Rok 2022 ve vědě

Přehled některých zajímavých událostí ve vědě v právě uplynulém roce 2022.

• Nobelovy ceny 2022

Chemie

Zemřel Robert Curl

V červenci zemřel objevitel fullerenů Robert Curl. V roce 1996 obdržel Nobelovu cenu za chemii.

Chagesit-(Y)

Na Měsíci byl objeven již šestý minerál, který se na Zemi nenachází. Jde o fosforečnan se vzorcem (Ca₈Y)Fe²⁺(PO₄)₇. Pojmenován byl po čínské bohyni Měsíce Chang‚e.

Odkazy

1. China Focus: Chinese scientists discover new lunar mineral
2. Chinese scientists discover new mineral on the moon
3. China claims discovery of a new mineral on the moon for the first time
4. China discovers new mineral on Moon
5. Changesite–(Y)
6. Chang’e

Graphyn

Graphyn je alotropická modifikace uhlíku skládajcící se z benzenových jader propojených acetylenovými řetězci, jde tedy o kombinaci uhlíků sp a sp². V roce 2022 byla publikována první, úspěšná metoda syntézy, byla založena na metatezi alkynů.

Odkazy

1. Synthesis of γ-graphyne using dynamic covalent chemistry
2. Long-hypothesized ‚next generation wonder material‘ created for first time

Nejvíce průrazuvzdorná slitina na světě

Slitiny jsou homogenní směsi dvou a více kovů. Jejich vlastnosti jsou odlišné od vlastností čistých kovů. Slitiny složená z chromu, kobaltu a niklu má velmi zajímavé vlastnosti. Velmi vysokou odolnost proti průrazu si udržuje i za velmi nízkých teplot (20 K, -253 °C). To je zajímavé pro konstrukci zařízení pracujících ve vesmíru.

Odkazy

1. This Alloy Is The Toughest Known Material on Earth, And It Gets Tougher in The Cold
2. Say Hello to the Toughest Material on Earth
3. Jednoduchá slitina je nejvíce průrazuvzdorným materiálem na světě

Fyzika

Robotika

Na Northwestern University v Illinois byl vyvinut nejmenší, dálkově řízený robot. Jeho šírka je pouhého půl milimetru a dokáže se ohýbat, kroutit, plazit, chodit i skákat. Roboti jsou vytvořeni z materiálů z tvarovou pamětí, který jim umožňuje variabilitu pohybů, tento materiál je zalit do tenké vrstvy skla. Sklo je možno zahřát paprskem laseru a tím umožnit materiálu zaujmout zapamatovaný tvar.

Odkazy

1. Submillimeter-scale multimaterial terrestrial robots
2. Tiny robotic crab is smallest-ever remote-controlled walking robot

Vesmírný dalekohled Jamese Webba

Stejně jako v roce 2021, je i v tomto roce jednou ze zásadních vědeckých událostí Webbův dalekohled. Těsně po vánocích byl úspěšně vypuštěn a začal velmi komplikovaný proces jeho postupného rozbalování do funkčního stavu. 19. ledna byly úspěšně rozvinuto primární i sekundární zrcadlo.

24. ledna dorazil JWST úspěšně do cílového bodu L2, aby se dostal na stabilní oběžnou dráhu bylo nutné spustit brzdné motory na 297 sekund.[3]

11. února dorazila první fotografie, zatím ještě neostrá.

16. března skončila fáze ostření teleskopu, první fotografie byly velmi slibné a vysoce ostré.[6-8]

13. dubna se teplota MIRI dostala pod 7 K (-266 °C), čímž se dostal do pracovního rozsahu teplot.[9]

Na konci dubna se povedlo vyladit optickou soustavu a začalo zprovozňování přístrojů.[10,11]

I když se samozřejmě počítalo s nárazy mikrometeoridů do zrcadel teleskopu, došlo v červnu k nárazu poměrně velkého šustru do segmentu zrcadla C3. Poškození naštěstí nebude bránit provozu teleskopu a jeho parametry jsou i po poškození stále skvělé.[12,13]

Podařilo se pořídit detailní snímek hvězdy Earendel, nejvzdálenější dosud zachycené hvězdy. Její světlo k nám letělo 28 miliard let.[16]

Jedním z dalších významných objevů byla analýza atmosféry planety u hvězdy WASP-39, která prokázala přítomnost oxidu siřičitého vzniklého fotochemickými reakcemi. Vzhledem k očekáváné více než desetileté životnosti JWST se můžeme těšit na analýzy složení atmosfér mnoha desítek exoplanet.

V listopadu se teleskop zaměřil i na Titan, měsíc planety Saturn a získal zajímavé poznatky o jeho atmosféře.[17,18]

Povedlo se zachytit světlo galaxie vzdálené 13,4 miliardy světelných let, jde o nejvzdálenější galaxii, kterou se dosud povedlo zachytit.[19]

V lednu 2023 vyšel pěkný článek od prof. Wagnera, který shrnuje první rok práce JWST.[21]

První obrázek

První obrázek z JWST

Odkazy

1. Kosmologie na prahu éry Webbova teleskopu
2. James Webb Space Telescope marks deployment of all mirrors
3. Orbital Insertion Burn a Success, Webb Arrives at L2
4. Webb Is Chilling Out
5. Webb telescope spots its first star—and takes a selfie
6. James Webb: ‚Fully focused‘ telescope beats expectations
7. Konečně zaostřeno: Nový vesmírný teleskop poslal první dobrou fotku
8. NASA’s Webb Reaches Alignment Milestone, Optics Working Successfully
9. Webb Telescope’s Coldest Instrument Reaches Operating Temperature
10. NASA’s Webb In Full Focus, Ready for Instrument Commissioning
11. Webb má plně vyladěnou optiku, přichází postupné zprovoznění přístrojů
12. Webbův vesmírný teleskop chystá první foto, navzdory poškození meteoridem
13. James Webb Space Telescope hit by micrometeoroid just months into flight
14. Webb telescope: NASA to reveal deepest image ever taken of universe
15. Webb Images of Jupiter and More Now Available In Commissioning Data
16. JWST captures the most distant star ever seen in incredible detail
17. Webb, Keck Telescopes Team Up to Track Clouds on Saturn’s Moon Titan
18. Měsíc Titan pod drobnohledem (nejen) JWST
19. It’s Official: JWST Breaks Record For Most Distant Galaxy Ever Detected
20. 2022 Breakthrough of the year – Golden eye – A new space telescope makes a spectacular debut after a troubled gestation
21. První rok práce Vesmírného dalekohledu Jamese Webba

DART – Double Asteroid Redirection Test

27. září došlo k řízenému nárazu sondy DART do měsíce planetky Didymos. Jde o první krok při budování planetární obrany pro nárazu asteroidu.

Video složené z fotografií, které zaslal sonda těsě před nárazem:

Hubbleův teleskop

I když je už v provozu JWST, Hubble zůstává stále v činnosti a poskytuje zajímavá data. V současnosti je ve výšce 570 km a vlivem tření o zemskou atmosféru pomalu klesá. Proto bude nutné časem rozhodnout, jestli dojde k jeho zničení nebo se podaří naplánovat jeho posun do větší vzdálenosti od Země.

Odkazy

1. NASA, SpaceX to Study Hubble Telescope Reboost Possibility
2. Podá SpaceX pomocnou ruku Hubbleovi?

Mapa vesmíru

Vědci z univerzity Johnse Hopkinse v Baltimoru zveřejnili mapu známého vesmíru, zaznamenává polohy více než dvou set tisíc galaxií.

Odkazy

1. Vesmírem s novým průvodcem
2. The Map of the Universe

Černé díry

Černá díra v centru Mléčné dráhy

Pomocí virtuálního teleskopu EHT se povedlo pořídit snímek černé díry v centru naší galaxie. Jde o druhou černou díru, od které máme foto.

1. Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy
2. Virtuální teleskop EHT má druhý skalp – naši supermasivní černou díru
3. We finally have an image of the black hole at the heart of our galaxy

Zvuk černé díry

NASA se povedlo převést tlakov vlny z černé díry v centru galaxie Perseus na zvukové vlny.

• New NASA Black Hole Sonifications with a Remix

Vznik měsíce

Nová teorie zkrátila dobu nutnou pro vznik měsíce z několika měsíců na několik hodin.

• Collision may have formed the Moon in mere hours, simulations reveal

InSight se loučí

Sonda InSight, která studovala Mars, se nejspíš definitvně odmlčela, způsobil to prach usazený na solárních panelech a tím pádem nedostatek energie pro pohon přístrojů. InSight odstartoval 5. května 2018, po cca 7 měsících a 458 miliónech kilometrů dorazil k Marsu, kde přistál 26. listopadu 2018.

Bohužel postupně docházelo k zanášení solárních panelů sondy prachem a tím i ke snižování množství získávané energie. Poslední zprávu zaslala sonda 15. prosince, 21. prosince oznámila NASA oficiální ukončení mise. Během mise poslala sonda na Zem obrovské množství informací o Marsu.

Odkazy

1. InSight Lander in Mars-Surface Configuration
2. This may be the last Mars photo from NASA’s InSight lander before it dies on the Red Planet
3. NASA Retires InSight Mars Lander Mission After Years of Science

LHC

Velkou událostí roku 2022 bylo spuštění urychlovače LHC po druhé velké odstávce. Tunel LHC má délku 27 km a je uložen 100 m pod zemí na území Francie a Švýcarska. Urychlovač se proslavil objevem Higgsova bosonu v roce 2012.

Tento kruhový urychlovač byl tři roky vylepšován, cílem bylo zvýšení energie srážek protonů až na 13,6 TeV. Spuštění vylepšeného urychlovače proběhlo 22. dubna 2022.

V červenci byl publikován objev nového pentaquarku a vůbec prvního pozorování páru tetrakvarků.[4]

Odkazy

1. Large Hadron Collider restarts
2. Large Hadron Collider restarts after three-year break
3. LHC Run 3: physics at record energy starts tomorrow
4. LHCb discovers three new exotic particles

Třetí exoplaneta u Proxima Centauri

V únoru byla objevena třetí exoplaneta obíhající naši nejbližší hvězdu Proxima Centauri. Jde také o nejlehčí dosud objevenou exoplanetu, má hmotnost odpovídající čtvrtině hmotnosti Země.

Odkazy

1. New planet detected around star closest to the Sun
2. Našli třetí planetu u Proximy Centauri. Je to jedna z nejlehčích exoplanet vůbec

Artemis I

Artemis I je první let v programu Artemis, vynesl raketu Orion, která bude kroužit okolo Měsíce po dobu více než 25 dní. Start byl několikrát odložen a nakonec se uskutečnil 16. listopadu.

Celková výška sestavy rakety SLS a lodi Orion je 98,3 metru a hmotnost dosahuje 2 603 tun včetně paliva a 1 588 tun bez něj.

Primárním cílem mise Artemis I je ověření tepelného štítu modulu Orion, který musí snést tepelné zatížení při návratu do atmosféry rychlostí asi 39 500 kilometrů za hodinu (11 kilometrů za sekundu), přičemž nejvyšší teploty dosáhnou asi poloviny teploty povrchu Slunce, tedy přes 2 500 stupňů Celsia. Dalšími cíli je ověřit funkčnost všech systémů včetně optického navigačního systému na Orionu a demonstrovat předvedení letových operací ve všech režimech letu, a to nejen lodi Orion a rakety SLS, ale i zařízení na Zemi. Při letu bude samozřejmě shromážděno množství dat, která poslouží pro přípravu budoucích misí Artemis. Bude také vypuštěno 10 cubesatů zaměřených na pozorování Měsíce a testování technologií.

Galerie

Foto ze startu Artemis I. Zdroj: NASA/Commons

Video z mise Artemis I

Odkazy

1. Artemis I – NASA
2. Fotogalerie
3. Artemis I – Wikipedie
4. Cesta k Artemis I a II (ohlédnutí za 2. čtvrtletím a výhled na 3. čtvrtletí 2022)
5. Průběh mise Artemis I

Tokamak JET překonal vlastní rekord z roku 1997

Tokamak JET je největším zařízením tohoto typu na světě, je umístěn v britském hrabství Oxfordshire. Vakuová komora tokamaku má objem 100 m³ a magnet dokáže generovat pole o síle 3,45 T.

V roce 1997 dokázal JET generovat výkon 15 MW, ale jen po velmi krátkou dobu. Ale při nižším výkonu, 5 MW, dokázal pracovat po dobu pěti sekund. V této době byla stěna vakuové komory tvořena uhlíkem a během provozu docházelo k jejímu velkému poškození.

V roce 2021 proběhlo spuštění tokamaku po upgradu, komora byla upravena a její povrch tvoří wolfram a beryllium, stejně jako v případě budovaného reaktoru ITER.

Upgradovaný reaktor dokázal generovat více než 10 MW po dobu více než 5 sekund a několikrát se podařilo vyrobit více než 59 MJ energie (11 MW) během jednoho výstřelu.

Odkazy

1. Fusion energy record demonstrates powerplant future
2. Major breakthrough on nuclear fusion energy
3. Nové výsledky reálných fúzních experimentů na tokamaku JET

Jaderná fúze vyrobila více energie než spotřebovala

V prosinci se v NIF (National Ignition Facility) se povedlo uskutečnit fúzní experiment, který vyrobil více energie, než bylo do systémů dodáno.

1. National Ignition Facility achieves fusion ignition
2. Nuclear Fusion Lab Achieves ‘Ignition’: What Does It Mean?
3. Krůček ke změně energetiky. Jaderná fúze není ani svatý grál čisté energie, ani fata morgana
4. Ignition – zapálení termojaderné reakce dosaženo!
5. With historic explosion, a long sought fusion breakthrough
6. Reálný význam současného průlomu v termojaderné fúzi na zařízení NIF

Nejsilnější magnet

V čínském institutu SHMFF (Steady High Magnetic Field Facility) se povedlo překonat rekord MagLab v hodnotě stabilního magnetického pole. I když absolutní rekord je stále na straně MagLabu (45,5 T), tak jde pouze o krátkodobé dosažení takto silného pole. Naproti tomu, v SHMFF se povedlo získat douhodobě stabilní magnetické pole o síle 45,22 T.

Červí díra v Caltechu

Fyzici v Caltechu využili kvantový procesor Sycamore k simulaci červí díry.

Odkazy

1. Physicists observe wormhole dynamics using a quantum computer
2. Fyzici „vytvořili“ červí díru: Jako simulaci v kvantovém procesoru Sycamore

IT

Maximální rychlost počítačů

Vědci z Technické univerzity ve Vídni vypočítali maximální dosažitelnou rychlost počítačových čipů. Došli k číslu 1 PHz, což je 10¹⁵ Hz. Tato rychlost je asi desettisíckrát vyšší než u současných tranzistorů.

Nový superpočítač FRONTIER

V OAK Ridge National Laboratory se na superpočítači FRONTIER povedlo dosáhnout rekodního výpočetního výkonu 1,1 exoflops (počet operací s pohyblivou desetinnou čárkou za sekundu). Parametry tohoto počítače jsou poměrně zajímavé:

• 9400 uzlů tvořených AMD CPU
• 37 000 GPU
• Špičový výkon až 2 exoflops
• 700 PB diskového prostoru
• 23 000 l vody na chlazení
• Spotřeba až 40 MW
• 145 km kabelů

Galerie

Zdroj obrázků Commons.

Odkazy

1. Frontier supercomputer debuts as world’s fastest, breaking exascale barrier
2. Wickedly Fast Frontier Supercomputer Officially Ushers in the Next Era of Computing

Autonomní loď přeplula Atlantik

O autonomních autech se mluví poměrně hodně, autonomní lodě jsou trochu méně populární. Projekt firem IBM a ProMare, robotický trimaran Mayflower 400 překonal Atlantik bez lidského kormidelníka.

Loď je poháněna elektromotorem, který napájí solární panely. Pro případ špatného počasí má k dispozici i záložní dieslový motor. Aby se lo´d dokázala pohybovat autonomně, je osázena šesti kamerami a 45 palubními senzory, které počítači zprostředkovávají informace o okolí.

Plavba nakonec nedopadla podle očekávání, došlo k nespecifikované nehodě a loď musel ukončit plavbu v kanadském Halifaxu, původně plánovaným cílem byl Washington.

Odkazy

1. Mayflower Autonomous Ship
2. IBM – Pushing the limits of autonomous navigation with AI and automation
3. ProMare
4. Svěřili byste jí život? Autonomní loď přeplula Atlantik bez kapitána i kormidelníka

Medicína

První robotická laparoskopie

V lednu provedl robot STAR (Smart Tissue Autonomous Robot) sérii čtyř operací v břišní dutině živého prasete. Operace prováděl bez lidské pomoci (byl ale řízen člověkem) a dosáhl lepších výsledků než lidé, kteří prováděli stejný zákrok.

Odkazy

1. Robot performs first laparoscopic surgery without human help
2. První laparoskopická operace provedená robotem

Nová vakcína proti malárii

V Oxfordu vyvinuli novou vakcínu proti malárii, testy ukazují až na 75% účinnost. Malárie je stále velmi agresivní onemocnění, které ročně zabije přes 400 000 lidí, z velké části jde o děti mladší pěti let. Malárie je způsobena Plasmodii (česky zimničky, parazitickými prvoky kmene Apicomplexa) a jejich přenašečem na člověka je komár rodu Anopheles.

Vakcína má označení R21, testovaní dostali tři dávky a po roce ještě booster.

1. Malaria booster vaccine continues to meet WHO-specified 75% efficacy goal
2. New malaria vaccine is world-changing, say scientists

Biologie

Nejstarší DNA

Ze sedimentů ze severního Grónska se povedlo izolovat sekvence DNA staré až dva miliony let. Autoři článku překonali svůj vlastní rekord z roku 2021, kdy izolovali DNA starou 1,2 milionu let.

DNA je kyselina deoxyribnukleová, je nositelkou dědičné informace většiny organismů. Jde o polymer skládající se z deoxyribózy (cukru), fosfátu a báze. V DNA se jako báze vyskytují adenin (A), guanin (G), cytosin (c) a thymin (T).

Odkazy

1. A 2-million-year-old ecosystem in Greenland uncovered by environmental DNA
2. Rekordně stará DNA odkryla pestrou přírodu Grónska před 2 miliony let