از اعماق اقیانوس ها تا فراسوی جهان هستی، فناوری های نوین برای شناخت هرچه بیشتر جهان به کمک بشر آمده اند.
از اعماق اقیانوس ها تا فراسوی جهان هستی، فناوری های نوین برای شناخت هرچه بیشتر جهان به کمک بشر آمده اند. در این برنامه جهان آینده با کاوشگران دریا، زمین و فضا دیدار خواهیم کرد.
پس از یک سفر طولانی در آبهای اقیانوس اطلس کشتی تحقیقاتی اروپایی در بندر مالاگای اسپانیا لنگر انداخت. کارکنان کشتی از ملیت های مختلف هستند و وظیفه شان این است که از نزدیک اکوسیستم شکننده اقیانوس را بررسی کنند.
مولی رابرتز، پژوهشگر می گوید: «اقیانوس دایم تغییر می کند، آب آن با گذر زمان اسیدی و گرم تر می شود، درست مثل گرم شدن زمین، اما جریان های اقیانوس نیز دچار دگرگونی شده اند و ما سعی می کنیم چرایی این پدیده را درک کنیم.
از دید دانشمندان در طول عمر زمین هرگز سرعت تغییرات به این اندازه بالا نبوده است. در پروژه پژوهشی اروپا به نام اطلس، ۲۵ سفر تحقیقاتی در اقیانوس اطلس انجام شده است.
یکی از کارکنان کشتی می گوید: «برای نخستین بار به این عمق از اقیانوس رسیدیم. با زیر دریایی هدایت شونده توانستیم تصاویر منحصر به فردی از آنجا تهیه کنیم. جاهایی را دیدیم که هرگز چشم هیچ بشری به آن نخورده بود. به این ترتیب می توانیم درباره ترکیب ها و ذرات تشکیل دهنده چیزهایی که آن پایین هستند تحقیق کنیم و همه اینها به ما کمک می کند تا درک بهتری از اکوسیستم اعماق دریا داشته باشیم.
زیردریایی های هدایت شونده از راه دور می توانند فشار زیاد را تحمل کنند. اینجا در نزدیکی مجمع الجزایر آزور پرتغال، این زیر دریایی برای بررسی یک کوه زیر دریایی به عمق دو کیلومتری فرستاده شده است.
یکی از دانشمندان درباره اهمیت زیر دریایی می گوید: «ما نمی توانیم دانش درستی از بستر دریا داشته باشیم مگر آنکه به محل برویم. زیردریایی های هدایت شونده دست های و چشمان دانشمندان در اعماق دریا هستند. ما می توانیم تصاویری از یک محیط وسیع با دقت بالا داشته باشیم و نمونه برداری کنیم. نمونه ها با احتیاط خیلی زیاد به اینجا منتقل می شوند.»
هدف از نمونه های جمع آوری شده در محیط هایی با گوناگونی زیستی، بررسی شباهت های ژنتیکی میان ارگانیسم های دریای مدیترانه و اقیانوس اطلس است.
یکی از اعضای گروه تحقیق می گوید: «محیط هایی هستند که باید بفهمیم در آن چه می گذرد و حتما باید از آن محافظت شود. داشتن اطلاعات درباره ارتباط میان موجودات برای مدیریت درست منابع ژنتیکی زیر دریا بسیار لازم است.»
دانشمندان تلاش می کنند بفهمند دریاها چه واکنشی در برابر تغییرات آب و هوایی و نیز استخراج صنعتی منابع زیر دریا خواهند داشت.
با فناوری های نوین می توانیم نگاه جدیدی به کشاورزی داشته باشیم. اینکه چطور می توان کشاورزی موثرتر و سازگارتر با محیط زیست داشت. ما به اوکراین آمده ایم، جایی که یکی از مراکز پژوهشی اروپا قرار دارد.
یک پهپاد مهجز به دوربین مخصوص می تواند از زمین های کشاورزی تصاویری با کیفیت بالا تهیه کند. این عکس ها از تصاویر ماهواره ای واضح ترند و می تواند جزییات بیشری را نشان دهند.
به گفته میکولا لاورنیوک: «ما تصاویر پهپادها را با دقت تحلیل می کنیم. با این اطلاعات می توانیم ببینیم چه محصولی در زمین ها کاشته شده است. سپس با استفاده از این داده ها نقشه تهیه می کنیم و زمین های کشاورزی را طبقه بندی کرده و در مدل سازی از آنها بهره می بریم.»
پژوهشگران از نرم افزارهای مخصوص و عکاسی با زاویه باز برای جمع اوری داده های آماری استفاده می کنند.
بوهدان یالی موف، متخصص تصویر برداری ماهواری درباره پروژه می گوید: «می خواهیم به صورت دقیق تغییرات را مورد بررسی قرار دهیم. چطور بذر رشد می کند، چطور تغییر می کند و چه اتفاقی در طول دوره داشت می افتد، با این اطلاعات می توانیم برداشت بهتری داشته باشیم.»
این گروه از انجمن تحقیقات فضایی همچنین ۵ هزار قطعه زمین کشاورزی را در سراسر اوکراین مورد بررسی قرار داده، تصاویر دریافتی توسط یک نرم افزار مدل سازی شده اند این نرم افزار با استفاده از الگوریتم های هوشمند اطلاعات مختلف را در یک نقشه کشاورزی واحد ادغام می کند.
یکی از اعضای انجمن می افزاید: «وقتی تعداد لازم داده های تصویری را در اختیار داریم آنها را پردازش می کنیم. برای این کار ما یک روش هوشمند ابداع کرده ایم که توانمندی های ذهن انسان را شبیه سازی می کند. رایانه به صورت خودکار نوع زمین و محصول را که در آن زمین رشد می کند تشخیص می دهد.»
این سامانه در کشورها و قاره های مختلف آزمایش شده و می تواند داده های دقیقی از تولیدات کشاورزی در سراسر جهان تهیه کند. به این ترتیب می توان بهترین زمان برداشت را پیش بینی کرد و جلوی نوسان قیمت محصولات کشاورزی در بازارهای جهانی را گرفت.
تحلیلگر داده ها می گوید: «ما روش های مختلفی را امتحان می کنیم: نقشه زمین ها، داده های آمار کشاورزی، تعقیب کردن تولید و اندازه گیری تاثیرات زیست محیطی روش های جدید کشاورزی، همه اینها در سطح منطقه ای است. سپس با نتایج به دست آمده، می فهمیم کدام روش ها قابل اعتمادترند و از آنها در سطح جهانی استفاده خواهیم کرد.»
رادیوتلسکوپ ها ما را بیشتر و بیشتر به جهان هستی نزدیک می کنند. هرچه تلسکوپ ها بزرگتر باشند حساسیت انها هم بیشتر می شود. در کمبریج دانشمندان قصد دارند تا رصدخانه چند قاره ای ایجاد کنند.
بزرگترین رادیوتلسکوپ جهان در استرالیا و آفریقای جنوبی نصب می شود. آرایه کیلومتر مربع یا SKA نام این پروژه بی سابقه است. عملکرد آن از طریق ارتباط آنتن های نصب شده در فواصل دور خواهد بود.
یک بازوهای آهنین که شبیه درخت کریسمس است فوتون ها را از آسمان دریافت و آنها را به جریان الکترونیکی تبدیل می کند، این جریان تا بالای آنتن که قسمت الکترونیکی است بالا می آید، در جعبه ای که در بالای آنتن نصب شده، مدارهای الکترونیکی وجود دارند که جریان الکتریکی که از آنتن می آید را تقویت می کند تا برای ابر رایانه ها قابل پردازش باشد.
نتیجه ای که از یک مجموعه آنتن های کوچک با هزینه کمتر به دست می آید با نتیجه یک تلسکوپ غول آسا برابر است.
آرایه کیلومتر مربع گامی بزرگ به سوی انقلاب اخترشناسی رادیویی است. برنامه این است که دو تلسکوپ درست شود یکی با فرکانس پایین و آنتن دو قطبی، تعداد این آنتن ها ۱۳۰ هزار عدد است، دیگری با فرکانس متوسط با آرایه ی دویست بشقابی در آفریقای جنوبی.
وقتی آرایه کیلومتر مربع در سال ۲۰۲۰ عملیاتی شود، به احتمال زیاد به اسرار جدید و بنیادینی از هستی پی خواهیم برد و شاید راز به وجود آمدن جهان را دریابیم.
جف وگ، پژوهشگر می گوید: «تصور کنید بتوانیم یک فیلم سه بعدی تهیه کنیم از تغییرات گازها و ساختار جهان از یک میلیارد سال پیش یعنی بعد از بیگ بنگ تا امروز با چیزهایی که اکنون در کهکشان ها از جمله راه شیری می بینیم.»
ساخت بزرگترین تلسکوپ جهان یک چالش چند بعدی است، به ویژه از نظر تدارکاتی. ۱۳۰ هزار آنتن آرایه کیلومتر مربع هزینه نسبتا گزافی ندارد، نصب آنها ساده و البته بسیار بادوام است.
ممکن است ماسه وارد آنتن یا اجزای مکانیکی آن شوند بنابراین مدارهای الکترونیکی که در آنتن ها به کار می روند باید محافظت شوند. باد هم چالش دیگری است، سرعت باد در این مکان به بیش از ۱۶۰ کیلومتر در ساعت هم می رسد، شرایط اقلیمی کویر بسیار سخت است.
تلسکوپ های نصب شده در استرالیا و آفریقای جنوبی یک مجموعه واحد فرا قاره ای را تشکیل می دهند. برای پردازش سیگنال های هر کدام از آنتن ها محاسبات بسیار پیچیده و بی سابقه ای لازم است.
در هر کدام از سایت های آرایه دو ابررایانه بسیار بزرگ نصب خواهد شد. این رایانه ها از هر ابررایانه ای که تا کنون ساخته شده قدرتمندتر است. حجم داده هایی که به مرکز پردازش اطلاعات علمی می رسد از ترافیک کنونی اینترنت در کل جهان بیشتر خواهد بود. بنابراین این یک سامانه بسیار عظیم است.
ابزار علمی نصب شده در هلند تصویر روشن تری از کارکرد آرایه را در آینده نشان خواهد داد. در حال حاضر لوفار «LOFAR» که مخفف اصطلاح انگلیسی آرایه ی فرکانس کوتاه است با ۴۰ هزار آنتن در نوع خود یکی از بزرگترین آرایه های رادیو تلسکوپ در جهان محسوب می شود.
در منطقه مرکزی لوفار ۲۵ ایستگاه وجود دارد، ایستگاههای دیگری هم در نزدیکی هلند و همچنین آلمان، لهستان، سوئد، فرانسه، بریتانیا و به زودی ایرلند وجود دارند.
مرکز لوفار با فیبر نوری به ایستگاهها در مرکز هلند متصل شده است. تمام سیگنال ها به این مرکز می رسند و برای تهیه نقشه های آسمان استفاده می شوند.
گستردگی آنتن ها در زمین باعث می شود که تصویر شفاف تر و ظریف تر از جزییات آسمان داشته باشیم و این کار میسر نیست مگر آنکه ایستگاهها مختلف در سراسر جهان اطلاعات را جمع آوری کنند.
دانشمندان ابزار رایانه ای توسعه داده اند که فاصله میان آنتن ها را حساب می کند، به این ترتیب یکپارچگی در اطلاعات دریافتی حفظ می شود.
همه سیگنال های یک محدوده مشخص در آسمان، به صورت منسجم اضافه می شوند. بنابراین سیگنال ها در یک حالت قرار می گیرند، سپس کاملا تنظیم می شوند و در نهایت سایر سیگنال های مزاحم حذف خواهند شد.
این حجم عظیم اطلاعات با فیبر نوری منتقل می شود که توسط دانشمندان توسعه داده شده، مدل آنها ارزان تر است از آنچه در بازار وجود دارد و به قیمت هر واحد هزار یورو به فروش می رسد.
پیتر مات، محقق سامانه می گوید: «ما قیمت هر واحد را به حدود ۲۵ یورو کاهش داده ایم که یک کاهش قابل ملاحظه است. فناوری که به آن دست پیدا کرده ایم یک قطعه کوچک قابل اتصال است که کاری را که ما می خواهیم انجام می دهد.»
در سالهای آینده بزرگترین تلسکوپ های جهان هزاران کیلومتر مربع را در بر می گیرند و آسمان را ده هزار برابر سریعتر از امروز رصد خواهند کرد. چیزی که در جهان بی سابقه است.