construction des différents composants. Le processus d’obtention de ces satellites dans l’espace est également compliqué, impliquant plusieurs sociétés.

Même une fois dans l’espace, les organisations propriétaires des satellites externalisent souvent leur gestion quotidienne à d’autres sociétés. Avec chaque fournisseur supplémentaire, les vulnérabilités augmentent, car les pirates ont de multiples opportunités d’infiltrer le système.

Le piratage de certains de ces CubeSats peut être aussi simple que d’attendre que l’un d’eux passe au-dessus et d’envoyer des commandes malveillantes à l’aide d’antennes au sol spécialisées. Le piratage de satellites plus sophistiqués n’est peut-être pas si difficile non plus.

Les satellites sont généralement contrôlés à partir de stations au sol. Ces stations exécutent des ordinateurs avec des vulnérabilités logicielles qui peuvent être exploitées par des pirates. Si des pirates devaient infiltrer ces ordinateurs, ils pourraient envoyer des commandes malveillantes aux satellites.

Une histoire de hacks

Ce scénario s’est joué en 1998 lorsque des pirates ont pris le contrôle du satellite germano-américain ROSAT X-Ray. Ils l’ont fait en piratant des ordinateurs au Goddard Space Flight Center dans le Maryland.

Les pirates ont alors demandé au satellite de diriger ses panneaux solaires directement vers le soleil. Cela a effectivement frit ses batteries et rendu le satellite inutile. Le satellite disparu s’est finalement écrasé sur Terre en 2011.

Les pirates pourraient également détenir des satellites contre rançon, comme cela s’est produit en 1999 lorsque les pirates ont pris le contrôle des satellites SkyNet du Royaume-Uni. .

Au fil des ans, la menace de cyberattaques sur les satellites est devenue plus grave. En 2008, des pirates, peut-être en provenance de Chine, auraient pris le contrôle total de deux satellites de la NASA, l’un pendant environ deux minutes et l’autre pendant environ neuf minutes.

En 2018, un autre groupe de pirates chinois soutenus par l’État aurait lancé une campagne de piratage sophistiquée visant les opérateurs de satellites et les entrepreneurs de la défense. Des groupes de piratage iraniens ont également tenté des attaques similaires .

Bien que le département américain de la Défense et l’Agence de sécurité nationale aient fait quelques efforts pour lutter contre la cybersécurité spatiale , le rythme a été lent. Il n’existe actuellement aucune norme de cybersécurité pour les satellites et aucun organe directeur pour réglementer et assurer leur cybersécurité.

Même si des normes communes pouvaient être développées, aucun mécanisme n’était en place pour les faire respecter. Cela signifie que la responsabilité de la cybersécurité des satellites incombe aux entreprises individuelles qui les construisent et les exploitent.

Les forces du marché vont à l’encontre de la cybersécurité spatiale

Alors qu’elles rivalisent pour être l’opérateur de satellites dominant, SpaceX et les sociétés rivales sont soumises à une pression croissante pour réduire les coûts [19459003 ]. Il y a également une pression pour accélérer le développement et la production. Il est donc tentant pour les entreprises de faire des économies dans des domaines comme la cybersécurité qui sont secondaires pour obtenir ces satellites dans l’espace.

Même pour les entreprises qui accordent une priorité élevée à la cybersécurité, les coûts associés à la garantie de la sécurité de chaque composant pourraient être prohibitifs. Ce problème est encore plus aigu pour les missions spatiales à faible coût, où le coût de la cybersécurité pourrait dépasser le coût du satellite lui-même.

Pour aggraver les choses, la chaîne d’approvisionnement complexe de ces satellites et les multiples parties impliquées dans leur gestion signifie qu’il est souvent difficile de savoir qui est responsable et responsable des cyber-violations .

Ce manque de clarté a engendré de la complaisance et entravé les efforts pour sécuriser ces systèmes importants.

Une réglementation est requise

Certains analystes ont commencé à plaider pour une forte implication du gouvernement dans l’élaboration et la réglementation des normes de cybersécurité pour les satellites et autres actifs spatiaux.

Le Congrès pourrait travailler à l’adoption d’un cadre réglementaire complet pour le secteur spatial commercial. Par exemple, ils pourraient adopter une législation obligeant les fabricants de satellites à développer une architecture de cybersécurité commune.

Ils pourraient également rendre obligatoire le signalement de toutes les cyber-violations impliquant des satellites. Il convient également de déterminer clairement quels actifs spatiaux sont jugés essentiels afin de hiérarchiser les efforts de cybersécurité.

Des directives juridiques claires sur les personnes responsables des cyberattaques sur satellites contribueront également grandement à garantir que les parties responsables prennent les mesures nécessaires pour sécuriser ces systèmes. . Quelles que soient les mesures prises par le gouvernement et l’industrie, il est impératif d’agir maintenant.

Ce serait une grave erreur d’attendre que les pirates prennent le contrôle d’un satellite commercial et l’utilisent pour menacer la vie, les membres et les biens – ici sur Terre ou dans l’espace – avant d’aborder ce problème.

William Akoto , chercheur postdoctoral, Université de Denver .

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original .

Les scientifiques ont créé des méduses bioniques et contrôlé avec succès leurs mouvements

 

Les scientifiques ont «marionnetté» les mouvements d’une méduse et l’ont rendu encore plus rapide que la réalité.

Prenant le contrôle artificiel avec un implant microélectronique, les chercheurs ont multiplié par trois la vitesse naturelle de nage d’une méduse lunaire vivante ( Aurelia aurita ).

 

De plus, ils y sont parvenus avec seulement un peu d’énergie externe et deux fois plus d’effort métabolique de la part de l’animal.

“Ainsi,” concluent les auteurs , “ce robot biohybride utilise 10 à 1 000 fois moins d’énergie externe par masse que les autres robots aquatiques rapportés dans la littérature.”

Les méduses sont connues pour être des nageurs incroyablement efficaces, bien plus que n’importe quelle machine que nous avons créée, donc leur faible coût de transport en fait un échafaudage naturel idéal. . de magnitude plus d’énergie et sont généralement attachés à une alimentation externe.

Les vraies choses, d’autre part, sont des explorateurs lents et stables, sans encombre, capables de s’auto-guérir. Si nous pouvons les contrôler correctement, certains pensent qu’ils pourraient être une nouvelle façon intrigante d’étendre la surveillance des océans.

“Parce que les méduses se trouvent naturellement dans un large éventail de salinités, de températures, de concentrations d’oxygène et de profondeurs (y compris 3 700 m [12 100 pieds] ou plus profondément dans la fosse des Mariannes)” “, les auteurs de la nouvelle étude [ 19459011] proposent , “ces robots biohybrides ont également le potentiel d’être déployés à travers les océans du monde.”

Bien sûr, cela nécessiterait beaucoup plus de contrôle que nous n’en avons actuellement. Jusqu’à présent, l’équipe a simplement montré qu’elle pouvait améliorer la natation des méduses sans coût excessif pour le métabolisme ou la santé de l’animal.

La clé de cette petite mais importante étape est un contrôleur de nage microélectronique portable qui, lorsqu’il est attaché à la méduse, peut générer des ondes de pouls et stimuler les contractions musculaires.

Grâce à cette technologie, les scientifiques peuvent accélérer la propulsion d’une méduse jusqu’à ce qu’elle atteigne un point optimal, où la plus grande vitesse est atteinte avec le plus petit rendement énergétique.

En détournant ainsi le métabolisme et les muscles des méduses, les chercheurs ont fait bouger la créature 2,8 fois plus vite que sa vitesse de nage naturelle.

L’équipe espère que leur travail pourra conduire à de nouveaux véhicules sous-marins qui pourront un jour explorer pendant de plus longues périodes, tout en faisant un minimum de perturbations partout où ils pourront errer.

Avec quelques ajustements supplémentaires, il est possible que nous puissions même utiliser de vraies méduses pour étudier des coins éloignés de l’océan, de la même manière que nous utilisons actuellement des mammifères étiquetés.

“De plus, comme les méduses n’ont pas de vessie natatoire, elles peuvent atteindre des profondeurs de 3 700 mètres [12 100 pieds] dans l’océan”, écrivent les auteurs .

“Seule la microélectronique nécessitera un durcissement pour fonctionner à des pressions élevées.”

Qui sait, ce sera peut-être une armée de biohybrides qui révèlera un jour les vastes mystères indicibles de nos océans.

L’étude a été publiée dans Science Advances .

L'hélice d'un métal de terre rare insaisissable pourrait aider à pousser la loi de Moore au niveau supérieur

 

Pour mettre toujours plus de puissance de calcul dans votre poche, les ingénieurs doivent trouver des moyens de plus en plus ingénieux d’ajouter des transistors à un espace déjà encombré.

Malheureusement, il y a une limite à la taille d’un fil. Mais une forme tordue de métal des terres rares pourrait bien avoir ce qu’il faut pour repousser un peu plus les limites.

 

Une équipe de chercheurs financée par l’armée américaine a découvert un moyen de transformer les nanofils torsadés de l’un des métaux des terres rares les plus rares, tellure , en un matériau avec juste le bonnes propriétés qui en font un transistor idéal à seulement quelques nanomètres de diamètre.

“Ce matériau de tellure est vraiment unique”, dit Peide Ye , ingénieur électricien de l’Université Purdue.

“Il construit un transistor fonctionnel avec le potentiel d’être le plus petit du monde.” .

Généralement constitués de matériaux semi-conducteurs, ils peuvent être considérés comme des intersections de trafic pour les électrons. Un petit changement de tension en un seul endroit ouvre la porte pour que le courant circule, servant à la fois de commutateur et d’amplificateur.

Les combinaisons de commutateurs ouverts et fermés sont les unités physiques représentant le langage binaire qui sous-tend la logique dans les opérations informatiques. Ainsi, plus vous en avez au même endroit, plus vous pouvez exécuter d’opérations.

Depuis que le premier gros transistor a été prototypé il y a un peu plus de 70 ans, une variété de méthodes et de nouveaux matériaux ont conduit à une réduction régulière du transistor. . doubler de densité tous les deux ans.

Aujourd’hui, cette tendance s’est considérablement ralentie . D’une part, plus de transistors en un seul endroit signifie plus de chaleur s’accumule.

Mais il n’y a aussi que de nombreuses façons de raser les atomes d’un matériau tout en le faisant fonctionner comme un transistor. C’est là que le tellure entre en jeu.

Bien qu’il ne soit pas exactement un élément commun dans la croûte terrestre, c’est un semi-métal très demandé, trouvant une place dans une variété d’alliages pour améliorer la dureté et l’aider à résister à la corrosion.

Il possède également les propriétés d’un semi-conducteur; transportant un courant dans certaines circonstances et agissant comme une résistance dans d’autres.

Curieux de ses caractéristiques à l’échelle nanométrique, les ingénieurs ont développé des chaînes unidimensionnelles de l’élément et les ont examinées de près au microscope électronique. Étonnamment, le «fil» ultra-mince n’était pas exactement une ligne nette d’atomes.

“Les atomes de silicium semblent droits, mais ces atomes de tellure sont comme un serpent. Il s’agit d’une structure très originale”, dit Ye . . Forces Waal .

Construire n’importe quel type d’électronique à partir d’un nanofil froissé demande juste des ennuis, donc pour donner au matériau une certaine structure, les chercheurs ont cherché quelque chose pour l’encapsuler.

La solution, ils ont trouvé, était un nanotube de nitrure de bore. Non seulement l’hélice de tellure s’est glissée proprement à l’intérieur, mais le tube a agi comme un isolant, cochant toutes les cases qui le rendraient adapté à la vie de transistor.

Plus important encore, le fil semi-conducteur entier ne faisait que 2 nanomètres de diamètre, ce qui le place dans la même ligue que le record de 1 nanomètre établi il y a quelques années .

Le temps nous dira si l’équipe peut la comprimer davantage avec moins de chaînes, ou même si elle fonctionnera comme prévu dans un circuit.

Si cela fonctionne comme espéré, il pourrait contribuer à la prochaine génération d’électronique miniaturisée, en réduisant potentiellement de moitié la taille des puces électroniques de pointe actuelles.

“Ensuite, les chercheurs optimiseront le dispositif pour améliorer encore ses performances et démontreront un circuit électronique fonctionnel très efficace utilisant ces minuscules transistors, potentiellement grâce à une collaboration avec les chercheurs de l’ARL”, [19459006 ] dit Joe Qiu , directeur de programme pour le Bureau de recherche de l’Armée.

Même si le concept se poursuit, il y a une variété d’autres défis à relever pour réduire la technologie avant de la trouver dans nos poches.

Bien que le tellure ne soit pas actuellement considéré comme une ressource rare, malgré sa relative rareté, il pourrait être très demandé dans les futurs appareils électroniques tels que les cellules solaires.

Cette recherche a été publiée dans Nature Electronics .

Il existe un moyen simple de stocker l'énergie renouvelable, et nous avons déjà la technologie

 

L’effet que les combustibles fossiles ont sur l’urgence climatique conduit une poussée internationale pour utiliser des sources d’énergie à faible émission de carbone. À l’heure actuelle, les meilleures options pour produire de l’énergie à faible émission de carbone à grande échelle sont l’énergie éolienne et solaire.

 

Mais malgré les améliorations au cours des dernières années de leurs performances et coût , un problème important demeure: le vent ne souffle pas toujours, et le soleil ne brille pas toujours.

Un réseau électrique qui repose sur ces sources fluctuantes a du mal à constamment faire correspondre l’offre et la demande , et donc les énergies renouvelables sont parfois gaspillées car elles ne sont pas produites en cas de besoin.

L’une des principales solutions à ce problème est les technologies de stockage d’électricité à grande échelle . Ceux-ci fonctionnent en accumulant de l’électricité lorsque l’offre dépasse la demande, puis en la libérant lorsque le contraire se produit. Cependant, un problème avec cette méthode est qu’elle implique d’énormes quantités d’électricité .

Les technologies de stockage existantes comme les batteries ne seraient pas bonnes pour ce type de processus, en raison de leur coût élevé par unité d’énergie . Actuellement, plus de 99% du stockage d’électricité à grande échelle sont gérés par des barrages hydroélectriques pompés , qui déplacent l’eau entre deux réservoirs à travers une pompe ou une turbine pour stocker ou produire de l’électricité.

Cependant, il y a des limites à la quantité d’énergie hydraulique pompée qui peut être construite en raison de ses exigences géographiques.

Une option de stockage prometteuse est le stockage d’électricité thermique par pompage. Cette technologie relativement nouvelle existe depuis depuis une dizaine d’années et est actuellement testée dans des usines pilotes.

file 20200206 43102 py9rpb La ​​conversion de l’électricité en chaleur se produit dans le circuit central, puis stockée dans des réservoirs chauds et froids. (Pau Farres Antunez)

Le stockage d’électricité par pompage thermique fonctionne en transformant l’électricité en chaleur à l’aide d’une pompe à chaleur à grande échelle. Cette chaleur est ensuite stockée dans un matériau chaud, comme de l’eau ou du gravier, à l’intérieur d’un réservoir isolé.

Au besoin, la chaleur est ensuite retournée en électricité à l’aide d’un moteur thermique . Ces conversions d’énergie sont effectuées avec cycles thermodynamiques , les mêmes principes physiques utilisés pour faire fonctionner les réfrigérateurs, les moteurs de voitures ou les centrales thermiques.

Technologie connue

Le stockage d’électricité thermique par pompage présente de nombreux avantages. Les processus de conversion reposent principalement sur des technologies et des composants conventionnels (tels que échangeurs de chaleur , compresseurs , turbines et générateurs électriques) qui sont déjà largement utilisés dans le secteur de l’énergie. et les industries de transformation.

Cela raccourcira le temps nécessaire pour concevoir et construire un stockage d’électricité thermique par pompage, même à grande échelle.

Les réservoirs de stockage peuvent être remplis de matériaux abondants et peu coûteux tels que le gravier, les sels fondus ou l’eau. Et, contrairement aux batteries , ces matériaux ne constituent pas une menace pour l’environnement.

Les grands réservoirs de sel fondu sont utilisés avec succès depuis de nombreuses années dans les centrales solaires concentrées, qui est une technologie d’énergie renouvelable qui a connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie.

L’énergie solaire concentrée et le stockage d’électricité thermique par pompage partagent de nombreuses similitudes, mais alors que les centrales solaires concentrées produisent de l’énergie en stockant la lumière solaire sous forme de chaleur (puis en la convertissant en électricité), les usines de stockage d’électricité thermique par pompage stockent l’électricité qui peut venir de n’importe quelle source – solaire, éolienne ou même nucléaire, entre autres.

Facile à déployer et compacte

Les centrales de stockage d’électricité par pompage thermique peuvent être installées n’importe où, quelle que soit la géographie. Ils peuvent également être facilement étendus pour répondre aux besoins de stockage du réseau.

Les autres formes de stockage d’énergie en vrac sont limitées par l’endroit où elles peuvent être installées. Par exemple, le stockage hydraulique par pompage nécessite des montagnes et des vallées où d’importants réservoirs d’eau peuvent être construits. Stockage d’énergie dans l’air comprimé repose sur de grandes cavernes souterraines.

Le stockage d’électricité thermique par pompage a une densité d’énergie plus élevée que les barrages hydrauliques pompés (il peut stocker plus d’énergie dans un volume donné). Par exemple, dix fois plus d’électricité peut être récupérée à partir de 1 kilogramme d’eau stockée à 100 ° C (212 ° F), comparativement à 1 kilogramme d’eau stockée à une hauteur de 500 mètres dans une centrale hydro-électrique pompée .

Cela signifie que moins d’espace est requis pour une quantité donnée d’énergie stockée, de sorte que l’empreinte environnementale de l’usine est plus petite.

Longue durée de vie

Les composants du stockage d’électricité thermique par pompage durent généralement des décennies. Les batteries, en revanche, se dégradent avec le temps et doivent être remplacées toutes les quelques années – la plupart des batteries de voitures électriques ne sont généralement garanties que pendant environ cinq à huit ans .

Cependant, même s’il y a beaucoup de choses qui rendent le stockage d’électricité thermique par pompage bien adapté au stockage à grande échelle d’énergie renouvelable, il a ses inconvénients.

Peut-être le plus grand inconvénient est son efficacité relativement modeste – ce qui signifie combien d’électricité est restituée pendant la décharge, par rapport à la quantité qui a été mise pendant la charge. La plupart des systèmes de stockage d’électricité thermique par pompage visent une efficacité de 50 à 70% , contre 80 à 90% pour les batteries lithium-ion ou 70 à 85% pour le stockage hydraulique par pompage [ 19459003].

Mais ce qui est sans doute le plus important, c’est le coût: plus il est bas, plus la société peut progresser rapidement vers un avenir sobre en carbone. Le stockage de l’énergie thermique par pompage devrait être compétitif par rapport aux autres technologies de stockage – bien que cela ne soit pas certain jusqu’à ce que la technologie arrive à maturité et soit entièrement commercialisée. . Plus tôt nous testerons et commencerons à déployer le stockage d’électricité thermique par pompage, plus tôt nous pourrons l’utiliser pour faciliter la transition vers un système énergétique sobre en carbone. The Conversation

Antoine Koen , doctorant en stockage d’énergie thermique par pompage, Université de Cambridge et Pau Farres Antunez , postdoctoral chercheur en stockage d’énergie, Université de Cambridge .

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original .

L'équipe australienne affirme qu'elle est à 5 ans de Fusion Energy. Voici où nous en sommes vraiment

 

Les récents rapports de scientifiques qui poursuivent un nouveau type de technologie de fusion nucléaire sont encourageants, mais nous sommes encore loin du “Saint Graal de l’énergie propre”.

La technologie développée par Heinrich Hora et ses collègues de l’Université de NSW utilise des lasers puissants pour fusionner les atomes d’hydrogène et de bore, libérant des particules de haute énergie qui peuvent être utilisées pour produire de l’électricité.

 

Comme pour d’autres types de technologie de fusion nucléaire, cependant, la difficulté est de construire une machine capable de déclencher de manière fiable la réaction et d’exploiter l’énergie qu’elle produit.

Qu’est-ce que la fusion?

La fusion est le processus qui alimente le Soleil et les étoiles. Cela se produit lorsque les noyaux de deux atomes sont forcés si près l’un de l’autre qu’ils se combinent en un seul, libérant de l’énergie dans le processus.

Si la réaction peut être apprivoisée en laboratoire, elle a le potentiel de fournir une électricité de base presque illimitée avec des émissions de carbone pratiquement nulles.

La réaction la plus facile à initier en laboratoire est la fusion de deux isotopes différents de l’hydrogène: le deutérium et le tritium. Le produit de la réaction est un ion hélium et un neutron à déplacement rapide. La plupart des recherches sur la fusion à ce jour ont poursuivi cette réaction.

La fusion deutérium-tritium fonctionne mieux à une température d’environ 100 000 000 ℃. Confiner un plasma – le nom de l’état de matière en flammes à de telles températures – que le chaud n’est pas une mince affaire.

La principale approche pour exploiter la puissance de fusion est appelée confinement magnétique toroïdal. Les bobines supraconductrices sont utilisées pour créer un champ environ un million de fois plus fort que le champ magnétique terrestre pour contenir le plasma.

Les scientifiques ont déjà réalisé la fusion du deutérium-tritium lors d’expériences aux États-Unis (réacteur Tokamak Fusion Test Reactor) et au Royaume-Uni (Joint European Torus). En effet, une campagne de fusion deutérium-tritium aura lieu dans l’expérience britannique cette année.

Ces expériences déclenchent une réaction de fusion utilisant un chauffage externe massif, et il faut plus d’énergie pour soutenir la réaction que la réaction ne se produit.

La prochaine phase de la recherche sur la fusion dominante impliquera une expérience appelée ITER (“la voie” en latin) en cours de construction dans le sud de la France. Chez ITER, les ions d’hélium confinés créés par la réaction produiront autant de chaleur que les sources de chauffage externes. Comme le neutron rapide transporte quatre fois plus d’énergie que l’ion hélium, le gain de puissance est un facteur de cinq.

ITER est une preuve de concept avant la construction d’une centrale électrique de démonstration.

En quoi l’hydrogène et le bore sont-ils différents?

La technologie rapportée par Hora et ses collègues suggère d’utiliser un laser pour créer un champ magnétique de confinement très fort, et un deuxième laser pour chauffer une pastille de combustible hydrogène-bore pour atteindre le point d’allumage par fusion.

Lorsqu’un noyau d’hydrogène (un seul proton) fusionne avec un noyau de bore-11, il produit trois noyaux énergétiques d’hélium. Par rapport à la réaction deutérium-tritium, celle-ci présente l’avantage de ne produire aucun neutron difficile à contenir.

Cependant, la réaction hydrogène-bore est beaucoup plus difficile à déclencher en premier lieu. La solution de Hora consiste à utiliser un laser pour chauffer une petite pastille de combustible à la température d’inflammation, et un autre laser pour chauffer des bobines métalliques pour créer un champ magnétique qui contiendra le plasma.

La technologie utilise des impulsions laser très brèves, d’une durée de seulement nanosecondes. Le champ magnétique requis serait extrêmement puissant, environ 1 000 fois plus puissant que celui utilisé dans les expériences sur le deutérium-tritium. Des chercheurs japonais ont déjà utilisé cette technologie pour créer un champ magnétique plus faible.

Hora et ses collègues affirment que leur processus créera un “effet d’avalanche” dans la pastille de combustible, ce qui signifie qu’il se produira beaucoup plus de fusion que ce à quoi on pourrait s’attendre autrement. . 100 000 000 ℃. Il n’y a aucune preuve expérimentale d’une augmentation de cette ampleur.

Où aller d’ici?

Les expériences avec l’hydrogène et le bore ont certainement produit des résultats physiques fascinants, mais les projections par Hora et ses collègues d’un chemin de cinq ans pour réaliser la puissance de fusion semblent prématurées. D’autres ont tenté une fusion déclenchée par laser. Aux États-Unis, par exemple, la National Ignition Facility a tenté de réaliser un allumage par fusion hydrogène-deutérium en utilisant 192 faisceaux laser focalisés sur une petite cible.

Ces expériences ont atteint un tiers des conditions nécessaires à l’allumage pour une seule expérience. Les défis comprennent le placement précis de la cible, la non-uniformité du faisceau laser et les instabilités qui se produisent lorsque la cible implose.

Ces expériences ont été menées au plus deux fois par jour. En revanche, les estimations suggèrent qu’une centrale électrique nécessiterait l’équivalent de 10 expériences par seconde.

Le développement de l’énergie de fusion est plus susceptible d’être réalisé par le programme international traditionnel, avec l’expérience ITER en son cœur. L’Australie a un engagement international avec le projet ITER dans les domaines de la théorie et de la modélisation, de la science des matériaux et du développement technologique.

Une grande partie de cela est basée à l’ANU en collaboration avec l’Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires, qui est signataire d’un accord de coopération avec ITER. Cela dit, il y a toujours de la place pour l’innovation intelligente et les nouveaux concepts, et c’est merveilleux de voir toutes sortes d’investissements dans la science de la fusion. The Conversation

Matthew Hole , chercheur principal, Mathematical Sciences Institute, Australian National University .

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l’article original .

Tiny Microbe peut être la capsule temporelle parfaite pour la messagerie des civilisations futures

 

Si l’humanité ne parvient pas à trouver un moyen de traverser l’épave du train d’une crise climatique , nous pourrions vouloir une forme d’archivage qui ne se décompose pas après une génération ou deux. Vous savez, juste pour faire savoir aux futures intelligences que nous avions des qualités rédemptrices.

 

L’artiste Joe Davis de l’Université Harvard pense qu’il a une solution. Si vous voulez vraiment laisser à vos descendants du 30e siècle une œuvre d’art, intégrez-la dans les gènes du microbe épris de sel, Halobacterium salinarum .

La suggestion de Davis, décrite dans un nouvel article , n’est pas la première à proposer d’utiliser l’acide nucléique comme solution de mémoire. Il y a trois ans, Microsoft a également annoncé des plans pour concevoir une technologie qui leur permettrait de stocker des informations dans des banques de données ADN.

Il n’est pas difficile de voir l’intérêt de ce type de stockage de données. Selon qui vous demandez et comment vous calculez les chiffres, tous les chromosomes d’une seule cellule humaine peuvent correspondre à une paire de CD pour l’espace de stockage.

Cette extrême compacité signifie que la somme de toutes les données du monde pourrait, en théorie, s’insérer dans un double-garage en tant que chaînes de A, G, T et C.

[ 19459001] Étant donné la vitesse à laquelle cette bibliothèque de données se développe chaque année, nous pourrions vouloir réfléchir à des moyens efficaces de les contenir.

Ce n’est pas seulement une belle théorie. Les chercheurs ont auparavant fourré des livres, des images et même des films dans un format que la vie utilise depuis des milliards d’années.

Malheureusement, si vous vouliez que tous les films Marvel du MCU soient traduits en DVD de la taille d’une goutte, vous auriez encore besoin de beaucoup de patience. Les entreprises progressent sur l’automatisation et l’accélération, mais ce n’est pas exactement l’avenir de Netflix.

Mais en plus de sa petite taille, l’idée a un autre facteur attrayant.

Contrairement à cette réserve de bandes VHS en haut de votre placard, ou même aux jeux de CD-ROM enfouis dans votre tiroir, une banque de mémoire ADN correctement stockée peut être utilisée pour conserver son informations pour le long terme.

C’est très bien si vous avez un congélateur et que vous ne vous attendez pas à une interruption majeure de l’électricité au cours des mille prochaines années, mais comment pouvons-nous assurer que nos données survivent à long terme?

Les chercheurs suggèrent que la meilleure méthode pourrait être de trouver un petit archiviste robuste qui s’assure que les données sont maintenues en échec à l’ancienne sans notre aide.

“Si toutes les autres vies sont détruites sur Terre, et c’est la seule chose qui reste, peut-être que l’information pourrait se propager d’elle-même”, explique l’ingénieur en biologie Jeff Nivala de l’Université de Washington à Steve Nadis [ 19459003] dans Science Magazine .

Dans l’étude de Davis, sa nomination pour le meilleur insecte pour le travail n’est pas une bactérie à proprement parler, mais un micro-organisme tolérant au sel appelé un archéon.

H. salinarum est parfaitement à l’aise dans des environnements très salés, il est donc prouvé qu’il peut supporter le stress d’une friche hostile.

Enterré dans le sel et privé de nutriments, il reste simplement en place, s’arrêtant et refusant de se reproduire jusqu’à ce que les conditions s’améliorent. . plus.

Davis n’a pas de formation en biologie, lui-même, mais cela ne l’a pas empêché de travailler avec une équipe de chercheurs plus qualifiés pour démontrer le potentiel du microbe par rapport aux autres candidats. . et traduit en codes de base avant d’être inséré dans un endroit du génome de H. salinarum .

Egg and a needle 3D art peices (Davis et al., Biorxiv.org, 2020)

Même après que les cellules modifiées se soient copiées plusieurs fois, leur précieux message est resté stable.

Bien que l’intention puisse sembler plus scientifique que pratique, il y a encore beaucoup à apprendre sur le métabolisme de H. salinarum que ce type de recherche pourrait révéler.

La prochaine étape consiste à les stocker dans du sel pendant un certain nombre d’années avant de vérifier à nouveau le code, et peut-être d’étiqueter certaines protéines pour voir si elles se déplacent pendant que le petit archiviste dort.

L’étude est disponible sur le site Web préimprimé bioRxiv.org .