Tehnocultura TVS 003 – Ce este GPS-ul?


Episodul 3, GPS-ul, a fost difuzat la TVS Brasov în data de 18 octombrie 2014, orele 20:30.

Ce este GPS-ul? Este adevărat că sateliții GPS te urmăresc? De ce timpul trece mai repede la înălțimea sateliților GPS? Ce rol a avut Einstein în crearea sistemului GPS? Sau ce rol au ceasurile atomice în toată povestea aceasta?

Interviu cu domnul Conferențiar Doctor Nicolae Crețu (secțiunea Colectiv Fizică), care predă fizica viitorilor ingineri școliți la Universitatea “Transilvania” din Brașov.

Aici trebuie să aduc aminte de articolul scris de mine în legătură cu Forumul Fizicienilor din Brașov și de Revista Cromatic, bianuală, cu articole de fizică.

Linkuri:
Forumul fizicienilor din Brașov
Revista Cromatic

Dacă nu ai timp de văzut filmul, poți urmări varianta de podcast aici sau pe iTunes.

Pentru idei, corecturi, sugestii, reclamații îți stau la dispoziție în zona de comentarii sau pe canalul YouTube al TehnoCultura.
============= TRANSCRIPT =============

De data aceasta mergem la peste 20 000 de kilometri deasupra Pământului pentru a vedea cum funcționează sateliții GPS și ce este acela sistem GPS.

Știai că sistemul GPS este coordonat de armata SUA și că îl putem folosi și la bicicletele noastre? Mai știai că timpul trece mai repede la altitudinea sateliților GPS? Fără Einstein și teoria relativității nu am fi avut azi nici un sistem de navigare atât de precis. Mai mult, cei 30 de sateliți GPS de deasupra noastră sunt pur și simplu un ceas gigantic care înconjoară Pământul.
img1-gps-constellation
(sursa http://www.gps.gov/multimedia/images/ )

2. Navigare – ce a fost înainte –

GPS este prescurtarea de la Global Positioning System sau Sistem de Poziționare Globală și este o constelație de aproximativ 30 de sateliți care orbitează la înălțimi între 2000 și 35 000 de km, la altitudini medii.

Pentru a se menține pe orbită sateliții de la altitudini de 2000 de km zbor în jurul Pământului cu viteză de cel mult 6,9 km/s, o viteză mai mică decât cea a Stației Spațiale Internaționale, care, situată la numai 340 de km altitudine zbârnâie în jurul planetelei cu peste 7,7 km/s. GPS poate fi localizat la altitudini de 20 000 km unde au nevoie de o viteză 3.9 km/s pentru a se menține în orbită.

Parcurg Brașovul de la un capăt în altul în 3.5 secunde cu așa viteză. Un lucru de ținut minte: orbitarea în jurui oricărui obiect cosmic nu este nimic altceva decât o cădere controlată. Sateliții GPS cad către Pâmânt, dar, datorită vitezei mari, reușesc să nimerească pe lângă Pâmânt. Voi povesti pe îndelete viața sateliților și ce înseamnă a orbita într-un episod viitor.

Extra:
Calcul g la înălțimea h:
g = G * M/ (r+r1)^2
G – constanta gravitațională – 6.673×10−11 N·(m/kg)2
– http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_constant
M – masa Pământului – 5.97219 × 1024 kg – http://en.wikipedia.org/wiki/Earth_mass
r – raza Pământului în metri – 6,371 kilometers , http://en.wikipedia.org/wiki/Earth_radius
r1- dist față de suprafața Pământului – 2000 km pt GPS
Accelerația g1 la 2000 km înălțime este 5,68 m/s^2, viteza pe orbită este 6895,45 m/s sau 6,9 km/s, mai mică decât ISS, care are 7,7 km/s la 340 km altitudine. Calcul viteza: g1 = v^2/r => v = sqrt(g1 * r) .
Accelerația la g2 = 20 000 km este 0.57 =: viteză orbitare 3887,4 m/s 3.9 km/s

Revenind la sateliții GPS aceștia sunt cel mai avansat sistem de navigare și este cel mai recent, cu primele planuri începute încă din 1960 și punerea în aplicare în 1973. Definitivarea primului sistem sistem GPS a avut loc în 1995.

Înainte de GPS oamenii se foloseau de navigarea cu ajutorul stelelor și după repere geografice. Arabii se foloseau de kamal, snururi cu noduri pe ele, apoi, între anii 1000 – 1750 se foloseau quadranturile și astrolabul. Cum se știa de prin vremea grecilor antici că Pâmântul este rotund, Cristofor Columb (1451 – 1506), navigatorul italian, a utilizat quadrantul pentru a merge în Vest în căutarea unui drum mai scurt către India. Astfel, el a nimerit în Insulele Bahamas, din America de Nord în 1492, făcând descoperirea vieții sale.

După 1757, unul dintre instrumentele cele mai notorii folosite a fost sextantul, urmaș al quadrantului. Cu acest instrument ținut vertical verifici unghiurile făcute de orizont cu Soarele sau Steaua Polară și, dacă știi timpul măsurătorii, atunci afli latitudinea la care te afli.

Dacă ții instrumentul în poziție orizontală și verifici unghiul făcut de Lună cu o altă stea, atunci afli longitudinea.

img2-sextant-100_3355
(sursa http://sextantbook.com/ )

John Bird (1709–1776), astronom englez, a fost cel care a creat primul sextant prin 1757 iar acest tip de instrument încă este folosit de către marina militară a unor state pe lângă navigarea radar și prin GPS.
img3 – John Bird, 1709- 1776
img3-sextant-John-Bird
(sursa – http://blogs.mhs.ox.ac.uk/mhs/making-prints-public-john-bird-connecting-collections/ )

Extra:
– http://en.wikipedia.org/wiki/Sextant
– http://www.pbs.org/wgbh/nova/shackleton/navigate/escapeworks.html
– http://www.mat.uc.pt/~helios/Mestre/Novemb00/H61iflan.htm
– http://ro.wikipedia.org/wiki/Cristofor_Columb
– http://en.wikipedia.org/wiki/Christopher_Columbus

Când vorbim de navigare folosindu-ne de repere vizuale, trebuie pomenită aici o curiozitate: serviciul poștal USPS al SUA, care, în anul 1923, a construit săgeți uriașe de beton de-a latul țării. Cum nu exista navigarea prin radio sau GPS, cei de la USPS au trebuit să improvizeze.

Acele săgeți aveau 20 de metri lungime și erau plasate la 15-20 km distanță. Erau colorate în galben strident și se puteau vedea de la înălțime suficient de mare pentru a ajuta piloții avioanelor când duceau coletele dintr-o parte în alta a țării. Timpul de transport al coletelor a fost scurtat de la săptămâni la numai 36 de ore.

În anii 30 USPS a trecut la folosirea navigării cu ajutorul radio iar săgețile nu au mai fost utilizabile.

Extra:
– sagetile de beton ale USPS
http://knowledgenuts.com/2014/06/30/the-concrete-arrows-that-range-across-the-united-states/
– http://www.theverge.com/2013/11/18/5116408/transcontinental-air-mail-arrows-helped-deliver-mail
– http://www.snopes.com/travel/airline/arrows.asp

În ceea ce privește navigarea pe mare în apropiere de coaste, farurile erau un bun ajutor. După descoperirea utilității undelor radio și crearea sistemului radar s-a trecut la folosirea unui alt timp de faruri: stații de emisie radio sau, cum îmi place mie să le zic “faruri radio”.

Radarul a fost dezvoltat în perioada celui de-Al Doilea Război Mondial iar astfel navigarea a devenit un proces ceva mai simplu. RADAR este un acronim stabilit în 1940 de către Marina SUA și provine de la RAdio Detection And Ranging, detectarea poziției și vitezei cu ajutorul undelor radio.

– img4 – radar
img4-radar-Fotolia_29717022_Subscription_XXL
(sursa http://www.techweekeurope.co.uk/news/5g-mobile-networks-air-traffic-control-107240 )

Extra:
– radio http://en.wikipedia.org/wiki/Radar

Până la definitivarea programului GPS navigarea cu ajutorul radar era la mare căutare. Asemenea navigare se numește navigare hiperbolică și se folosește de diferențele de timp în care se primește semnalul de la stații principale, numit master, și secundare, numite slave.

-img5 nav hiperbolica
img5-navigare-hipebolica
(sursa https://www.youtube.com/watch?v=PDtHulWGMGg – Smithsonian National Air and Space Museum )

Atunci când se recepționa semnalele de la cele două stații se nota zona aproximativă unde ar putea fi nava. În timpul deplasării mai multe asemenea puncte se pun peste o hartă astfel că o hiperbolă, o traiectorie în formă de curbă deschisă, este generată.

Dacă recepționăm și semnalele altor două stații, principală și secundară, putem genera o nouă hiperbloă. Intersecția celor două hiperbole reprezintă zona în care este vasul. Acțiunea de aflare a poziției se numește fixarea poziției și genera o zonă în care te puteai afla, nu un punct exact.

-img6 – fixarea pozitiei
img6-hiperolic-nav-patent-US2991011-1
( sursa http://www.google.com.qa/patents/US2991011 )

Extra:
– nav hiperbolica – http://en.wikipedia.org/wiki/Hyperbolic_navigation
– video explicativ https://www.youtube.com/watch?v=PDtHulWGMGg
– http://www.google.com.qa/patents/US2991011

Precizia poziției este dată de tipul de navigare hiperbolică folosită iar aceasta se poate măsura între câteva sute de metri și câțiva kilometri.

Primul sistem de navigație hiperbolică a fost GEE, inventat de către britanici în Al Doilea Război Mondial, și era folosit de aviația lor. Avea o precizie de câteva sute de metri și acționa pe o rază de 560 de kilometri. Folosea unde radio cu frecvențe în jurul a 45 Mhz, în spectrul VHF, very high frequency radio.

În aceeași perioadă cu sistemul GEE al aviației britanice a apărut sistemul DECCA al marinei britanice, care folosea unde radio de frecvențe joase, între 70 și 129 Khz și rază de acțiune până la 740 de km. Precizia DECCA era între câțiva metri și o milă nautică (1800 de metri).

SUA a contracarat și a creat propriul sistem numit LORAN, care era asemănător cu GEE, dar avea o rază de acțiune de 2400 de km și acționa la frecvențe între 4 și 30 Mhz, la HF, high frequency. Precizia era de zeci de mile la început și a ajuns la câteva zeci de metri în varianta LORAN-C. Nu este orice să poți stabili poziția unui obiect la peste 1200 de kilometri distanță cu precizie de numai 30 de metri.

Primul sistem de navigare radio cu adevărat global a fost OMEGA, sistem dezvoltat de SUA îmrepună cu alte șase țări. Sistemul folosea frecvențe foarte joase, VLF, între 10 – 14 KHZ, și a fost implementat destul de târziu, prin 1971. Dat fiind că GPS era deja în lucru nu este de mirare că sistemul a existat până în 1997, când a fost înlocuit de navigarea prin satelit.

OMEGA avea o precizie globală de 6 kilometri și folosea, în 1968, numai 8 stații dispuse pe toată planeta.

Extra:
– istorie nav sateliti – http://en.wikipedia.org/wiki/Satellite_navigation#History_and_theory
– GEE – http://en.wikipedia.org/wiki/Gee_(navigation)
– frecvente radio 3KHz – 3 Ghz – http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_frequency#Frequency_bands
– LORAN – http://en.wikipedia.org/wiki/LORAN
– DECCA- http://en.wikipedia.org/wiki/Decca_Navigator_System
– OMEGA – http://en.wikipedia.org/wiki/Omega_(navigation_system)#Previous_systems

Ajunși în perioada modernă, civilii și militarii folosesc cei 30 de sateliți GPS pentru o mulțime de aplicații: de la atacarea cu preciziei a pozițiilor inamice până la cartografierea unor terenuri în scop agricol sau pentru stabilirea poziției construcțiilor în arhitectură.

3. Ce este GPS – componenta, receptoare

GPS a fost creat de către Ministerul Apărării a SUA pentru a afla poziții cheie ale obiectivelor militare. Avea la început 24 de sateliți și a fost îmbunătățit de mai multe ori de-a lungul timpului.

Inventatorii sistemului sunt Bradford Parkinson, Roger L. Easton, si Ivan A. Getting, ingineri și oameni de știință din SUA.

Sistemul GPS este constituit din trei segmente:
– segmentul spațial (SS) – între 24 și 32 de sateliți stabiliți în orbită la altitudini medii (2000 – 35 000 km)
– segmentul de control (SC) – compus din stație de control principală (MCS), stație alternativă de control, la care se adaugă o serie de antene și stații la sol
– segmentul ulitizatorilor (SU) – aici este vorba de armata SUA, armatele aliate SUA care folosesc sistemul de poziționare precisă a GPS și de segmentul civil care folosesște sistemul de poziționare standard a GPS.

Forțele Aeriene a SUA întrețin și dezvoltă segmetul spațial și cel de control. Utilizatorii folosesc receptoare GPS care au între 12 și 24 de canale pentru a recepționa semnalul a tot atâția sateliți odată. Receptoarele de azi pot arăta poziția cât mai exact, cât și viteza de deplasare.

Coordonatele prezentate de receptoarele GPS cuprind: latitudine, longitudine, altitudine și timpul (x,y,z,t). O parte dintre receptoare vor prezenta coordonatele geografice în format decimal, cum este, de exemplu, poziția Gării Brașov:
45.660963, 25.613513 (45.660963 Lat N, 25.613513 Long E)

Este important să știm cum să transformăm coordonatele zecimale în coordonate în grade pentru situații de criză, precum rătăcirea într-un loc necunoscut. Un lucru trebuie ținut minte:
– 1 grad este egal cu 60 de mile marine. O milă marină este egală 1852 de metri.
– 1 minut este egal cu 1 milă marină
– 1 secundă este egală cu 1/60 mile marine, adică 30,86 metri

Transformarea din zecimale în grade urmează procesul:
– ce este înainte de virgulă rămâne la fel și acelea sunt gradele, adică 45
– iei valorile de după virgulă și le înmulțești cu 60
0.660963 * 60 = 39,65778, respectiv 39 de minute.
– luăm noile valori de după virgulă și înmulțim din nou cu 60
0.65778 * 60 = 39,4668, adică 39,4668 secunde
Avem așadar:
49.660963 = 45° 39′ 39.4668″ Lat N
25.613513 = 25° 36′ 48.6468″ Long E

Extra:
– Google Maps Gara Brașov – https://www.google.ro/maps/place/45%C2%B039’39.5%22N+25%C2%B036’48.6%22E/@45.6609624,25.613513,15z/data=!3m1!4b1!4m2!3m1!1s0x0:0x0
– mila marina – http://ro.wikipedia.org/wiki/Mil%C4%83_marin%C4%83
– http://transition.fcc.gov/mb/audio/bickel/DDDMMSS-decimal.html
– calcul: 45° 39′ 39.4668″ Lat N
= 4860 + (39 * 1,8) + (39 * 0,03) = 4.932,54 km față de ecuator

Receptoarele GPS captează semnale transmise în banda radio UHF, pe frecvențe precise: 1.57542 GHz (semnal L1) și 1.2276 GHz (semnal L2). Semnalul L3, la frecvența 1381.05 MHz, transmite informații despre detonări nucleare. Sistemul GPS, în afară de faptul că transmite detalii despre poziție și timp, are și rolul de a detecta orice explozie nucleară de pe Terra.

Dată fiind importanța unul asemenea sistem este de mirare că doar aproximativ 30 de sateliți GPS din totalul de peste 1300 de sateliți este dedicat GPS aflării poziției pe Glob și detectării detonărilor nucleare.

Pe aceeași zonă, în orbită la altitudini medii, mai sunt și alte tipuri de sateliți, folosiți în special pentru comunicați, navigație, studii geodezice. GPS orbitează, de obicei, pe la 20 000 de kilometri altitudine, însă nu este singurul sistem folosit pentru aflarea poziției pe Glob.

img 7
img7-gps-orbita-medie-comparatie
(sursa: http://en.wikipedia.org/wiki/Medium_Earth_orbit )

Extra:
– orbită la altitudini medii- http://en.wikipedia.org/wiki/Medium_Earth_orbit

Sistemul GPS a trecut, de-a lungul timpului, prin mai multe schimbări, mai ales că, inițial era dedicat uzului militar. Răzbiul Rece a fost motorul ce a pus în mișcare acest pas. În 1962, când s-au făcut planurile GPS, se dorea ca acesta să devină un sistem global cu precizie cât mai mare.

GPS a trecut prin mai multe etape:
– 1972: primele teste cu receptoare GPS
– 1978: primul satelit din Blocul I a fost lansat urmat de alți 10
– 1989: primul satelit din Blocul II a fost lansat
– 1993: 24 de sateliți GPS erau deja în orbită și ofereau serviciul standard de poziționare
– 1995: sistemul GPS oferea serviciul precis de poziționare
– 2000: disponibilitatea selectivă a fost blocată, civilii având dreptul de a primi semnalul nedegradat
– 2014: GPS Blocul III urma să fie lansat cu noi stații la sol și sateliți ănsă a fost amânat pentru 2016

Extra:
– GPS III – http://en.wikipedia.org/wiki/GPS_Block_IIIA

Uzul civil a fost consimțit în 1983 când zborul KAL007 al Aviației civile Coreene a fost doborât de către aviația militară rusă din cauza încălcării spațiului rusesc în zona Japoniei. Dat fiind că la baza incidentului a fost o eroare de navigație, SUA a decis ca sistemul GPS să fie accesat și de către populația civilă.

Totuși, precizia oferită de sistemul GPS civililor se supune regulilor disponibilității selective, situație în care civilii au acces limitat la informațiile GPS. Cu alte cuvinte, receptoarele GPS nu au precizie militară.

Prin anul 1989 a fost scos pe piață primul receptor GPS numit Magellan NAV 1000 al firmei Magellan Navigation Inc. și costa 2900 de USD. Abia după anul 2000 receptoarele GPS au devenit mai accesibile.
img8 – nav 1000
JN2012-1318
(sursa – http://timeandnavigation.si.edu/multimedia-asset/magellan-nav-1000-gps-receiver-1988 )

Extra:
– KAL007 – http://en.wikipedia.org/wiki/Korean_Air_Lines_Flight_007
– selective GPS – http://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System#Selective_availability
– gps nav device – http://en.wikipedia.org/wiki/GPS_navigation_device

Cu timpul au apărut mai mulți producători de receptoare GPS printre care și Garmin (1991), Benefon (1999), si TomTom (2002). Benefon a creat primul chip GPS pentru telefoanele mobile. Azi toate smartphone-urile au chip GPS integrat iar unele au AGPS, asisted GPS, modul prin care operatorii de telefonie ajută la detectarea rapidă sateliților pentru că au servere AGPS cu orbitele sateliților stocate și gata a fi utilizate.

Asemenea chipuri GPS din telefoanele mobile, cuplate cu aplicații de navigare de tipul OsmAnd, Google Maps Navigation, iGo, Maverick și altele pot ajuta la orientarea în aproape orice oraș din lume.

Pe lângă chipurile GPS și receptoarele GPS dedicate există și module GPS care pot fi conectate la laptop cum ar fi modulele open-source Elektor GPS.

4. Cum functioneaza GPS

Receptoarele GPS se folosesc de semnalele trimise de sateliți pentru a a găsi poziția exactă a utilizatorului.

Contrar celor știute de mulți oameni, sateliții GPS nu te detectează pe tine, ci tu recepționezi semnalul sateliților și de acolo afli poziția ta exactă. Sateliții GPS nu te urmăresc, ci tu pe ei.

Ai nevoie de cel puțin trei sateliți GPS pentru a afla pozița ta exactă. Poziția ta este aflată folosindu-ne de procesul numit trilaterare, care nu este același lucru cu triangulația. Triangulația măsoară unghiuri, trilaterarea măsoară distanțele.

Atunci când receptorul GPS detectează cel puțin sateliți el primește semnalul de la fiecare dintre aceștia la intervale diferite măsurate în microsecunde. Calculând timpii diferiți în care ajung semnalele la receptor și știind poziția sateliților acel receptor poate indica locul în care te afli. În fapt, receptorul calculează sfere din informațiile primite iar locul în care te afli este pe suprafața Pâmântului, la intersecția celor trei sfere generate.

img9 – trilaterare sfere

img9-GPS_3D-trilateration
(sursa https://openclipart.org/tags/Satellite )

Extra:
– trilaterare video- https://www.youtube.com/watch?v=4O3ZVHVFhes
– trilaterae scurt – https://www.youtube.com/watch?v=o4gYnbGXD6o
– how gps works http://electronics.howstuffworks.com/gadgets/travel/gps.htm
– extra GPS si Einstein: http://tehnocultura.ro/2011/11/11/sistemul-gps-explicat-in-mai-putin-de-doua-minute-video/
– General Relativity: http://en.wikipedia.org/wiki/General_relativity#Gravitational_time_dilation_and_frequency_shift
– atomic clock: http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_clock

Sistemul GPS nu ar fi fost posibil fără două lucruri foarte importante: teoria relativității generale și speciale a lui Einstein și ceasurile atomice.

Teoria relativității speciale a lui Einstein ne spune că, atunci când un obiect se deplasează, timpul curge mai lent pentru acesta. Este un fenomen ce se numește dilatarea timpului și poate fi observat mai bine la viteze foarte mari.

Dacă mergem cu avionul sau cu trenul noi vom trăi mai mult cu câteva miliardimi de miliardimi de secundă față de cineva care stă în loc. Einstein a știut acest lucru și a creat ecuația dilatării timpului:
t’= t * ( 1 / sqrt (1- v^2/c^2) )

img10 – rel speciala
img10-special-relativity-time-dilation
( sursa http://www.livescience.com/26681-most-beautiful-mathematical-equations.html?cmpid=514627_20140907_31011406 )

Pentru faptul că sateliții zbor cu 3-6 km/s față de noi, timpul curge mai încet la acea altitudine. Mai mult sateliții se supun și relativității generale ale lui Einstein, teorie care spune că pentru obiectele care sunt la distanțe mai mari față de un centru de gravitație timpul trece mai repede.

După calculele făcute de oamenii de știință, relativitatea generală câștigă iar timpul trece mai repede, per total, la altitudinea sateliților.

Știind acest lucru oamenii de știință au instalat corectoare de timp pe sateliții GPS iar acele corectoare de timp se sincronizează cu ceasurile atomice de pe Pământ. Timpul este măsurat acum în sistemul GPS cu o precizie de miliardimi de secundă.

Fără corecția de timp sateliții GPS transmit un timp din viitor cu ceva nanosecunde în plus, astfel că, la finalul zilei, poziția care ar trebui să îți indice receptorul GPS este undeva la zeci de kilometri distanță.

Așadar, sistemul GPS nu numai că este o minune a ingineriei, dar este și o demonstrație de laborator enormă în care vedem relativitatea timpului, așa cum a fost prezisă de Einstein acum o sută de ani.

Extra:
– gps tehnocultura – http://tehnocultura.ro/2011/11/11/sistemul-gps-explicat-in-mai-putin-de-doua-minute-video/

5. GPS viitor/alternative

Alternativele la GPS sunt GLONASS, sistemul de navigare rusesc, operațional global. Galileo, sistem de navigare european, va fi funcțional în 2019 iar chinezii au Beidou, utilizabil în Asia și Pacificul de Vest.

În afară de acestea mai sunt sistemele:
– COMPASS – China, va fi operațional în 2020
– IRNSS – India, acoperă India și nordul Oceanului Indian
– QZSS – sistemul japonez, operațional, valabil Japonia

Ai folosit GPS-ul până acum? Ei bine, după ce știi cele aflate azi este clar că nu o să te mai uiți la GPS în același mod.

Știri

1. 1000 TB pe un CD? Posibil în viitor.

img11 – 1000TB/CD
img11-1000tb-cd-t5gbpxcm-1371621655

(sursa Nature Communications)

Revista Nature a publicat, în 2012, un studiu prin care eram informați că tehnicile de scriere pe CD-uri vor putea fi mult îmbunătățite. Recent Science Alert, in 2014, ne-a informat că primele teste în scrierea a 1000TB pe un CD au fost reușite.

Deocamdată poți pune maxim 8 GB de date pe un DVD și 40 GB pe un blu-ray disc, dar 1000TB este cu mult mai mult. În 1 TB poți pune aproximativ 1000 de filme iar în 1000TB poți pune 10 ani de filme HD sau 50 000 de filme Full HD.

O asemenea capacitate de stocare va fi necesară în viitor pentru că numai în ultimii 2 ani noi am generat peste 90% din conținutul video/foto al tuturor vremurilor.

Cum se va face stocarea atâtor date pe un singur disc? În momentul de față laserul DVD-writerului din calculatorul tău folosește lumină pentu a scrie biți, 0 și 1. Lumina folosită este undeva pe la 500 nm.

Pentru a obține o densitate mai mare de ifnormație noi trebuie să folosim lumină la lungimi de undă mult mai mici, mai precis 9 nm. Aici Dr Zongsong Gan, cercetător de la Universitatea de Tehnologie din Swinburne, Australia a venit cu ideea genială: folosește două unde de 500 nm, dar una pentru scriere și una pentru blocarea primei. Secretul stă în faptul că unda nu este blocată complet și are o zonă în care mai poate scrie iar acel punct are un diametru de 9 nm.

Genial!

Până să ne bucurăm de desicurile la 1000TB ne putem arunca ochii după hard-diskurile care au 10TB de la Western Digital (divizia HGST), mult mai mult decît au nevoie 90% dintre deținătorii de calculatoare de azi.

Sursa: Nature, doi:10.1038/ncomms3061
Links:
http://www.nature.com/ncomms/2013/130619/ncomms3061/full/ncomms3061.html
http://www.sciencealert.com.au/news/20140309-26116.html
http://www.sciencedaily.com/releases/2013/05/130522085217.htm

2. Contracepția pentru bărbați.

Nu este o pastilă, dar pe aproape

img12- Vasalgel
img12-vasalgel-contraceptie-barbati
(sursa parsemusfoundation.org)
De ceva ani buni se caută o metodă prin care ceva asemănptor pastilelor contraceptive să fie utilizate și de bărbați.

Până de acum nu s-a reușit acest lucru, însă un tip nou de tratament, care implică o operație, va putea fi folosit în viitor. Parsemus Foundation a creat Vasalgel, un gel care poate fi injectat în vas deferens, vasul ce are rolul de a ghida spermatozoizii către exterior. Odată injectat acest gel bărbații vor deveni infertili pentru mai mulți ani.

Procedeul seamănă cu vasectomia însă este reversibil. Primele teste pe iepuri și babuini sunt promițăroate și testele pe oameni vor începe abia anul viitor.

Surse:
DNews – https://www.youtube.com/watch?v=69fBYvwKNLk&feature=em-uploademail
Wired – http://www.wired.com/2011/04/ff_vasectomy/all/
Parsemus Foundation: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:NpQFRtUQVvMJ:www.parsemusfoundation.org/vasalgel-home/+&cd=4&hl=en&ct=clnk

3. Superclusterul Laniakea, casa Căii Lactee

img13
img13-laniakea-casa-calea-lactee
(sursa Nature Video)

Nature relatează că s-a descoperit adresa noastră supra-galactică, să îi zicem așa: la limitele unuia dintre brațele superclusterului Laniakea. Studiul publicat în Nature de către R. Brent Tully, Hélène Courtois, Yehuda Hoffman și Daniel Pomarède prezintă metodele prin care s-a creat o hartă 3D cu galaxii ce se întind pe o distanță de aproape 10 miliarde de ani lumină. Superclusterul Laniakea are nu mai puțin de 500 de milioane de ani lumină.

De știut este faptul că în Univers galaxiile nu sunt poziționate aleatoriu, ci există influențe gravitaționale ale clusterelor, grupurilor mari de galaxii. Astfel, Universul și-a distribuit galaxiile în filamente supra-galactice ce se întind pe sute de milioane de ani lumină. Există locuri unde concentrația de galaxii este mare și altele în care nu găsești nici o galaxie.

Revenind la adresa noastră, dacă este destul de ușor să aflăm unde este Terra, atunci nu la fel de ușor este să afli unde este galaxia Calea Lactee, casa noastră. Sol sau Sistemul solar este plasat în unul din cele două brațe spiralate, chiar la marginea acestuia. Calea Lactee este înconjurată de zeci de galaxii în ceea ce se numește Grupul Local.

Acest Grup Local se îndreaptă, împreună cu zeci de mii de alte galaxii către un centru de gravitație numit Marele Atractor, care este chiar linia centrală a Superclusterului Laniakea. Cercetătorii au reușit să stabilească limitele clusterelor de galaxii urmărind deplasarea lor la unison către un centru de gravitație comun. Acolo unde traiectoriile galaxiilor sunt divergente s-a stabilit că se află limita clusterului.

În animația de mai sus fiecare punct este o galaxie iar Universul are miliarde de miliarde de galaxii. Odată ce ai putut stabili poziția ta în functie de un supercluster anume te poți întoarce de unde ai plecat. Desigur, asta dacă reușești să călătorești așa de departe.

Conform Phys.org Laniakea înseamnă “Cer Infinit” în hawaiană. S-a ajuns la cartarea 3D a superclusterului și a mii de galaxii folosindu-se de Green Bank Telescope (GBT) de la Fundația Națională de Științe a SUA.

Cu ajutorul GBT cercetătorii au putut vedea că superclusterul Laniakea are un diametru de 500 de milioane de ani-lumină și are masa a o sută de milioane de miliarde de Sori răspândită de-a lungul a 100 000 de galaxii.

Sursa:
– Tehnocultura – http://tehnocultura.ro/2014/09/03/unde-este-localizata-calea-lactee-in-superclusterul-laniakea/
– Nature – http://www.nature.com/nature/journal/v513/n7516/full/nature13674.html

Dacă ai întrebări, sugestii sau comentarii le poți lăsa la filmul de pe YouTube sau pe adresa manuel@tehnocultura.ro.

2 Responses to “Tehnocultura TVS 003 – Ce este GPS-ul?”

  1. interesant dar vedeti cu limba romana ce faceti.
    la articolul cu GPS satelitii “zboara” nu “zbor”.

    o mica scapare.
    success in continuare

Leave a Reply