IL NUOVISSIMO PORTALE SUI MISTERI DELLA SCIENZA .
 
IndiceCalendarioFAQCercaRegistratiAccedi

Condividere | 
 

 QUANDO LA SCIENZA FÀ PASSI DA GIGANTI

Vedere l'argomento precedente Vedere l'argomento seguente Andare in basso 
AutoreMessaggio
JERICHO 2
AMMINISTRATORE
AMMINISTRATORE
avatar


MessaggioOggetto: QUANDO LA SCIENZA FÀ PASSI DA GIGANTI   Ven 27 Mag 2011, 18:39


Credete sia impossibile costruire una tuta come quella di Iron Man? Non proprio. Parte della tecnologia necessaria
per realizzarla esiste già nei laboratori di ricerca di tutto il mondo,
occorrerebbe soltanto metterla assieme nel modo corretto.
Il sito Io9 ha deciso di fare qualche calcolo (a grandi linee) per stabilire un prezzo di realizzazione di un'ipotetica tuta da Iron Man realizzata utilizzando la tecnologia esistente.


Elmetto con display incorporato
Tony Stark guida la sua tuta da Iron Man
attraverso un display incorporato nell'elmetto, che mostra bersagli,
armamenti, stato dell'equipaggiamento e tutti i parametri da controllare
per pilotare la tuta.
L'elmetto può essere paragonato a quello in
corso di sviluppo per i piloti di F-35, che vedrà un display incorporato
nel casco che fornirà tutti i dati sull'aereo. Lo scorso anno, le
compagnie che sviluppano l'elmetto F-35 HMD hanno annunciato che
svilupperanno questa tecnologia con un budget di sviluppo di circa 54
milioni di dollari.

Il problema però è che la tuta di Iron Man basa la sua efficacia anche su un'evoluta intelligenza artificiale. Tony Stark
infatti è assistito da un cervello sintetico pensante e capace di
intercettare tutti i suoi comandi vocali e tramutarli in azioni in tempo
reale. Purtroppo la tecnologia per fare questo non esiste ancora, o
meglio, esiste una tecnologia di controllo vocale, ma non
sufficientemente evoluta da poter eseguire tutti i comandi che Stark
utilizza per controllare al meglio la sua tuta ultra-tecnologica.


Esoscheletro
La tuta da Iron Man di Tony Stark è essenzialmente un esoscheletro
estremamente avanzato, che dona invulnerabilità e super-forza al suo
utilizzatore. Diverse aziende legate al mondo della Difesa stanno
realizzando un esoscheletro per aumentare la forza dei loro operatori, o
una corazza per proteggere soldati da proiettili mortali.

Uno di questi è il XOS exoskeleton,
realizzato dalla Raytheon, che permette di sollevare 100 kg con uno
sforzo minimo. Il costo di questo esoscheletro? 10 milioni di dollari.
Anche se nutro i miei dubbi che con quella cifra si possa ottenere
qualcosa di lontanamente simile alla tuta di Iron Man.

Iron Man
infatti ha la capacità di cadere da centinaia di metri di altezza,
colpito da un proiettile d'artiglieria, senza riportare danni, e senza
nemmeno ferire a morte il suo utilizzatore. E' in grado di schivare
proiettili di un carro armato, di resistere ad un AK-47 a breve
distanza, e di volare. Se la tecnologia anti-proiettile sta avanzando
rapidamente (vedere armature Dragon e simili), di certo niente può
proteggere un soldato da una proiettile anticarro perforante. Ma il
bello della fantascienza è che si può mettere in scena ciò che non è
umanamente ottenibile. Per ora.

Forse, però, una possibilità c'è
con la prima, rozza versione della tuta da Iron Man che Stark ha
realizzato con materiale di scarto all'interno di una grotta. Di certo
nessuno è in grado di costruirla mentre è prigioniero dei talebani, in
pochi giorni, e facendo credere che si stia costruendo un missile. Ma
probabilmente nei prossimi 15-30 anni sarà possibile vedere il primo
prototipo di un esoscheletro simile, sempre che le forze armate
giudichino l'aggeggio di una qualche utilità sul campo di battaglia.
Reattore nucleare portatile
Quello
che ha reso così potente Tony Stark è anche la sua tuta indistruttibile
e piena di gadget. Ma senza un reattore Stark ad alimentarla, non
sarebbe stato possibile costruire Iron Man.
Possiamo sostituire il reattore Stark con un reattore nucleare
portatile come quello del rover Curiosity, chiamato Multi-Mission
Radioisotope Thermoelectric Generator. Cinque chilogrammi di plutonio
sono più grandi del reattore Stark, ma è l'unica soluzione attualmente
possibile.
Quanto costa? Circa 36 milioni di dollari.

Ma il
reattore Stark ha la capacità di non emettere isotopi radioattivi;
quello visibile in Iron Man 2 inoltre è stato costruito attraverso un
nuovo elemento della tavola periodica, ottenuto con un acceleratore di
particelle casalingo.
Non che sia impossibile costruire in casa un acceleratore di particelle: Michio Kaku lo fece in gioventù, per "giocare con l'antimateria". Ma ottenere un nuovo elemento stabile...quella si che è una vera sfida.

Senza
contare che occorre rimpiazzare il proprio cuore con una pompa
artificiale, e connetterlo ad un reattore energetico posizionato al
centro del proprio petto. Forse sarà realizzabile in futuro, ma abbiamo
già problemi ad alimentare cuori artificiali con le batterie di ultima
generazione, figuriamoci alimentare con lo stesso impianto una tuta che
consuma energia come una corazzata.


Jet pack
I
jet che consentono ad IronMan di volare sono una delle cose più cool di
tutta la tuta metallica. Il problema è che attualmente non disponiamo
di niente di neanche lontanamente simile, dato che non possiamo evitare
di portare serbatoi ingombranti di carburante per alimentare questi
motori a razzo.
Potremmo però utilizzare un'ala a reazione come
quella utilizzata da Yves Rossy per attraversare la Manica, ma non
avremo l'autonomia e la potenza dei razzi della tuta da IronMan di Tony
Stark.
Costo dell'ala a reazione: 400.000 dollari.

Ma anche in questo caso, i problemi che nascono per avvicinarsi alle prestazioni di Iron Man sono notevoli.

Primo:
Iron Man ha la capacità di superare la barriera del suono. Cosa non
impossibile per un caccia militare; ma un caccia è pressurizzato, è
studiato per resistere a terribili sollecitazioni, ha una riserva di
carburante decisamente ingombrante rispetto al semplice reattore Stark,
ed è frutto di anni e anni di ricerca e sviluppo da parte di team che
non hanno niente da invidiare al genio di Stark.

Secondo: Iron
Man ha una capacità di manovra in aria simile a quella di un UFO,
compiendo evoluzioni che, se considerassimo la sola forza G coinvolta,
spappolerebbero un qualunque essere vivente. Provate ad azionare gli
aerofreni della tuta di Iron Man per frenare all'istante mentre si vola a
velocità supersonica, e vi accorgerete che bella marmellata siete
destinati a diventare.

Terzo: Iron Man vola dagli Stati Uniti
all'Afganistan (e ritorno) senza preoccuparsi di fare rifornimento. E'
una distanza impossibile da percorrere anche per un jumbo a pieno
carico, figuriamoci per una tuta poco più grossa di un uomo. Ma anche in
questo caso il reattore Stark risolve il problema: tutta quell'energia
servirà pure a qualcosa, no?


Armi
Stark
è un genio nella creazione di armi, e letteralmente si sbizzarrisce con
la tuta di Iron Man: lanciarazzi microscopici sulle spalle, quei
fantastici stabilizzatori di volo utilizzati anche come brevi e letali
impulsi di energia, il reattore pettorale che funge da cannone. C'è
anche la machine gun di War Machine, ma non è stata realizzata da Tony: troppo dozzinale e primitiva per i suoi gusti.

Possiamo
far scoppiare un carro armato con un razzetto delle dimensioni di una
freccetta da bar? No, per ora non possiamo. Possiamo distruggere una
fabbrica di armi illegale con un impulso di energia di un'arma portatile
come gli stabilizzatori di volo? No, non possiamo. Possiamo montare una
machine gun sulla spalla di un esoscheletro? Certo, ma con tutti i
proiettili che spara War Machine al secondo, ci vorrebbe uno zaino pieno
di munizioni pesanti per mantenere quel volume di fuoco anche solo per
un paio di minuti.

Costo della machine gun? Difficile dirlo.
Probabilmente qualche decina di migliaia di dollari, se consideriamo che
dovrà essere direzionata ed azionata attraverso comandi vocali
dell'utilizzatore della tuta. Il problema economico verrebbe dai
proiettili, vista la cadenza di fuoco che l'arma mantiene.


Concludendo:
di sicuro Iron Man è "the ultimate weapon". Con una tuta
ultra-tecnologica come quella è possibile sistemare i cattivoni
impiegando un solo uomo e qualche milione di dollari di munizioni.
Per
realizzare una tuta che abbia il 10-15% delle capacità di Iron Man,
escludendo i costi di ricerca e sviluppo, sarebbero necessari almeno
100-150 milioni di dollari, bene o male il prezzo di un F-35.





Esoscheletro Sarcos quasi pronto per l'impiego sul campo


Raytheon Sarcos ha presentato ciò che viene considerato l'esoscheletro del futuro. XOS 2 non sarà neanche lontanamente simile alla tuta di Iron Man, ma rimane di certo impressionante.

XOS 2 è l'ultima versione del celebre esoscheletro della Sarcos,
e frutto di uno sviluppo durato anni. Si basa su una serie di muscoli
meccanici "indossati" dall'utilizzatore, che consentono di ridurre il
carico sperimentato da una persona. Dovete sollevare 100 chilogrammi?
XOS 2 vi farà percepire un carico pari ad una frazione del peso.

Il
rapporto di riduzione di peso di questo esocheletro è impressionante,
17 a 1. Questo significa che ogni 170 chilogrammi percepirete soltanto
10 kg di carico.

XOS 2 è stato realizzato in diverse versioni:
c'è la versione da lavoro, e una da combattimento. Quest'ultima non
prevede l'installazione di armi, ma la capacità di operare senza cavi
per permettere ai soldati di percorrere distanze più lunghe
affaticandosi meno del normale. L'equipaggiamento di un soldato arriva a
pesare anche 80 chilogrammi, ma grazie a XOS sarà come non avere
carichi.
L'esoscheletro
permette di spostarsi ad una velocità di 5 km/h, ed è agile abbastanza
per consentire all'operatore di calciare una palla, o di sferrare un
pugno.

La versione da lavoro non è molto differente da quella da
combattimento. E' collegata a cavi di alimentazione, ed è progettata per
compiere lavori pesanti, come il carico e scarico delle munizioni.
Grazie a questa tecnologia, un solo soldato è in grado di svolgere il
lavoro di 2-3 soldati privi di esoscheletro.



L'esoscheletro
non ha un'alimentazione autonoma. Si sta lavorando in quella direzione,
cercando di sviluppare una sorta di zaino dotato di batterie, ma si
punta soprattutto a diminuire il costo energetico della macchina in modo
tale da poter inserire direttamente nell'esoscheletro la sorgente di
energia desiderata.
Attualmente XOS 2 consuma circa il 50% in meno di
energia rispetto al modello precedente, e le prestazioni sono in
continuo miglioramento.

"Con XOS 2, ci siamo concentrati sul
consumo di energia e abbiamo cercato modi di usare l'energia idraulica
in modo più efficiente" spiega Fraser Smith, vice presidente della
Raytheon Sarcos. "Il risultato è stato che siamo stati in grado di
migliorare le prestazioni riducendo il consumo di energia in modo
significativo".
E conclude: "Consegnare gli esoscheletri è
inevitabile, per come la vedo io. Sono disperatamente richiesti, e credo
che i militari li vedano come una soluzione percorribile per un certo
numero di problemi che stanno cercando di risolvere".





Nuovo muscolo artificiale per robot sempre più umani



I muscoli artificiali non sono una
novità nel campo della robotica. Affinchè una macchina possa eseguire
operazioni complesse come la manipolare oggetti o muoversi
nell'ambiente, è necessario che sia dotata di muscoli sintetici in grado
di fornire una spinta, o esercitare una trazione.

I muscoli robotici
non sono soltanto semplici pistoni pneumatici ad aria, acqua o olio.
Nel corso degli ultimi 15 anni, le innovazioni in campo scientifico ci
hanno fornito gli ingredienti necessari per creare metalli a memoria di
forma e polimero elettroattivi.

Sebbene i metalli a memoria di
forma siano già ben noti al pubblico, i polimeri elettroattivi lo sono
meno. Si tratta essenzialmente di polimeri in grado di modificare la
loro forma o le loro dimensioni una volta stimolati da una corrente
elettrica.

Il concetto non è nuovo: già nel 1991 David L. Brock,
ricercatore dell' Artificial Intelligence Laboratory dell' M.I.T.,
propose un'idea di muscolo artificiale basata su un gel di polimeri
elettroattivi con le potenzialità di esercitare una forza pari alla metà
di quella di un muscolo umano.

Ora, a 20 anni di distanza, gli
scienziati dell' Auckland Bioengineering Institute's Biomimetics Lab
hanno creato un nuovo prototipo i muscolo artificiale: una sostanza
simile a un gel,
realizzata con due strati di gelatina di carbonio separati da una
pellicola polimerica estremamente allungabile. "Si può allungare per
oltre il 300%" dice Ian Anderson, a capo del progetto.




Quando viene applicata una corrente elettrica al muscolo artificiale,
questo si contrae o si allunga. "C'è un enorme potenziale in questo tipo
di attuatori" dice Chris Melhuish, direttore del Bristol Robotics Lab.
"Stiamo per ottenere una differente classe di robot".

I robot
del futuro potrebbero infatti non avere più bisogno di ingombranti e
pesanti muscoli artificiali pneumatici, sostituendoli con attuatori più
leggeri, flessibili e simili ad un muscolo naturale. Senza contare che
la resistenza di questi apparati è superiore a quella di un tessuto
biologico.

Le prime applicazioni della tecnologia dei polimeri
elettroattivi sono già in fase di sperimentazione. Uno dei prototipi è
quello realizzato dall'azienda californiana Artificial Muscle, che sta
sviluppando una sorta di display aptico in grado di essere adattato a
tastiere, cellulari e mouse.

Un display aptico è essenzialmente
un'interfaccia tattile tra uomo e computer: è possibile percepire ciò
che un robot sta toccando, o avere una risposta tattile alle azioni
eseguite su un dispositivo elettronico. Per farla breve e semplice, un
esempio di interfaccia aptica è il "force feedback" di un joystick, che
ci fa sentire vibrazioni di diversa intensità mentre giochiamo al nostro
videogame di guida preferito.

Ma non si parla soltanto di
videogiochi: alcuni prototipi di display Braille hanno già sfruttato la
tecnologia dei polimeri elettroattivi per realizzare lettori tattili che
si aggiornano in tempo reale, o micropompe che potrebbero avere vaste
applicazioni in campo medico.



Gabbiano robotico decolla, vola e atterra da solo, battendo le ali



L'industria robotica sta facendo progressi notevoli negli ultimi anni,
non soltanto nello sviluppo di robot industriali o umanoidi, ma anche
nella creazione di macchine che imitano il comportamento o il movimento
animale.

Ma se fino ad ora siamo rimasti stupiti da qualche
libellula sintetica, da Big Dog e dall'idea che in futuro potremmo
essere inseguiti da un ghepardo meccanico, ci sono recenti sviluppi che superano di certo le aspettative di chiunque.
E'
il caso di SmartBird, un uccello robotico creato dall'azienda Festo che
supera ogni previsione in quanto ad accuratezza nell'imitazione di un
volatile, grazia e funzionalità.

Quando alcune brillanti menti
del passato decisero di voler sperimentare il volo, la prima strada che
tentarono di seguire fu quella di replicare il volo degli uccelli, che
venne descritto in numerosi trattati antichi e moderni ma che non trovò
mai applicazione pratica per la serie di problemi che comportava la
realizzazione di un meccanismo ad ala battente.

Imitare
efficacemente il volo ad ala battente non è un'impresa tra le più
facili: oltre a complesse dinamiche di volo c'è in ballo leggerezza e
capacità di sfruttare le correnti aeree, adattandosi a situazioni
imprevedibili in tempo reale.
Fu anche per queste ragioni (e per il
fatto che molti persero la vita nel tentativo di imitare gli uccelli)
che il volo umano prese la direzione dell'ala fissa.

Ma il
concetto dell'ala battente verrà di certo rilanciato da SmartBird. Il
progetto è basato sull'ornitottero sviluppato da James DeLaurier nel
2006, un prototipo ad ala battente in grado di decollare muovendo ali
meccaniche. Ma il progetto SmartBird della sezione Bionic Learning
Network alla Festo va oltre ogni concetto precedentemente sviluppato di
volo ad ala battente: gli sviluppatori hanno realizzato un uccello meccanico in grado di decollare, volare, planare e atterrare proprio come un volatile in carne e ossa.

L'uccello
robotico imita il volo di un gabbiano, e non sfrutta alcun meccanismo
di propulsione aggiuntivo oltre alle sole ali, che si estendono per
circa due metri in totale.
Circuiteria e batterie si trovano
all'interno del corpo del robot, che in totale pesa solo 400 grammi. Il
cervello dell'animale robotico è costituito da accelerometro, un
microcontroller da 50 MHz e tre rilevatori di posizione delle ali, che
sincronizzano e ottimizzano il battito.

Il computer è in grado di
registrare la posizione esatta delle ali ogni frazione di secondo, e
sulla base di questi dati calcola l'inclinazione delle appendici di volo
con precisione, consentendo un controllo senza precedenti del robot in
volo. SmartBird può infatti adattarsi a nuove condizioni di volo quasi
istantaneamente, evitando ostacoli o riducendo il consumo di energia in
base ai dati ambientali che rileva.
La sezione di coda,
inoltre, viene utilizzata sia come come supporto alla propulsione, sia
come timone di imbardata per modificare la traiettoria di volo.

Le
prestazioni ottenute dalla Festo sono notevoli: efficienza
elettromeccanica attorno al 45%, e l'80% di efficienza aerodinamica se
si parla di volo circolare. Tutta la meccanica e l'elettronica consumano
un totale di 23 watt, compresa la testa, in grado di girarsi per
puntare i sensori nella direzione più utile.

Consiglio caldamente di godersi il video del volo di smartBird, lascerà sbalorditi.



http://www.ditadifulmine.com/2011/03/gabbiano-robotico-decolla-vola-e.html
Tornare in alto Andare in basso
 
QUANDO LA SCIENZA FÀ PASSI DA GIGANTI
Vedere l'argomento precedente Vedere l'argomento seguente Tornare in alto 
Pagina 1 di 1
 Argomenti simili
-
» [Primi passi] Quando dormo..Dormo!Sveglia che non sento :(
» CERCO LIBRI STORIA DELLA SCIENZA
» Fiera "4 passi"
» [Primi passi] 2 domandine veloci!!
» storia della scienza

Permessi di questa sezione del forum:Non puoi rispondere agli argomenti in questo forum
SECRETS - STORIES  :: . :: SCIENZA/TECNOLOGIA-
Andare verso: