Elektronika i robotyka - vademecum pioniera nowych napędów.

Elektronika to dziedzina technologii umożliwiająca tchnięcie znamion inteligencji i sterowania w urządzenia mechaniczne oraz roboty. Elektronika wiąże się z umiejętnością programowania oraz zdolnościami manualnymi. W połączeniu z robotyką i mechaniką precyzyjną stanowi wstęp do budowy urządzeń cechujących się nowymi rozwiązaniami jeżeli chodzi o nowe formy napędu. Fizyka ciała stałego jest działem tej wiedzy i technologii, która ma zastosowanie w elektronice półprzewodników i wszelkich innych tematów użytecznych w realizacji projektów z zakresu szeroko pojętej technologii transportu autonomicznego, załogowego oraz oprogramowania wyspecjalizowanego w tych celach.

Zastosowanie układu scalonego licznika Johnsona

i układu scalonego czasowego NE555N.

   

Elektronika wymaga od konstruktora nie tylko wiedzy ale i cierpliwości. Praca z małymi elementami np. SMD i lutowanie ich na płytkach PCB może być kłopotliwe. Budowa prototypu na płytce stykowej (a ang. breadboard) jest prostsza ale także ma swoje ograniczenia i nie wszędzie zda egzamin. Budowa złożonych obwodów elektronicznych, do projektowania których można zastosować różne programy komputerowe dostępne na rynku, wymaga często nakładów finansowych oraz uwagi, gdyż w niektórych momentach konstrukcyjnych popełnione błędy mogą okazać się fatalne w skutkach. Programy do analizy działania obwodów elektronicznych są tutaj pożytecznym narzędziem.

Wielu ludzi zajmujących się elektroniką i robotyką ma różne koncepcje co do swoich konstrukcji, bardzo często cechuje je określony poziom technologiczny właściwy dla określonych i obecnych w dzisiejszych realiach technologicznych rozwiązań, co akurat nie dziwi. Jednak coś zupełnie nowego w tym układzie będzie borykało się z brakiem precedensu i może być odrzucone przez środowisko konstruktorów, dopóki ktoś nie udowodni naoczną metodą i rezultatem poprawności swoich założeń. Jednak nawet wtedy zbyt często prototypowanie jest jedynym i końcowym etapem, na którym kończą się pomysły z tego rodzaju górnej półki. Innym problemem jest podejście ogółu społeczności do technologii blokujące niezależne myślenie jednostek obfitujących w genialne idee oraz przedkładanie standardowych technologii, nad to co mogłoby je skutecznie zastąpić w lepszy sposób. Niektóre pomysły są odgórnie napiętnowane i traktuje się je z nieufnością, nie zwracając uwagi na ich zasadniczą merytoryczną wartość. Tak np. jest z wieloma rozwiązaniami, co do których wcześniejsze prace nie wykazały że pracują one w należytą efektywnością, bo były wykonane przez zespoły lub pojedynczych ludzi, którzy nie dysponowali odpowiednimi środkami i właściwym nastawieniem do tego by poprawnie udowodnić, że ich idee nad którymi pracują nie są tylko bezużyteczną technologią opartą na mrzonkach. 

Interesujące rozwiązanie w zakresie napędu

w warunkach próżni.

Rozmaite rozwiązania istniejące obecnie jedynie tylko w fazie mało skutecznych doświadczeń albo tak jak powyższe rozwiązanie nowego rodzaju napędu jako wizualizacja komputerowa, nie wpłyną w najbliższym czasie na rzeczywistość technologiczną, z jaką mamy do czynienia w życiu codziennym. Moim zdaniem jako cywilizacja technologiczna nie osiągniemy szybko już wiele więcej jeżeli tego typu rozwiązania będą pomijane i klasyfikowane negatywnie przez naukę. To jest tylko jeden przykład i jest on prawdopodobnie mało adekwatny do prawdy o ogólnej postaci rzeczy jednak wydaje mi się, że gdzieś prawda ta ginie z negatywnym skutkiem dla społeczności świata.

Sama elektronika to ślepy zaułek technologii, nie może ona być brana pod uwagę jako samodzielna dyscyplina, najlepiej gdy ubrana jest ona w coś konkretnego i o większych możliwościach z właściwym impaktem w rzeczywistość. Robotyka nie kończy się na robotach typu światło-lub, czy follow-liner albo robot sumo, ani nawet na robotach humanoidach naśladujących człowieka, pora zrobić coś z podstawowymi problemami technologii, które ostatnio dość poważnie leżą odłogiem. Mówię tu o technologii transportu wszelakiego, dość może już gier i marnowania czasu, czas na konkretną, namacalną i rzeczywistą eksplorację prawdziwych możliwości technologicznych, a co za tym idzie urealnienie podskórnych pragnień społecznych i mentalnych człowieka. Do czego doprowadził obecnie rozwój informatyki i elektroniki można rzec, że do chorób cywilizacyjnych i zmiany naturalnych reakcji jednostki ludzkiej. To wszystko ma odbicie i odzwierciedlenie w możliwościach cywilizacyjnych, które mocno zostały okrojone przez nadmierny rozrost właśnie elektroniki, a zaniedbano podstawowy rdzeń związany z dążeniem istoty ludzkiej do wolności i dominacji nad przyrodą.

System binarny, porażka czy sukces

cywilizacyjny ?

Dziwna jest fizyka i nie zawsze toczy się ona w przewidywalnych kierunkach, nie byłbym nawet skłonny stanowczo wyrokować o powszechnie uznanych jej podstawach, skoro to co już wiemy tak często uległo weryfikacji przez nowości naukowe, które cały czas napływają i mniej lub bardziej psują nastrój tym, którzy chcieliby się już delektować tym co już odkryli, nie tędy jednak wiedzie droga do stabilnej wiedzy. Mieliśmy Tevatron, rozbudowany ma być akcelerator Large Hadron Collider i nic na razie, dane z nich nie zmieniły nam butów na deskolotki z "Powrotu do przyszłości" ile jeszcze trzeba będzie badań i danych, żeby matematyka przełożyła się na rzeczywistość i zamiast pochłaniać miliardy euro jak w przypadku wielu "pożytecznych" eksperymentów, doprowadziła do sukcesu całą cywilizację, a nie tylko obecnych beneficjentów technologi - celebrytów systemu, którzy jednak zazwyczaj i tak nie są szczęśliwi zbyt długo. 

Kosmos.

Od jakiegoś czasu mamy do czynienia w astronomii z tkz. planetami pozasłonecznymi, czyli planetami znajdującymi się poza systemem słonecznym. Jedną z pierwszych planet odkrytych za pośrednictwem spektroskopii dopplerowskiej była planeta 55 Cancri b, jest to duża gazowa planeta należąca do gazowych planet podobnych do Jowisza i nieznacznie od niego mniejsza, zaliczająca się do planet typu gorący Jowisz. Odkrycia tego dokonali Geoffrey Marcy i R. Paul Butler, dwójka astronomów prowadzących badania już w latach 90 - tych XX w, po raz pierwszy wykorzystali oni technikę spektroskopii dopplerowskiej. Ostatnio odkrywane są planety typu Wolf 1061 c. Wolf 1061 c jest to planeta typu ziemskiego, krążąca wokół gwiazdy Wolf 1061 w odległości 14 lat świetlnych. Inną ciekawą planetą jest Tau Ceti e, w gwiazdozbiorze Wieloryba w odległości 12 lat świetlnych. Nie tak dawno odkryto aż 7 planet okrążających tą samą gwiazdę wszystkie typu skalistego w systemie o nazwie Trappist-1. Inną planetą odkrytą w 2015 roku jest Kepler 438 b w konstelacji Lutni w odległości 472,7 lat świetlnych i była to planeta z największym wtedy znanym indeksem podobieństwa do Ziemi (ESI - earth similarity index) równym 0.88. Najwięcej planet obecnie odkrywa się poprzez tranzyt, ale spektroskopia też jest wciąż ważnym narzędziem w odszukiwaniu planet. Prawie wszystkie odkryte planety typu ziemskiego w strefie umiarkowanych temperatur ( habitability zone ) są większe od Ziemi,  w roku 2015 najbardziej zbliżona do ziemi pod względem średnicy i jednocześnie z najlepszym ESI była wspomniana planeta Kepler 438 b, która ma promień zaledwie 12 % większy od promienia Ziemi. Planety klasyfikuje się pod względem podobieństwa do planet w układzie słonecznym, jednak w miarę postępów badań odkryto zupełnie nowe typy planet jak gorące Jowisze (hot Jovian), czy Super-ziemie (super-earth) oraz prawdopodobnie wodne światy, pokryte w całości przez ocean. Odkrywanie planet może być ciekawym i satysfakcjonującym zajęciem, podobnie jak przeglądanie niedawno powstałych katalogów z parametrami odkrytych już planet.
Tylko w naszej galaktyce istnieją miliardy planet w tym miliony planet typu ziemskiego, oraz planet w strefie umiarkowanych temperatur umożliwiających istnienie wody w stanie ciekłym, podobnych do naszej planety. Najbliższe planety znajdują się już w sąsiednim układzie gwiezdnym w układzie Proximy Centauri a zapewne krąży tam kilka planet skalistych. Proxima Centauri jest to czerwony karzeł o małej masie (12 % masy słońca, wiek ok. 4,8 mld lat) i niskiej temperaturze prawdopodobnie  związany grawitacyjnie z dwoma innymi gwiazdami Alfa Centauri i mniejszą Beta Centauri, jest to najbliższy nam układ potrójny gwiazd. Istnieją programy poszukiwawcze mające na celu odkrycie tam planet ziemio-podobnych, które obecnie zakończyły się już sukcesem w postaci odkrycia planety Proxima b, która jest nieco większa od Ziemi, ale krąży w strefie umiarkowanych temperatur.
Bardzo duża liczba planet od których jest niepotwierdzony sygnał, oczekuje na sygnał ponowny potwierdzający poprzez tranzyt obecność planety, są to tkz. planety kandydatki. Ta liczba zwiększa się systematycznie ale z drugiej strony te planety stają się już potwierdzonymi planetami i zmniejszają one liczbę planet oczekujących. Dawniej budowa spektroskopów i innych urządzeń służących do badań nieba nie umożliwiała obserwacji zaćmień gwiazd przez planety, bo ich czułość była niedostateczna. Kilka ośrodków badawczych - jak ośrodek z teleskopem VLT ostatnio zainstalowało zupełnie nowy sprzęt do obserwacji nieba wykorzystujący optykę adaptatywną, co dało możliwość zrobienia zdjęć wykonanych z powierzchni ziemi dotyczących obiektów znajdujących się w systemie słonecznym lepszych niż z teleskopu kosmicznego Hubble'a.
Kosmos jest bardzo interesującym miejscem, jego obserwowanie daje możliwość wypracowania sobie pojęcia o otaczającej przestrzeni, która nie jest pustką, jest to rzeczywistość szersza, której nie dostrzega się w codziennym życiu, pomimo tego, że to właśnie procesy kosmiczne decydują o zasadach życia na Ziemi i mają ogromne znaczenie na nas jako ludzi. Planety pozasłoneczne (exoplanets) obecnie doczekały się już całej systematyki ich oznaczeń. Generalnie planety oznacza się specyficznie do metody odkrycia i tak np. planety odkryte przez mikro-soczewkowanie  zaczynają się od nazwy OGLE, inne np. Kepler - z teleskopu kosmicznego Keplera, który obecnie już powoli będzie kończył swoją misję i zastąpiony ma być przez obserwatorium TESS, które niedawno wystrzelone zostało w kosmos i jest w trakcie stabilizacji własnej orbity, czy  GJ, lub KOI. Oznaczane są one kolejnymi literami w porządku ich odkrycia zaczynając od "b", litera duża zarezerwowana jest dla samej gwiazdy. Ciekawym systemem planetarnym jest system GJ 667 C, gdzie aż cztery planety orbitują w strefie umiarkowanych temperatur, czyli wody w stanie ciekłej. sam system jest to układ potrójny gwiazd znajdujący się w konstelacji Skorpiona (22,2  roku świetlnego od Ziemi). Inną techniką jest bezpośrednia obserwacja planety - obrazy planet uzyskuje się za pośrednictwem obrazowania,często stosuje się do tego celu koronograf, jednak bezpośrednie obserwacje (imaging) są możliwe stosunkowo rzadko przy spełnieniu określonych warunków jak duża odległość od gwiazdy samej planety i wielkość tej planety, która powinna być na tyle duża, że odbija dostateczną ilość światła w kierunku systemu słonecznego. Innym ciekawym systemem jest system HD 10180, składa się on prawdopodobnie aż z dziewięciu planet, przy czym dwie czekają jeszcze na potwierdzenie, zawiera on jedną planetę w strefie ciekłej wody. Jest to najliczniejszy znany system planetarny poza układem słonecznym, w którym występuje gwiazda podobna do Słońca. System znajduje się w odległości 39,4 parseków, czyli 128,5 roku świetlnego od Ziemi. Teraz trochę o podstawach astronomii i podstaw jej obserwacji w bliskim jak i dalekim kosmosie. Pytanie czym są gwiazdy i dlaczego świecą oraz jakie galaktyki występują w kosmosie.
Gwiazdy to gorące kule żarzącego się gazu pod postacią plazmy składające się w większej części z wodoru, formują się one z gazu międzygwiezdnego. Wypełniają one galaktyki i są zasadniczym źródłem energii w systemach planetarnych dostarczając energii dla procesów zachodzących na planetach, które zazwyczaj je okrążają. Gwiazdy funkcjonują w oparciu o fuzję termojądrową, która polega na zamianie wodoru w hel w rdzeniu gwiezdnym, w procesie tym powstaje energia, która sprawia że gwiazda świeci i ogrzewa powierzchnie planet, orbitujących wokół niej. Im większa gwiazda tym więcej wodoru zmienia w hel, największe gwiazdy umierają szybko, a najmniejsze żyją nawet kilkanaście miliardów lat. Gdy gwiazda wypali już zapas wodoru, następuje jej śmierć, a konsekwencją tego procesu są mgławice planetarne, jednak sama śmierć może przebiegać w różny sposób. Gwiazdy podobne do słońca pod koniec swojego życia puchną do ogromnych rozmiarów i pochłaniają przyległe planety, stając się czerwonymi olbrzymami, by w ostatniej fazie przekształcić się w mgławicę o bardzo luźnej materii, w centrum której pozostaje biały karzeł, czyli gwiazda neutronowa, pozostałość po rdzeniu gwiezdnym, który się zapadł. Inne gwiazdy kończą swoje życie w bardziej spektakularny sposób przekształcając się w supernowe, by stać się zaraz potem czarnymi zapadniętymi dołami o gigantycznej grawitacji, pochłaniającymi okoliczną materię tą grawitacją, gdyż materia w takich zapadniętych grawitacyjnie gwiazdach jest zdegenerowana i znajduje się pod gigantycznym ciśnieniem pochodzącym od własnej masy. We wszechświecie istnieją różne rodzaje gwiazd i zaczynają się one od najmniejszych typu Proximy Centauri - 12 % masy słońca (ale są jeszcze mniejsze) do nadolbrzymów, które gdyby ustawić w centrum układu słonecznego na miejscu Słońca sięgałyby swoją powierzchnią daleko poza orbitę Jowisza. Tak wielka masa powoduje to że gwiazda taka gwałtownie wypala paliwo wodorowe, a jej czas życia jest wielokrotnie krótszy niż czas życia żółtych karłów typu słońca. Słońce to gwiazda mała, ale gwiazd typu słońca (typ gwiazdy G) i mniejszych typu K lub M jest najwięcej we wszechświecie, istnieją inne gwiazdy np. typu A, większe od słońca i jaśniejsze oraz inne typy jednak trzeba zauważyć że kolebkami życia z logicznego punktu widzenia nie stają się gwiazdy typu olbrzymów i nadolbrzymów, gdyż ich czas życia jest prawdopodobnie za krótki na to by mogło powstać przy nich życie planetarne. Istnieją również inne obiekty w kosmosie są to galaktyki.
Galaktyki to jedne z większych obiektów w kosmosie i są one skupiskami gwiazd, w pewnym sensie są wyspami czy miastami uformowanymi z gwiazd oraz miejsc, w których te gwiazdy powstają z pyłu i wodoru międzygwiezdnego, a pomiędzy nimi nie ma zasadniczo materii jako takiej, która by była bardziej widoczna. Przestrzeń międzygalaktyczna jednak może być wypełniona mało gęstą materią typu bardzo rozproszonego wodoru czy pyłu międzygalaktycznego, miejscami zapewne jest go bardzo dużo. Galaktyki uformowały się z podstawowej materii, która była dostępna na samym początku rozwoju wszechświata i pod wpływem grawitacji uformowały się one w obecne widzialne z Ziemi formacje galaktyczne. Dzielą się one na kilka rodzajów: spiralne (galaktyka Andromedy, Droga Mleczna), eliptyczne (Galaktyka M 87) soczewkowe (Centaurus A inne oznaczenie - NGC 5128), nieregularne (mały i duży obłok Magellana, widoczny dobrze z półkuli południowej, a faktycznie prawdopodobnie jest związany grawitacyjnie z naszą galaktyką, czyli jest jej satelitą).

M 83 - galaktyka spiralna

Pole magnetyczne vs pole grawitacyjne - produkcja energii korzystając z piezoelektryczności.

W jaki sposób wygenerować prąd elektryczny wykorzystując do tego celu jedynie grawitację Ziemi lub samo pole magnetyczne? Jakkolwiek problem ten obecnie znajduje swoje rozwiązanie w elektrowniach wodnych, lecz w tym przypadku precyzując mamy do czynienia z energią słoneczną, która poprzez parowanie powoduje obieg wody w cyklach przyrodniczych. Innym rozwiązaniem jest wykorzystanie energii ciała stałego, a konkretnie jego ciężaru do celów produkcji energii, korzystając z piezoelektryczności oraz przyciągania lub odpychania magnetycznego z piezoelektrycznością. 
Pomiędzy blokami z betonu umieszczono warstwy kryształu piezoelektrycznego, dodatkowo zastosowano okładki zbierające napięcie wykonane z przewodnika elektrycznego. Im wyższy i cięższy stos tym więcej energii można uzyskać.

W przypadku zastosowania magnesów np. neodymowych zastosowano stos takich magnesów spolaryzowanych na przyciąganie, pomiędzy poszczególne magnesy włożono warstwy kryształu piezoelektrycznego, oraz zastosowano okładki zbierające energię elektryczną.

Jednak nie jestem specjalistą w temacie piezoelektryczności i możliwe że tego typu generatory elektryczne nie będą w praktyce w ogóle działać.