Το «φέγγος» του σκοταδιού

Το «φέγγος» του σκοταδιού

Η κάμερα θερμικής όρασης συλλαμβάνει την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπει ένας άνθρωπος (αριστερά), αλλά η νέα κάμερα που στηρίζεται στην υπέρυθρη αίγλη του νυχτερινού ουρανού δημιουργεί μια πολύ πιο καθαρή εικόνα (δεξιά) του προσώπου και των γραμμάτων στον τοίχο πίσω του

Το 1868, ο Σουηδός φυσικός Αντερς Ανγκστρομ, ανακάλυψε ότι ο ουρανός έχει μέρα και νύχτα μια ελαφριά φεγγοβολιά, που οφείλεται στο φως που εκπέμπουν τα μόρια των ανώτερων τμημάτων της ατμόσφαιρας, καθώς διεγείρονται από το ηλιακό φως που φτάνει σ' αυτά αλλά και από τις κοσμικές ακτίνες. Τη νύχτα, η ένταση αυτής της φεγγοβολιάς είναι συγκρίσιμη με το φως που εκπέμπει το φεγγάρι όταν είναι «γεμάτο», με τη διαφορά ότι δεν προέρχεται από ένα σημείο (όπως το φως της Σελήνης), αλλά διαχέεται σε ολόκληρο τον ουρανό. Ο λόγος που δε βλέπουμε αυτή τη φεγγοβολιά με τα μάτια μας, είναι ότι εκπέμπεται στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος και πιο συγκεκριμένα αποτελείται από μικρού μήκους κύματος υπέρυθρες ακτίνες (σ.σ. δεν πρέπει να γίνεται σύγχυση με τη νυχτερινή φωτορρύπανση, που βεβαίως είναι ορατή στον άνθρωπο, αφού προέρχεται από τα φώτα των δρόμων, των κτιρίων και των αυτοκινήτων, τα οποία, βεβαίως, εκπέμπουν κυρίως στο ορατό τμήμα του φάσματος).

Αμερικανοί ερευνητές εφευρήκαν μια κάμερα που μπορεί να ανιχνεύσει αυτό το αόρατο φέγγος του νυχτερινού ουρανού και να καταγράψει εικόνες στο «απόλυτο» σκοτάδι καλύτερα από κάθε άλλη συσκευή μέχρι σήμερα.

Οι συμβατικές ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και βιντεοκάμερες στηρίζονται σε φωτοηλεκτρικούς αισθητήρες φτιαγμένους από πυρίτιο και γι' αυτό δεν μπορούν να δουν τη νυχτερινή αίγλη του ουρανού. Αυτό δε συμβαίνει με τους αισθητήρες που είναι φτιαγμένοι από γερμάνιο, έναν άλλο γνωστό ημιαγωγό. Το πρόβλημα βρίσκεται στο ότι η ανάπτυξη κρυστάλλων γερμανίου με τις συμβατικές τεχνικές στη βιομηχανία των ημιαγωγών οδηγεί συνήθως σε ατέλειες που μειώνουν την ευαισθησία του κρυστάλλου. Η κατασκευή αισθητήρων γερμανίου υψηλής απόδοσης, που δεν έχουν κρυσταλλικά ελαττώματα είναι πολύ δύσκολη και ανεβάζει πολύ το κόστος τους.

Οι ερευνητές των εργαστηρίων Μπελ βρήκαν έναν τρόπο να αναπτύσσουν κρυστάλλους γερμανίου πάνω σε πυρίτιο, συσσωρεύοντας τα ελαττώματα στην περιφέρεια και δημιουργώντας έναν τέλειο κρύσταλλο στο κέντρο. Για να το πετύχουν αυτό ανέπτυξαν κρυστάλλους γερμανίου μέσα σε μικροσκοπικές κοιλότητες που άνοιξαν σε μια πλάκα πυριτίου. Ετσι, αντί οι ατέλειες να διασκορπίζονται σε όλη τη μάζα του κρυστάλλου γερμανίου, σχηματίζονται τώρα πάντα εκεί που ο αναπτυσσόμενος κύλινδρος γερμανίου ακουμπά στα τοιχώματα πυριτίου της μικροκοιλότητας.

Το τελικό αποτέλεσμα της δουλιάς των επιστημόνων ήταν η κατασκευή μιας συνδυαστικής κάμερας που μπορεί να δει σε τρία τμήματα του φάσματος: το ορατό, το εγγύς υπέρυθρο και το υπέρυθρο μικρού μήκους κύματος. Μια εταιρεία τυποποίησε την εφεύρεση και από του χρόνου πρόκειται να βγει στην αγορά. Η κάμερα αυτή πλεονεκτεί απέναντι στις μέχρι σήμερα εμπορικές τεχνολογίες νυχτερινής όρασης, όπως η τεχνολογία αύξησης της έντασης της εικόνας και η όραση θερμικών υπερύθρων ακτίνων.

Η αύξηση της έντασης της εικόνας δεν είναι αξιοποιήσιμη όταν δεν υπάρχει καθόλου ορατό φως, ενώ όταν το φως είναι πολύ έντονο σχηματίζονται τεχνουργήματα στην καταγραφόμενη εικόνα. Η συνδυαστική κάμερα δεν πάσχει από τα προβλήματα αυτά. Επίσης, η όραση θερμικών (μεγάλου μήκους) υπερύθρων ακτίνων αν και λειτουργεί στο σκοτάδι δεν μπορεί να δει μέσα από τζάμια, ούτε βοηθά στην αποκάλυψη ανάγλυφων ή κειμένων γιατί αυτές οι μορφές γραφής είναι θερμικά μη διακριτές από την επιφάνεια που τις περιβάλλει. Αλλά και η θερμότητα που εκπέμπει το ανθρώπινο σώμα εμποδίζει να φανούν οι λεπτομέρειες π.χ. ενός προσώπου.

Το μόνο μειονέκτημα που έχει η κάμερα τριών τμημάτων του φάσματος είναι ότι δεν μπορεί να δει μέσα σε κλειστούς χώρους, επειδή εκεί δε φτάνει το φέγγος του νυχτερινού ουρανού. Αυτό, όμως, αντιμετωπίζεται με ειδικά φώτα υπερύθρων, που λόγω των μικρών αποστάσεων μέσα στα κτίρια, δε χρειάζεται να είναι ιδιαίτερα ισχυρά.

Ο αναγνώστης θα πρέπει να φαντάζεται ήδη τις εφαρμογές που θα βρει αυτή η κάμερα στις ΗΠΑ και στον υπόλοιπο καπιταλιστικό κόσμο. Πρώτος στόχος είναι η αγορά καμεροχαφιέδων, για χρήση σε λιμάνια, αεροδρόμια, συνοριακά φυλάκια, εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής και για καλύτερη παρακολούθηση των διαδηλωτών τη νύχτα (... για το καλό μας). Αλλες χρήσεις που προωθούνται είναι σε στρατιωτικές επιχειρήσεις και ο στρατός των ΗΠΑ ελπίζει ότι οι δοκιμές της τεχνολογίας που θα κάνει μέσα στο 2008 θα του δώσουν τη λύση νυχτερινής όρασης που επιζητεί εδώ και 50 χρόνια.

Σε δεύτερο επίπεδο ενδιαφέροντος εξετάζονται και εφαρμογές όπως για τη μη παρεμβατική χειρουργική του εγκεφάλου, εντοπισμό οδοντιατρικών προβλημάτων χωρίς χρήση ακτίνων Χ και βελτίωση της βραδινής όρασης των οδηγών αυτοκινήτων.

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»

    

Πιο θανατηφόρα τα μικρόβια σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας

Το βακτήριο της σαλμονέλας γίνεται τρεις φορές πιο ανθεκτικό στα αντιβιοτικά μετά από ένα ταξίδι λίγων ημερών στο Διάστημα. Το γεγονός αυτό εντοπίστηκε αρχικά σε εργαστηριακές συνθήκες μικροβαρύτητας πάνω στη Γη και επιβεβαιώθηκε με αποστολή καλλιέργειας των μικροβίων σε πτήση του Διαστημικού Λεωφορείου των ΗΠΑ.

Δεν πρόκειται για μεταλλαγμένα μικρόβια από το Διάστημα, στο πρότυπο κάποιων ταινιών τρόμου δεύτερης διαλογής, με επίφαση επιστημονικής φαντασίας. Τα βακτήρια δεν κάνουν τίποτα διαφορετικό στο Διάστημα, από αυτό που κάνουν συνέχεια όπου και να βρίσκονται: να προσαρμόζονται στο περιβάλλον. Η μικροβαρύτητα στη διαστημική πτήση άλλαξε μια σημαντική παράμετρο του περιβάλλοντος των μικροβίων και αυτή δεν ήταν η ένταση της βαρύτητας, που ελάχιστα επιδρά πάνω στα μικροσκοπικά όντα. Πολύ πιο έντονες και σημαντικές γι' αυτά είναι οι πιέσεις που δέχονται από το υδαρές περιβάλλον στο οποίο ζουν και το οποίο πάνω στη Γη σχεδόν ποτέ δεν είναι ιδιαίτερα ήρεμο. Στο Διάστημα, όμως, η απαλλαγή των μικροβίων από τη συνεχή πάλη με το κινούμενο νερό είχε ως αποτέλεσμα μετά από μερικές γενιές να τροποποιηθεί η εσωτερική τους λειτουργία έτσι που να αυξηθεί η ικανότητά τους να επιβιώνουν.

Οπως διαπιστώθηκε, στα μικρόβια που είχαν κάνει τη βόλτα τους στο Διάστημα, υπήρχε διαφορά στο ποσοστό έκφρασης 167 διαφορετικών γονιδίων, πολλά από τα οποία σχετίζονται και με το σχηματισμό βιοφίλμ. Τα βιοφίλμ είναι συμπλέγματα με μεγάλη ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά και στο ανοσοποιητικό σύστημα των ζώων. Προς το παρόν, οι επιστήμονες δεν μπορούν να καταλήξουν σε συμπέρασμα ως προς τον κίνδυνο που αποτελεί για τους αστροναύτες αυτή η αυξημένη επιθετικότητα των μικροβίων στο Διάστημα. Επειδή συνθήκες χαμηλής ροής των υγρών εμφανίζονται και σε ορισμένα σημεία του πεπτικού και του αναπαραγωγικού συστήματος του ανθρώπου, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η γνώση από τη μελέτη της σαλμονέλας στις ακραίες συνθήκες του Διαστήματος, ίσως οδηγήσει και σε βελτιώσεις στις θεραπείες που δίνονται στη Γη, στους πάσχοντες από μικροβιακές λοιμώξεις.