ΕΝΑ ΤΑΞΙΔΙ ΣΤΙΣ ΤΕΛΕΥΤΑΙΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΙΚΕΣ ΕΞΕΛΙΞΕΙΣ ΚΑΙ ΣΤΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥΣ

¨...Η θέση και η ταχύτητα ενός μικροσκοπικού σωματιδίου δεν μπορεί να είναι ταυτόχρονα γνωστές με απόλυτη ακρίβεια....Όμως το πραγματικό περιεχόμενο της αρχής της αβεβαιότητας αναδεικνύεται αν την εφαρμόσουμε σε ένα σωματίδιο παγιδευμένο σε μια μικροσκοπική περιοχή, οπότε η θέση του είναι γνωστή με περιθώριο λάθους, δηλαδή απροσδιοριστία, όση και η διάσταση της φυλακής του. Εφόσον η απροσδιοριστία στη θέση του θα είναι πολύ μικρή, η απροσδιοριστία στην ταχύτητά του θα είναι πολύ μεγάλη, οπότε και η ταχύτητά του η ίδια θα είναι μεγάλη κατά μέσο όρο. Οδηγούμαστε έτσι στο εξής εντυπωσιακό- και πολύ βαθύ - συμπέρασμα: όσο πιο μικροσκοπική είναι η φυλακή στην οποία είναι κλεισμένο ένα σωματίδιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητά του κατά μέσο όρο, άρα τόσο μεγαλύτερη και η κινητική ενέργεια που υποχρεούται να έχει... Η πιο μικροσκοπική φυλακή που υπάρχει στη φύση είναι ο ατομικός πυρήνας. Τι περιμένουμε λοιπόν να κάνουν οι έγκλειστοί του, δηλαδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια που βρίσκονται στο εσωτερικό του; Σύμφωνα με τα παραπάνω, θα έχουν τεράστιες κινητικές ενέργειες ακριβώς επειδή είναι παγιδευμένα σε μια τόσο μικροσκοπική περιοχή. Ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας ακριβώς επειδή είναι νάνος μεγέθους...¨
¨ Το φάντασμα της όπερας¨, Στέφανος Τραχανάς, καθηγητής Φυσικού Τμήματος Παν. Κρήτης
Αφιέρωμα στην αρχή της απροσδιοριστίας ή αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg η οποία ανακαλύφθηκε το 1927 και ...κρύβεται πίσω από όλες τις βασικές φυσικές προυποθέσεις που επιτρέπουν στο σύμπαν να φτάσει έως την αυτογνωσία!

Τρίτη 25 Σεπτεμβρίου 2012

Πλοήγηση χωρίς GPS μέσω μικροσκοπικών οργάνων

Όταν το GPS πρωτοεμφανίστηκε, έφερε πραγματική επανάσταση στον χώρο της πλοήγησης, και ειδικά στον τομέα από όπου ξεκίνησε, τις ένοπλες δυνάμεις. Η φύση των στρατιωτικών επιχειρήσεων προϋποθέτει τη χρήση προηγμένων μεθόδων και τεχνικών πλοήγησης και προσανατολισμού, οπότε η χρήση του GPS είναι ευρεία. Αλλά επειδή το GPS «ξέφυγε» από τα όρια των στρατιωτικών εφαρμογών, έχει γίνει πλέον κάπως «επίφοβο», καθώς η τεχνολογία είναι σε μεγάλο βαθμό διαθέσιμη σε όλους, με αποτέλεσμα να έχει αυξηθεί ο κίνδυνος παρεμβολών και παραπλάνησής της...
Με το πρόβλημα αυτό ασχολείται η DARPA του αμερικανικού Πενταγώνου η οποία αναπτύσσει συστήματα «εφεδρείας»: εάν το GPS δεν είναι διαθέσιμο ή αξιόπιστο, τότε χρησιμοποιούνται ευαίσθητα όργανα/αισθητήρες για την πλοήγηση. Ωστόσο, το μέγεθος αυτών των οργάνων είναι κατά κανόνα μεγάλο, ενώ απαιτείται και πολύς χρόνος για τη σωστή ρύθμιση και τοποθέτησή τους- χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα γυροσκόπια: ένα γυροσκόπιο το οποίο τοποθετείται σε έναν κατευθυνόμενο πύραυλο απαιτεί περίπου ένα μήνα συναρμολόγησης και ρύθμισης, κοστίζει περίπου ένα εκατομμύριο δολάρια και είναι αρκετά ογκώδες.
Η DARPA φιλοδοξεί να το αλλάξει αυτό, αναπτύσσοντας μεθόδους συναρμολόγησης τέτοιων «εφεδρικών» οργάνων σε μικροκλίμακα, κάτι που θα τα καταστήσει οικονομικότερα, μικρότερα και πιο αξιόπιστα. Η προσπάθεια αυτή (υπό το χαρακτηρισμό MRIG - Microscale Rate Integrating Gyroscope) εντάσσεται στο ευρύτερο πρόγραμμα Micro-PNT (Micro - Technology for Positioning, Navigation and Timing), το οποίο επικεντρώνεται σε τρισδιάστατες μεθόδους μικροκατασκευής χρησιμοποιώντας μάλλον «αντισυμβατικά» υλικά, όπως υαλώδη μέταλλα.
Η DARPA αξιοποιεί εξελιγμένες μικροκατασκευαστικές μεθόδους υαλουργίας και επεξεργασίας χαλαζία και διαμαντιών, που έχουν ως αποτέλεσμα εξαιρετικά ακριβείς τρισδιάστατες κατασκευές.
«Αυτές οι μέθοδοι κατασκευής θεωρούνταν ως εντελώς μη ρεαλιστικές μέχρι πριν λίγα χρόνια. Η πρώτη φάση του MRIG έχει αποδείξει την αξιοπιστία αυτών των τεχνικών και είμαστε στη διαδικασία δοκιμών των κατασκευών και των υλικών. Η δεύτερη φάση έχει ξεκινήσει, και η DARPA επιδιώκει να βελτιώσει αυτές τις μεθόδους με σκοπό την κατασκευή και επίδειξη λειτουργικών συσκευών» είπε σχετικά ο Αντρέι Σκελ, program manager της DARPA. 
www.naftemporiki.gr