Sanatçının bir biyo-nanorobot anlayışı. Fotoğraf kredisi: NASA. Büyütmek için tıklayın
Uzay araştırmalarında bir sonraki “dev adım” a gelince, NASA küçük düşünüyor - gerçekten küçük.
Ülke genelindeki laboratuvarlarda NASA gelişen nanoteknoloji bilimini desteklemektedir. Temel fikir, atom ölçeğinde madde ile başa çıkmayı öğrenmektir - tek tek atomları ve molekülleri, molekül boyutlu makineler, gelişmiş elektronik ve “akıllı” malzemeler tasarlamak için yeterince iyi kontrol edebilmek.
Eğer vizyonerler doğruysa, nanoteknoloji parmaklarınızın ucunda tutabileceğiniz robotlara, kendi kendini onaran uzay giysilerine, uzay asansörlerine ve diğer harika cihazlara yol açabilir. Bunlardan bazılarının tamamen gelişmesi 20 yıldan fazla sürebilir; diğerleri bugün laboratuvarda şekilleniyor.
Sadece işleri küçültmenin avantajları vardır. Örneğin, Mars'ın Ruh ve Fırsat'ı bir böcek kadar küçük hale getirebileceğini ve bir böcek gibi kayaların ve çakılların üzerinde koşabildiğini, mineralleri örnekleyerek ve Mars'taki su tarihine dair ipuçlarını arayabildiğini düşünün. Bu küçültücü robotların yüzlerce veya binlerce tanesi, iki masa boyutu roversini taşıyan aynı kapsüllere gönderilebilir, bu da bilim adamlarının gezegenin yüzeyinin daha fazlasını keşfetmesini ve fosilleşmiş bir Mars bakterisinde tökezleme olasılığını arttırır!
Ama nanoteknik şeyleri küçültmekten daha fazlasıdır. Bilim adamları maddeyi kasıtlı olarak moleküler düzeyde düzenleyip yapılandırabildiğinde, bazen şaşırtıcı yeni özellikler ortaya çıkar.
Mükemmel bir örnek, nanoteknoloji dünyasının, karbon nanotüpünün sevgilisidir. Karbon doğal olarak grafit olarak (kurşun kalemlerde sıklıkla kullanılan yumuşak, siyah malzeme) ve elmas olarak oluşur. İkisi arasındaki tek fark karbon atomlarının düzenlenmesidir. Bilim adamları aynı karbon atomlarını bir “tavuk teli” modelinde düzenlediklerinde ve sadece 10 atomluk küçük tüplere yuvarladıklarında, ortaya çıkan “nanotüpler” oldukça sıra dışı özellikler kazanırlar. Nanotüpler:
- çeliğin 100 kat gerilme mukavemetine sahiptir, ancak ağırlığın sadece 1 / 6'sı vardır;
- grafit liflerden 40 kat daha güçlüdür;
- elektriği bakırdan daha iyi iletmek;
- atomların düzenlenmesine bağlı olarak iletkenler veya yarı iletkenler (bilgisayar çipleri gibi) olabilir;
- ve mükemmel ısı iletkenleridir.
Dünya çapında mevcut nanoteknoloji araştırmalarının çoğu bu nanotüplere odaklanmaktadır. Bilim adamları bunları geniş bir uygulama yelpazesi için kullanmayı önerdi: bir uzay asansörü için gereken yüksek mukavemetli, düşük ağırlıklı kabloda; nano ölçekli elektronikler için moleküler teller; ısıyı sifonlamaya yardımcı olmak için mikroişlemcilere gömülü; ve nano ölçekli makinelerde küçük çubuklar ve dişliler olarak, sadece birkaçını belirtmek için.
Nanotüpler NASA Amot Nanoteknoloji Merkezi'nde (CNT) yapılan araştırmalarda dikkat çekiyor. Merkez 1997 yılında kurulmuştur ve şu anda yaklaşık 50 tam zamanlı araştırmacı istihdam etmektedir.
CNT direktörü Meyya Meyyappan, “[On] on yıl içinde birkaç yıl içinde kullanılabilir ürünler sağlayabilecek teknolojilere odaklanmaya çalışıyoruz” diyor. “Örneğin, nano malzemelerin ileri yaşam desteği, DNA sıralayıcıları, ultra güçlü bilgisayarlar ve kimyasallar için küçük sensörler ve hatta kanser sensörleri için nasıl kullanılabileceğine bakıyoruz.”
Nanotüpler kullanarak geliştirdikleri kimyasal bir sensörün bir gösteri görevini gelecek yıl bir Donanma roketinde uzaya uçması planlanıyor. Bu küçük sensör, toksik gazlar gibi milyarlarca spesifik kimyasalın birkaç parçasını az bir miktar tespit edebilir ve bu da hem uzay araştırmaları hem de anavatan savunması için yararlıdır. CNT ayrıca, kişisel bilgisayarlardaki mikroişlemcileri soğutmak için nanotüpleri kullanmanın bir yolunu geliştirdi, bu da CPU'lar gittikçe daha güçlü hale geldiğinden büyük bir zorluk. Bu soğutma teknolojisi, Santacond, California'ya lisanslandı, Nanoconduction adı verilen bir girişimdi ve Intel, Meyyappan'ın bile ilgisini dile getirdiğini söylüyor.
Nanoteknolojinin bu kısa vadeli kullanımları etkileyici görünüyorsa, uzun vadeli olasılıklar gerçekten akıl almazdır.
Atlanta, Georgia'da bulunan, NASA tarafından finanse edilen bağımsız bir kuruluş olan NASA Gelişmiş Kavramlar Enstitüsü (NIAC), 10 ila 40 yıl sürecek olan radikal uzay teknolojileri hakkında ileriye dönük araştırmaları teşvik etmek için kuruldu.
Örneğin, yakın tarihli bir NIAC hibesi, nano ölçekli üretimin fizibilite çalışmasını finanse etti - diğer bir deyişle, atomla atom birleştirerek istenen herhangi bir nesneyi üretmek için çok sayıda mikroskobik moleküler makine kullanarak!
Bu NIAC hibesi Sorumlu Nanoteknoloji Merkezi'nden Chris Phoenix'e verildi.
112 sayfalık raporunda Phoenix, böyle bir “nanofaktoryum” un atomik hassasiyetle uzay aracı parçaları üretebileceğini, yani nesnenin içindeki her atomun tam olarak ait olduğu yere yerleştirilebileceğini açıklıyor. Ortaya çıkan kısım son derece güçlü olacaktır ve şekli, ideal tasarımın tek bir atomunun genişliği dahilinde olabilir. Ultra pürüzsüz yüzeyler parlatma veya yağlama gerektirmez ve zaman içinde neredeyse hiç "aşınma ve yıpranma" olmaz. Astronotların yaşamları söz konusu olduğunda, uzay aracı parçalarının bu kadar yüksek hassasiyeti ve güvenilirliği çok önemlidir.
Phoenix raporunda bir masaüstü nanofastory için bazı tasarım fikirleri ortaya koymasına rağmen, büyük bütçeli bir “Nanhatten Projesi” nin kısacası - çalışan bir nanofasitin en az on yıl uzakta olduğunu ve muhtemelen çok daha uzun olduğunu kabul ediyor.
Biyolojiden bir ipucu alan Boston'daki Northeastern Üniversitesi'nde Hesaplamalı Bionanorobotik Laboratuvarı direktörü Constantinos Mavroidis nanoteknolojiye alternatif bir yaklaşım araştırıyor:
Sıfırdan başlamak yerine, Mavroidis'in NIAC tarafından finanse edilen çalışmada, tüm canlı hücrelerde bulunabilen önceden var olan fonksiyonel moleküler “makineler” kullanılır: DNA molekülleri, proteinler, enzimler, vb.
Milyonlarca yıl boyunca evrim tarafından şekillendirilen bu biyolojik moleküller, maddeyi moleküler ölçekte manipüle etme konusunda çok beceriklidir - bu yüzden bir bitki hava, su ve kiri birleştirebilir ve sulu bir kırmızı çilek üretebilir ve bir kişinin vücudu sonuncuyu dönüştürebilir Gecenin patates yemeği bugünün yeni kırmızı kan hücrelerine. Bu özellikleri mümkün kılan atomların yeniden düzenlenmesi, yüzlerce özel enzim ve protein tarafından gerçekleştirilir ve DNA, bunları yapma kodunu saklar.
Bu “önceden yapılmış” moleküler makinelerin kullanılması - ya da yeni tasarımlar için başlangıç noktaları olarak kullanılması - “biyo-nanoteknoloji” adı verilen nanoteknolojiye popüler bir yaklaşımdır.
“Tekerleği neden yeniden icat ettiniz?” Mavroidis diyor. “Doğa bize canlıların içindeki bu büyük, son derece rafine edilmiş nanoteknolojiyi verdi, neden kullanmıyorsunuz - ve ondan bir şeyler öğrenmeye çalışıyorsunuz?”
Mavroidis'in çalışmasında önerdiği biyo-nanoteknolojinin spesifik kullanımları çok fütüristiktir. Bir fikir, yabancı bir gezegenin ortamını ayrıntılı bir şekilde haritalamanın bir yolu olarak, onlarca kilometrelik arazide biyo-nanoteknik sensörlerle dolu saç ince tüplerin bir tür “örümcek ağını” örtmeyi içerir. Önerdiği bir başka kavram, astronotların uzay giysilerinin altında, giysiye nüfuz eden radyasyonu algılamak ve bunlara tepki vermek ve herhangi bir kesik veya delinmeyi hızla kapatmak için biyo-nanoteknoloji kullanacakları bir “ikinci cilt” dir.
Fütüristik? Kesinlikle. Mümkün? Olabilir. Mavroidis, bu tür teknolojilerin muhtemelen onlarca yıl uzakta olduğunu ve gelecekte şimdiye kadarki teknolojinin muhtemelen şimdi hayal ettiğimizden çok farklı olacağını kabul ediyor. Yine de, nanoteknolojinin yıllarca neyin mümkün olabileceğini düşünmeye başlamanın önemli olduğuna inandığını söylüyor.
Yaşamın bir anlamda nanoteknolojinin nihai örneği olduğu düşünüldüğünde, olasılıklar gerçekten heyecan vericidir.
Orijinal Kaynak: NASA Haber Bülteni
