תפיסתו של האמן ביו-ננו-רובוט. אשראי תמונה: נאס"א. לחץ להגדלה
כשמדובר ב"קפיצת הענק "הבאה בחקר החלל, נאס"א חושבת קטנה - ממש קטנה.
במעבדות ברחבי הארץ, נאס"א תומכת במדע המתפתח של הננו-טכנולוגיה. הרעיון הבסיסי הוא ללמוד להתמודד עם חומר בסדר גודל אטומי - להיות מסוגלים לשלוט על אטומים ומולקולות בודדות מספיק טוב כדי לתכנן מכונות בגודל מולקולות, אלקטרוניקה מתקדמת וחומרים "חכמים".
אם בעלי חזון צודקים, ננו-טכנולוגיה עלולה להוביל לרובוטים שתוכלו לאחוז בהישג ידך, חללי ריפוי עצמי, מעליות חלל ומכשירים פנטסטיים אחרים. חלק מהדברים האלה עשויים לקחת 20+ שנים להתפתחות מלאה; אחרים קורמים עור וגידים במעבדה כיום.
פשוט להקטנת הדברים יש יתרונותיה. תאר לעצמך, למשל, אם המאדים משתלטים על הרוח וההזדמנות הייתה יכולה להיות קטנה כמו חיפושית, ויכולה לטרוף מעל סלעים וחצץ כמו פח חיפושית, לדגום מינרלים ולחפש רמזים להיסטוריה של המים במאדים. מאות או אלפי הרובוטים הזעירים הללו היו יכולים להישלח לאותן קפסולות שנשאו את שני השבילים בגודל השולחן, מה שמאפשר למדענים לחקור הרבה יותר משטח כדור הארץ - ולהגדיל את הסיכוי למעוד על חיידק מאדים מאובן!
אבל ננוטק הוא יותר מסתם כיווץ של דברים. כאשר מדענים יכולים להזמין ולבנות חומר בכוונה ברמה המולקולרית, לפעמים מופיעים תכונות חדשות מדהימות.
דוגמה מצוינת היא יקירתי של עולם הננוטק, צינור צינור הפחמן. הפחמן מתרחש באופן טבעי כגרפיט - החומר הרך והשחור המשמש לעתים קרובות במוליכות עיפרון - וכיהלום. ההבדל היחיד בין השניים הוא סידור אטומי הפחמן. כאשר מדענים מסדרים את אותם אטומי פחמן לתבנית "חוט עוף" ומגלגלים אותם לצינורות זעירים בלבד 10 אטומים לרוחב, "הננו-צינורות" המתקבלים רוכשים כמה תכונות יוצאות דופן למדי. צינורות:
- יש פי 100 חוזק מתיחה של פלדה, אך רק 1/6 מהמשקל;
- חזקים פי 40 מסיבי גרפיט;
- להוליך חשמל טוב יותר מנחושת;
- יכול להיות מוליכים או מוליכים למחצה (כמו שבבי מחשב), תלוי בסידור האטומים;
- והם מוליכים חום מעולים.
חלק ניכר ממחקר ננו-טכנולוגי העכשווי מתמקד בננו-צינורות אלה. מדענים הציעו להשתמש בהם למגוון רחב של יישומים: בכבל בעל חוזק גבוה ומשקל נמוך הדרוש למעלית חלל; כחוטים מולקולריים לאלקטרוניקה בקנה מידה ננו; משובץ במעבדי מיקרו כדי לסייע בסיגון החום; וכמוטות והילוכים זעירים במכונות בקנה מידה ננו, רק אם נזכיר כמה.
צינורות ננו מצביעים באופן בולט במחקר שנעשה במרכז איימס לננו-טכנולוגיה של נאס"א (CNT). המרכז הוקם בשנת 1997 ומעסיק כיום כ 50 חוקרים במשרה מלאה.
"[אנו] מנסים להתמקד בטכנולוגיות שיכולות להניב מוצרים שמישים תוך מספר שנים עד עשור", אומר מנהל ה- CNT Meyya Meyyan. "לדוגמא, אנו בוחנים כיצד ניתן להשתמש בחומרים ננו לתמיכה מתקדמת בחיים, רצפי DNA, מחשבים חזקים במיוחד וחיישנים זעירים לכימיקלים או אפילו חיישנים לסרטן."
חיישן כימי שפיתחו באמצעות צינורות צינור אמור להטיס בשנה הבאה משימת הפגנה לחלל על רקטת חיל הים. חיישן זעיר זה יכול לזהות כמה חלקים למיליארד כימיקלים ספציפיים - כמו גזים רעילים - מה שהופך אותו לשימושי הן לחקירת חלל והן להגנת המולדת. CNT פיתחה גם דרך להשתמש בצינורות צינורות כדי לקרר את המעבדים במעבדים במחשבים אישיים, אתגר גדול ככל שמעבדים מתחזקים יותר ויותר. טכנולוגיית הקירור הזו קיבלה רישיון לסנטה קלרה בקליפורניה, סטארט-אפ בשם Nanoconduction, ואינטל אפילו הביעה עניין, אומר מייפאפן.
אם השימושים הקרובים לטווח הקרוב בננו-טכנולוגיה נראים מרשימים, האפשרויות לטווח הארוך באמת מבלבלות נפש.
מכון נאס"א למושגים מתקדמים (NIAC), ארגון עצמאי במימון נאס"א הממוקם באטלנטה, ג'ורג'יה, נוצר במטרה לקדם מחקר צופה פני עתיד על טכנולוגיות חלל קיצוניות שיידרשו 10 עד 40 שנה עד שהגיע לידי מימוש.
לדוגמה, מענק NIAC שנערך לאחרונה מימן מחקר היתכנות של ייצור ננומטרי - במילים אחרות, תוך שימוש במספרים עצומים של מכונות מולקולריות מיקרוסקופיות לייצור כל אובייקט רצוי על ידי הרכבתו אטום אחר אטום!
מענק ה- NIAC הוענק לכריס פיניקס מהמרכז לננו-טכנולוגיה אחראית.
בדו"ח שלו בן 112 עמודים מסביר פיניקס ש"ננו-מפעל "כזה יכול לייצר, נניח, חלקי חלל עם דיוק אטומי, כלומר כל אטום בתוך האובייקט ממוקם בדיוק במקום שהוא שייך. החלק שהתקבל יהיה חזק ביותר, וצורתו עשויה להיות ברוחב אטום אחד של העיצוב האידיאלי. משטחים חלקים במיוחד לא יצטרכו ליטוש או שימון, והם לא יסבלו כמעט מ"בלאי "לאורך זמן. דיוק ואמינות כה גבוהה של חלקי חלל הם בעלי חשיבות עליונה כאשר חייהם של אסטרונאוטים מונחים על כף המאזניים.
אף כי פיניקס שירטט כמה רעיונות עיצוב עבור ננו-מפעל שולחני בדו"ח שלו, הוא מכיר בכך - בקיצור של "פרויקט Nanhatten" בתקציב גדול, כפי שהוא מכנה אותו - ננו-מפעל עובד במרחק של לפחות עשור, ואולי הרבה יותר זמן.
קונסטנטינוס מוברואידיס, מנהל המעבדה לביוננובוריקה חישובית באוניברסיטת נורת'אסטרן בבוסטון, בוחן גישה לביולוגיה, בוחן גישה חלופית לננוטק:
במקום להתחיל מאפס, המושגים במחקר הממומן על ידי NAVA של Mavroidis מעסיקים "מכונות" מולקולריות פונקציונאליות קיימות, שניתן למצוא בכל התאים החיים: מולקולות DNA, חלבונים, אנזימים וכו '.
בצורת האבולוציה לאורך מיליוני שנים, מולקולות ביולוגיות אלה כבר מיומנות לתמרן חומר בקנה מידה מולקולרי - וזו הסיבה שצמח יכול לשלב אוויר, מים ולכלוך ולהפיק תות אדום עסיסי, וגוף האדם יכול להמיר אחרון ארוחת הבטטה של הלילה בתאי הדם האדומים החדשים של היום. הסידור מחדש של אטומים המאפשר ביצוע פעולות אלה מתאפשר על ידי מאות אנזימים וחלבונים מיוחדים, ו- DNA שומר את הקוד לייצורם.
השימוש במכונות מולקולריות "מיוצרות מראש" אלה - או השימוש בהן כנקודות התחלה עבור עיצובים חדשים - הוא גישה פופולרית לנונוטכנולוגיה המכונה "ביו-ננוטק."
"למה להמציא מחדש את הגלגל?" אומר Mroidroid. "הטבע העניק לכולנו ננו-טכנולוגיה נהדרת ומעודנת מאוד בתוך היצורים החיים, אז למה לא להשתמש בזה - ולנסות ללמוד מזה משהו?"
השימושים הספציפיים בביו-ננוטק שמאברואיד מציע במחקר שלו הם עתידניים מאוד. רעיון אחד טומן בחובו חיבור של סוג של "רשת עכביש" של צינורות דקים לשיער עמוסים חיישני ביו-ננוטק על פני עשרות מיילים של שטח, כדרך למפות את הסביבה של פלנטה זרה בפרטי פרטים. מושג נוסף שהוא מציע הוא "עור שני" עבור אסטרונאוטים ללבוש מתחת לחליפות החלל שלהם שישמשו ביו-ננוטק כדי לחוש ולהגיב לקרינה החודרת לחליפה, וכדי לאטום במהירות כל חתכים או פיסוק.
עתידני? בהחלט. אפשרי? אולי. Mavroidis מודה כי ככל הנראה טכנולוגיות כאלה רחוקות עשרות שנים, וכי ככל הנראה הטכנולוגיה עד כה תהיה שונה מאוד ממה שאנחנו מדמיינים כעת. עם זאת, הוא אומר שהוא מאמין שחשוב להתחיל לחשוב עכשיו על מה שהנונוטכנולוגיה עשויה לאפשר שנים רבות בהמשך הדרך.
בהתחשב בכך שהחיים עצמם הם במובן מסוים הדוגמא האולטימטיבית לננוטק, האפשרויות אכן מרגשות.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
