Bauen im Weltall

15.09.2013

Die amerikanische Weltraumbehörde hat im Rahmen des NIAC-Programms Tethers Unlimited, Inc. (TUI) 500 US-Dollar für die Weiterentwicklung der automatisierten Montagetechnologie im Weltraum. Dies ist das zweite Stipendium, das erste in Höhe von 100 US-Dollar wurde für die Entwicklung des Konzepts und der Laborprototypen bereitgestellt.

Die SpiderFab-Technologie ist im gegenwärtigen Entwicklungsstadium von Wissenschaft und Technologie machbar. Es ermöglicht die Herstellung im Weltraum sehr großer, man könnte sogar sagen, gigantischer, mehrere Kilometer langer Rahmen von Raumschiffen, Antennenträgern, Grundstrukturen von Solarkraftwerken, riesigen Teleskopen usw. Alle notwendigen Teile der Orbital-Fertigungsanlage von SpiderFab können mit vorhandenen Trägerraketen ins All geschossen werden. Tatsächlich ermöglicht SpiderFab bereits mit der heutigen Technologie die Umsetzung bahnbrechender Projekte, wie den Bau von Raumstationen jenseits der Mondumlaufbahn oder Solarkraftwerke mit einer Leistung von Hunderten von Megawatt. Gleichzeitig werden die Kosten für Strukturen, die mit SpiderFab hergestellt werden, relativ gering sein. Ein Beispiel für den Einsatz von SpiderFab wäre der Bau eines 200 Millionen US-Dollar teuren Weltraum-Radioteleskops mit einem Antennendurchmesser von mehr als 100 m. Astronomen träumen heute nur von einem solchen Instrument, aber die SpiderFab-Technologie kann diesen Traum in den kommenden Jahrzehnten Wirklichkeit werden lassen .

SpiderFab wird zwei Haupttechnologien verwenden, um Weltraumstrukturen zu bauen. Das ist zunächst ein Gerät namens Trusselator, das derzeit erfolgreich im Labor getestet wird. Der Trusselator ist eine Art Kreuzung zwischen 3D-Drucker und Strickmaschine. Auf der einen Seite des zylindrischen Körpers befindet sich eine Fadenspule (das Gerät verwendet Kunststoff wie Kohlefaser als Rohstoff) und auf der anderen Seite ein Extruder, durch den die drei Hauptrohre der zukünftigen Farm herausgepresst werden . Das Fachwerk wird durch Wickeln mit Faden verstärkt, wodurch ein etwa einen Meter langes Gerät ein zehn Meter langes Fachwerk erzeugen kann.

Der Trusselator-Roboter wird mithilfe eines Manipulators und einer speziellen Schweißmaschine in der Lage sein, die ursprünglichen Farmen zu großen komplexen Strukturen zu verbinden und sie mit Sonnenkollektoren und reflektierender Folie zu bedecken und je nach Missionsziel andere Operationen durchzuführen. Der Typ des Trusselators kann variieren, zum Beispiel kann er Rund- oder Vierkantrohre mit verschiedenen Durchmessern und Dicken herstellen.

Die SpiderFab-Technologie wird es ermöglichen, auf die Herstellung von Comic-Strukturen umzustellen, die kilometerlang sind und nicht wie heute Dutzende Meter lang sind. Derzeit haben Strukturen, die in den Weltraum geschickt werden, einen enormen Sicherheitsspielraum, um Überlastungen beim Start standzuhalten. Normalerweise werden solche Hochleistungsstrukturen im Weltraum nicht benötigt, aber eine sehr große Größe wird beispielsweise für Interferometer-Teleskope benötigt. SpiderFab-Geräte werden es ermöglichen, genau solche Strukturen zu bauen: leicht, groß und mit niedrigen Lebenszykluskosten.

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Die Immunität funktioniert je nach Jahreszeit 24.05.2015 Wenn wir von der biologischen Uhr sprechen, meinen wir meist die Tages- oder circadianen Rhythmen, die vom Wechsel von Tag und Nacht abhängen. Unsere biologische Uhr ist jedoch nicht nur auf circadiane Rhythmen beschränkt. Zum Beispiel gibt es physiologische Prozesse, die dem Monatszyklus folgen, und das bekannteste Beispiel ist natürlich der Menstruationszyklus. Aber es gibt Uhren mit noch längerer Periode – in einem Artikel in Nature Communications schreibt eine Forschergruppe aus Cambridge über den jährlichen Aktivitätszyklus einiger Immungene. Im Labor von John Todd (John Todd) beschäftigten sie sich einige Zeit mit der täglichen Aktivität des ARNTL-Gens, das Entzündungen unterdrückt, und wie sich herausstellte, ist es zu verschiedenen Tageszeiten auf unterschiedliche Weise "aktiv" - zumindest bei Mäusen. Gleichzeitig beteiligten sich die Forscher an einem internationalen Projekt namens BABYDIET, dessen Ziel es war herauszufinden, wie sich das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Substanzen in der Ernährung auf die Entwicklung von Kindern im ersten Lebensjahr auswirkt. Für das Projekt wurden über lange Zeit viele Male Blutproben entnommen, sodass am Ende die Idee entstand, zu prüfen, ob sich die Aktivität des ARNTL-Gens auch jahreszeitlich verändert. Tatsächlich war ARNTL beim Menschen im Sommer am aktivsten und im Winter am wenigsten aktiv. Anschließend stellte sich heraus, dass 23 % der Gene saisonal aktiv sind, darunter solche, deren rhythmische Aktivität seit langem bekannt ist, und solche, die noch in keinem „Uhrwerk“ aufgefallen sind. (Hervorzuheben ist, dass sich 23 % nicht auf den gesamten Satz menschlicher Gene im Allgemeinen beziehen, sondern nur auf einige.) Und gerade die Entzündungsgene sind im Winter am aktivsten, dh wenn das entzündungshemmende ARNTL einschläft. Die Ergebnisse wurden mit Daten aus anderen großen klinischen Studien in anderen Ländern verglichen. Es stellte sich heraus, dass die gleichen Gene bei den Einwohnern Australiens umgekehrt funktionieren, was verständlich ist - schließlich tauschen auf der Südhalbkugel im Vergleich zur Nordhalbkugel Winter und Sommer die Plätze. Andererseits war die Saisonalität in der Aktivität der Gene bei den Einwohnern Islands ungeordnet, unregelmäßig – vielleicht aufgrund der polaren Tage und Nächte. Aber für diejenigen, die im afrikanischen Gambia leben, ist der jährliche Zyklus der genetischen Aktivität an die Regenzeit gebunden. Spüren Immungene und -zellen nur die Jahreszeiten? Eine Analyse von Fettgewebsbiopsien (hier verwendeten die Autoren der Arbeit wieder Material aus einer anderen unabhängigen Studie) zeigte, dass es auch hier jahreszeitlich bedingte Veränderungen der genetischen Aktivität gibt, so dass die Jahresuhr offensichtlich in einer Vielzahl von Geweben und Organen funktioniert. Eine erhöhte Aktivität von Entzündungsgenen im Herbst und Winter kann eine vorbeugende Maßnahme gegen solche Krankheitserreger sein, die die kalte Jahreszeit lieben. Andererseits kann hier der Angriff von Infektionen primär sein und das Immunsystem nur darauf reagieren, so dass sich eine Art Rhythmus ergibt. Welche der Erklärungen richtig ist und welche nicht, bleibt abzuwarten. Bisher können wir mit Gewissheit feststellen, dass saisonale Erkrankungen mit saisonalen Umstellungen in unserem molekulargenetischen Apparat einhergehen und dies im medizinischen Alltag berücksichtigt werden sollte. Beispielsweise kann die regelmäßige Verschlimmerung chronischer Krankheiten, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, durchaus das Ergebnis einer erhöhten Aktivität von Entzündungsgenen sein. Entzündungen haben bekanntermaßen einen negativen Einfluss auf den Zustand der Blutgefäße, und es stellt sich heraus, dass das Immunsystem, das sich auf einen saisonalen Infektionsangriff vorbereitet (oder durch einen solchen Angriff provoziert wird), dadurch andere Organe schädigt. Natürlich wissen viele Menschen aus eigener Erfahrung, wie sich das Wohlbefinden je nach Jahreszeit verbessert und verschlechtert, aber jetzt ist zumindest klar, in welche Richtung man arbeiten sollte, um eine so unangenehme Saisonalität irgendwie zu glätten unsere Physiologie.

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