Астронавтов спасет от пыли электрошок

Специалисты NASA придумали оригинальный способ избавить будущих астронавтов от налипания лунной и марсианской пыли на скафандры, а станции - от загрязнения солнечных батарей, сообщает Science@NASA.

В свое время астронавтов миссий Apollo неприятно удивила лунная пыль. Мало того, что она оказалась прекрасным абразивом, о который частично стерлись внешние перчатки скафандров, так она еще и цеплялась за все поверхности. Причина цепкости пыли - в мельчайших зазубринках на поверхности частиц. Они появивились за миллионы лет метеоритной бомбардировки, в ходе которой и сформировалась пыль. А так как ветров на Луне (в виду отстутствия атмосферы) нет, то и стереться шероховатости при трении пылинок друг о друга не могли.

Другая причина заключается в накопленной пылью электростатике. Из-за того же отсутствия атмосферы лунная поверхность подвергается действию жесткого ультрафиолетового излучения, которому хватает энергии, чтобы выбить электроны из некоторых атомов, входящих в состав пыли. Соответственно, сами частицы заряжаются положительно.

В Лаборатории электростатики и физики поверхностей NASA в Космическом центре имени Кеннеди решили победить врага его же оружием, используя в качестве средства очистки от пыли электричество.

Группе Карлоса И. Калле удалось создать своеобразный электрический занавес, который оттолкнет планетную пыль со скафандров будущих покорителей Марса и Луны, а также с солнечных батарей лунных и марсианских станций. По словам самого Калле, он впервые задумался о применении электрического занавеса, разработанного токийским профессором Сеничи Масуда для защиты от смога, когда узнал о налипании пыли на солнечные батареи севшего на Марс аппарата Mars Pathfinder, который проработал всего 2,5 месяца (сигнал, не содержащий информации, удавалось принимать еще две недели).

«Занавес создан» на основе оксида индия-титана (ITO). Гибкая пластинка содержит параллельные электроды, на которые последовательно подается переменный ток. Образуется электромагнитная волна, которая и отбрасывает заряженные частички. На симуляторах марсианской и лунной пыли образец ведет себя превосходно. Однако скептики утверждают, что реальные марсианская и лунная пыль не такие простые по составу, как их имитаторы, и что прибор окажется не столь эффективен. Однако Калле по-прежнему оптимистичен. Чтобы доказать работоспособность своего прибора, он намеревается получить образец настоящей лунной пыли для экспериментов.

Птичьи трели замерзли в мозгу

Даже такое, казалось бы, обычное действие, как бег или ходьба, не говоря уже о танцах, речи или рисовании, требует точной синхронизации работы десятков мышц. Какая структура отвечает за эту синхронизацию в нашем организме, для ученых во многом остаётся загадкой.

А вот в случае птиц авторам публикации в последнем номере Nature этого регулировщика найти удалось.

Им оказался голосовой центр, располагающийся в головном мозге и известный орнитологам под названием ядра HVC.

Майкл Лонг и Мишель Фи из Массачусетского технологического института выбрали объектом своего исследования зебровых амадин. Эти птички неплохо чувствуют себя в неволе, благодаря чему уже давно стали одним из любимых подопытных животных орнитологов.

Но главное, их песни как нельзя лучше подходят для изучения комплексных реакций, требующих точного чувства времени. Эти трели, продолжающиеся всего одну секунду, состоят из нескольких коротких «куплетов», разделенных паузами. И продолжительность пауз, и длительность куплетов – величины по биологическим меркам «сверхпостоянные», меняющиеся у одной особи не более чем на 5%.

Функциональная магниторезонансная томография вкупе с электроэнцефалографией немало рассказали нейрофизиологам о механизмах возникновения песен. Но даже эти методы не помогли различить, какая из двух ключевых структур контролирует пение – двигательное ядро RA или голосовой центр HVC.

Чтобы разрешить спор, учёным пришлось замедлить время. К сожалению, со скоростью света зебровые амадины не летают, поэтому эффектами специальной теории относительности в исследовании воспользоваться не удалось.

Вместо этого физиологи поочерёдно охладили упомянутые скопления нейронов и сравнили эффект заморозки на пение птиц.

Они исходили из гипотезы, что охлаждение замедляет все биологические процессы, а потому заморозка «главного» органа замедлит песню. Лонгу и Фи даже пришлось вспомнить навыки юных радиотехников и спаять небольшой элемент Пельтье, достаточный для охлаждения заданного участка на определенную температуру. Заметьте, всё это происходит в реальном времени, в мозгу живых птиц, живущих в прямом смысле этого слова припеваючи.

Полученные результаты не только вернули HVC главенствующую позицию, но даже изменили представления о возникновении песен. Как и рассчитывали ученые, песни с охлаждением замедлились – при понижении температуры на 6,5 градусов общая продолжительность трели увеличилась на 45%.

При этом птицы не просто увеличивали промежутки между куплетами, но и сами куплеты становились длиннее. Более того, все составляющие песни растягивались одинаково. Читатель может сам сравнить обычную трель и трель птицы, ядро HVC мозга которой охлаждено на 8,2^oC (трели записаны Лонгом и Фи).

Так как ядер HVC два – по одному на каждое полушарие, то возник вполне закономерный вопрос о том, какое же именно играет ключевую роль.

Поочередно охлаждая два ядра, Лонг и Фи доказали, что они отвечают за разные участки песен.

А интеграция сигналов, как было известно из предыдущих работ, происходит в другой структуре – таламусе, присутствующей и у млекопитающих.

К сожалению, механизмы непосредственно замедления и вопросы об участии проводящей системы мозга в наблюдаемом феномене остались за пределами исследования. В любом случае, Лонг и Фи заработали уважение коллег за рукоделие, фактически создав новый метод для активного изучения функций мозга. Так что в скором времени стоит ждать новых, более детальных работ, оперирующих тем же методом.