Щороку Королівське наукове товариство повідомляє про новітні досягнення науки і техніки, які незабаром можуть знайти широке застосування.

Ми представляємо вам п’ять найцікавіших зі списку 2016 року, які ось-ось покинуть лабораторні стіни і почнуть проходити випробування в реальних умовах.

1. Космічний пилосос

Порожні оболонки ракет, померлі супутники, шматки скла і крихітні шматочки фарби – все це літає в космічному просторі і становить приблизно 7 тис. Тонн космічного сміття – саме стільки людство встигло насмітять за період освоєння космосу.

Велика частина коли-небудь запущених в космос об’єктів так там і обертаються і є реальною загрозою працюючим супутникам, які, крім усього іншого, життєво необхідні для забезпечення інтернет- та мобільного зв’язку.

Міжнародна космічна станція, наприклад, повинна регулярно підправляти своє місце розташування, щоб уникнути зіткнення з подібним сміттям.

Однак тепер на допомогу прийде місія RemoveDebris ( “Прибрати сміття”), яка буде в буквальному сенсі ловити і затягувати сміття і почне проходити випробування на початку 2017 року.

“Це не наукова фантастика, це реальна проблема, – пояснює в інтерв’ю Бі-бі-сі керівник проекту професор Джейсон Форшоу з космічного центру університету Суррея. – Весь космічне сміття нарешті впаде на Землю завдяки силі тяжіння, проте якась його частина літає на висоті 1000 км, і на це піде приблизно тисяча років. Але ми не можемо стільки чекати, у нас є всього років 10-20 до того, як це переросте в серйозну проблему “.

Принцип збору космічного сміття дуже простий: в космічний простір закидається мережу, на зразок риболовецької. Як тільки вона наповниться сміттям, спеціальний космічний корабель-тягач потягне її на Землю.

При входженні в атмосферу дрібне сміття згорить, а великі шматки будуть доведені до Тихого Океану і скинуті туди.

Інша система задіє срібний вітрило, який зовні нагадує повітряний змій.

Він зроблений з ультратонкої плівки і діє за принципом звичайного вітрила, але в дію його будуть приводити протони сонячного світла, а не вітер. Парус буде тягнути сміття з орбіти, прискорюючи тим самим його повернення на Землю.

2. “Комарині щоденники”

Боротьба з малярійних комаром anopheles займає вчених вже не один десяток років, оскільки саме ця комаха є переносником малярії – хвороби, яка забирає щорічно 438 тис. Життів.

А в останні роки виникла нова проблема: підвищена резистентність малярійних комарів до наявних інсектицидів, оскільки процес природного відбору змушує комарів виживати і робить їх більш стійкими.

Резистентність комарів до препаратів по їх знищенню зафіксована в 60 країнах і набула загрозливого розмаху в Західній і Східній Африці.

Тому найголовніше в цій боротьбі – зрозуміти поведінку комара.

“Ми використовуємо інфрачервоні камери для спостереження за тим, як комарі облітають надкроватний сітку. Вперше нам вдалося зняти їх дії в такому обсязі”, – розповіла Бі-бі-сі Джозі Паркер, наукова співробітниця Інституту тропічної медицини в Ліверпулі.

Проект “Комарині щоденники” досліджує, протягом якого часу комарі облітають надкроватний сітку і яким чином інсектицид, що міститься на тканини, не дає комарам вкусити сплячої людини.

“Щоб інсектицид заробив, треба, щоб комар доторкнувся до сітки, при цьому дуже короткого контакту недостатньо. Наше завдання – визначити, як довго комару потрібно пробути на сітці, щоб загинути”, – говорить Паркер.

Це дослідження допоможе в розробці нових, більш ефективних тканин, сіток і препаратів.

“Сітки являють собою фізичний бар’єр, але якщо вони не знищують комара, то тоді він буде літати десь поблизу і вкусить, коли людина прокинеться”, – говорить Паркер.

3. Секрети 4D рентгенівського сінхотрона

Це складна машина дозволяє вченим заглянути в суть матеріалів, будь то магма – щоб дізнатися про великомасштабні вулканічних виверженнях, або кристали льоду – щоб зрозуміти, чому одне морозиво смачніше іншого.

“Ми застосовуємо технологію рентгенівської комп’ютерної томографії, яка використовує яскраве світло такої потужності, що він дозволяє побачити внутрішню структуру речей в тривимірному вимірюванні. Ми можемо заглянути в будь-який об’єкт, сфера застосування цього величезна”, – розповідає Камел Маді з Манчестерського університету.

Луч сінхотрона в 10 млрд раз яскравіше сонячного, він входить в структуру матеріалу, не завдаючи йому зовнішніх пошкоджень.

Камера на іншому кінці фіксує отриману променем інформацію, роблячи знімки високої роздільної здатності.

“Четвертим виміром” тут виступає час: вчені, змінюючи умови середовища, наприклад, температуру і тиск, створюють умови, в які потрапляють речовини в природних умовах, і спостерігають за подіями з ними змінами.

“Ми можемо зрозуміти, як змінюється структура матеріалів, коли ми їх проводимо, тому в цьому апараті міститься розгадка того, як поліпшити виробництво деяких предметів, наприклад, реактивних двигунів або літієвих батарей”, – говорить Маді.

Ця ж технологія може надати велику допомогу в розумінні того, як імплантати реагують на контакт з тканиною тіла людини. Зокрема, вчені досліджують, як таке захворювання, як артрит, впливає на хрящі, і що можна зробити, щоб поліпшити якість життя хворих на артрит.

4. Змусити павуків працювати

Павутинний шовк, з якого плететься павутина – це ключ до наступного покоління сумісних з живими тканинами (людського організму) екостійкого матеріалів.

“Павутиновий шовк існує вже 300 млн років, при цьому павуки використовують мінімум матеріалу для досягнення максимального ефекту”, – говорить біолог Бет Мортімер з Оксфордської групи з вивчення шовку в Оксфордському університеті.

Для створення павутини, куди ловиться жива видобуток, павуки використовують білок, і тепер вчені намагаються розшифрувати на молекулярному рівні структуру їх шовку і то, як це може стати в нагоді для наших з вами повсякденних потреб.

У природі існує трохи матеріалів, здатних зрівнятися по міцності з павутинним шовком, а якщо поєднати його з каучуком, то можна отримати Суперміцна тканину.

“Процес виробництва шовку в тисячу разів більше енергозберігаючий, ніж синтетичні полімери, такі як пластик, наприклад. Так що тепер завдання полягає в тому, щоб зробити цей процес рентабельним з економічної точки зору”, – пояснює Мортімер.

Присутність крихітних крапель речовини, що клеїть, яке робить павутину такий липкою і тягучою, навело вчених на думку про те, як зробити схожий матеріал.

До того ж шовк біосумісний: вже щосили йдуть клінічні випробування того, як шовк можна використовувати в імплантатах хрящів колінного суглоба.

У павутини є ще одна цікава властивість: коли спіймана видобуток намагається вибратися, павутина резонує і посилає павуку сигнал – це можна використовувати для створення музичних інструментів з особливою вібрацією.

5. Кістки революція

Вчені розробили технологію з вирощування штучних кісток в лабораторних умовах без використання хімічних препаратів або медикаментів, а лише за допомогою хвильових коливань.

Вони називають цей процес “нанотолчкамі”, а виглядає він так: з кісткового мозку витягають стовбурові клітини і “штовхають” їх за допомогою високих частот, щоб вони почали перетворюватися в клітини кісткової тканини.

Нова кісткова тканина вирощується з власних клітин пацієнта без хімічних препаратів або митогенов (білків зростання), які мають небажані побічні ефекти.

Таким чином відторгнення тканини не відбудеться, до того ж цей метод не вимагає болючою операції для вилучення зразків кісткової тканини з інших частин тіла пацієнта.

Ці “нанотолчкі” виробляються тисячу разів в секунду, штовхаючи клітку на відстань 20 нанометрів.

“Ми біомімікріруем саму кістку, яка вібрує природним чином тисячу разів в секунду”, – пояснює професор Метью Далбі, який займається цими дослідженнями в Університеті Глазго.

За допомогою цієї технології можна залікувати травму кістки або наростити існуючу кісткову тканину. Надалі це може привести до того, що переломи можна буде лікувати без операції, а просто за допомогою “нанотолчков”, а також, можливо, уповільнити зростання певних видів раку.

Кісткова тканина є однією з найбільш пересаджуваних після крові, а, з огляду на старіюче населення, яка страждає від остеопорозу і переломів стегна, ця технологія може бути надзвичайно затребувана.

Вчені планують в найближчі три роки почати пересаджувати пацієнтам кістки, вирощені в лабораторних умовах за допомогою “нанотолчков”, а широке застосування цей вид терапії може отримати в найближчі 10 років.