Dic 31

Anno nuovo "vita" nuova: una "cantilever" e … la vita marziana non ha più scampo *

Cantilever = struttura sporgente a mensola, utilizzata per sostenere carichi e per costruzioni varie, in particolari ponti. Ho cercato di schematizzarla nella figura che segue.

Uno schema semplificato al massimo di una cantilever; una sbarra saldamente ancorata da una parte è libera dall’altra. L’applicazione a strutture come i ponti sospesi è immediata e molto usata.
Uno schema, semplificato al massimo ,di una cantilever; una sbarra saldamente ancorata da una parte è libera dall’altra. L’applicazione a strutture come i ponti sospesi è immediata e molto usata.

Il vantaggio, oltre alla stabilità, sta nella flessibilità dell’estremo libero. Questo tipo di mensola è uno dei sistemi fondamentali usati nella scienza delle costruzioni.

Le sue applicazioni, però, sembrano andare ben oltre i bisogni di robustezza e flessibilità della macro strutture.  Immaginiamo di costruirne uno nanometrico. L’estremità libera è sensibilissima a ogni movimento e le sue vibrazioni possono essere perfettamente registrate da apposite apparecchiature. Il succo di tutto è molto semplice. Se qualcosa si muove sulla superficie della parte sporgente viene immediatamente rilevata.

L’utilizzo più ovvio è nelle scienze mediche. Se microbi o batteri si muovono fanno vibrare la struttura. Nella cultura dei microorganismi vengono inalati i medicinali da testare. Se le vibrazioni diminuiscono fino a fermarsi vuol dire che i microorganismi sono stati uccisi. Veramente banale, ma efficace.

Un grande vantaggio di questo sistema di analisi è che si riesce a scoprire l’esistenza di organismi attraverso il loro movimento senza nessun bisogno di analisi chimiche, spesso non sufficienti a discriminare realmente la “vita”. Ovviamente, qualsiasi movimento del mezzo in cui sono inseriti gli organismi viventi deve essere sapientemente tarato ed eliminato.

Dalla medicina all’astronomia il passo è breve. Se una cantilever venisse immersa in un lago di Titano o nella superficie di Marte si potrebbe capire se esiste la vita senza doversi affidare ad analisi chimiche sempre molto controverse.

Va bene, va bene… aspettiamoci una nuova serie di robottini marziani muniti di … cantilever…

Articolo originale QUI

9 commenti

  1. Alvermag

    Mah, bisognerebbe avere più notizie per farsi un'idea più precisa della questione.
    Però qualche dubbio vorrei esprimerlo: poniamo che si tratti di rivelare la presenza di micro organismi su Marte.
    Un micro organismo è, per sua natura, molto leggero, ma la leggerezza dipende anche dalla natura del pianeta ospitante. Marte presenta una gravità superficiale molto inferiore a quella della Terra: circa il 40%; il nostro micro organismo sarebbe dunque ancora più leggero che sulla Terra.
    Per rilevare un tale peso si dovrebbe disporre di una cantilever straordinariamente sensibile, e questo rischia di essere un limite perchè esporrebbe a falsi allarmi procurati da:
    - i venti marziani che non sono trascurabili; d'accordo, d'accordo, la cantilever potrebbe trovarsi in un ambiente protetto.
    - il fortuito contatto con "pesi piuma" di altra natura presenti nell'atmosfera marziana; qui l'ambiente protetto non servirebbe perchè rischierebbe di ostacolare sia i contatti indesiderati che quelli desiderati.
    - le variazioni di temperatura che potrebbero deformare la sensibilissima e, immagino, sottilissima lamina di rilevazione; bene, vuol dire che l'ambiente protetto sarà tenuto a temperatura costante.

    Ma la cosa che più m'intriga è .... la pressione di radiazione. Non so se conoscete quel giochino che va sotto il nome di radiometro. In soldoni, si tratta di una sfera di vetro all'interno della quale è stato fatto il vuoto. Nella sfera è presente un asse rotante a cui sono assicurate lamine metalliche orientate radialmente; da non trascurare il fatto che le due facce di ciascuna lamina hanno colore diverso, in particolare una è nera e l'altra chiara. Bene, se sottoponete alla radiazione elettromagnetica il siffatto apparecchio, il sistema interno inizia a ruotare. Badate! Se lo ponete su un termosifone non accade nulla! Non è il calore ad attivarlo!
    Cos'è allora?
    La diversa pressione prodotta dalla radiazione incidente sulle due facce di ciascuna lamina. I dP si sommano e la "ventola" ruota!
    Non è che una lamina sottilissima esposta alla radiazione solare su Marte (più intensa che sulla Terra vista la tenue atmosfera) finirebbe con il produrre effetti indesiderati?

    Insomma, gira gira, lo strumento bisognerà porlo in un ambiente a temperatura costante, al riparo dalla radiazione e dai venti, ecc. ecc. ... mi sembra più adatto a rilevare la .. materia oscura che quella biologica!

    D'altra parte, non potendo pensare che chi sta studiando il problema sia un fesso integrale, devono esistere delle soluzioni al riguardo.

    Vabbè, ho solo voluto esprimere i dubbi di un ignorante; però Enzo, quella faccenda della pressione di radiazione ..... mmh temo che nel futuro dovrai dedicare qualche articolo alla questione ....
    Non ti lamentare! Ti sto organizzando il lavoro! Mi dovresti ringraziare! :mrgreen:

  2. caro Alvy,
    come dici tu chi l'ha progettato avrà sicuramente tenuto conto dei disturbi esterni (anche se penso che si parli di interno di qualcosa e quindi non soggetto a fenomeni superficiali). La pressione di radiazione non mi è nuova... gli asteroidi piccoli la subiscono e come... Ne parleremo, ne parleremo... :roll:

  3. Alvermag

    Accidenti, ne risentono perfino i piccoli asteroidi?

    Molto interessante davvero!
    Bene, sembra che sull'infinito teatro del cosmo il sipario non debba scendere mai!
    E' una vera fortuna. :-D

  4. caro Alvy,
    e anche asteroidi abbastanza grandi (molti chilometri). Basta lasciargli il tempo e loro di tempo ne hanno parecchio... Comunque è sempre un problema di conservazione della quantità di moto... :wink:
    Tra poco mi vesto e vado a cena... e a far tardi o presto (tutto è relativo...). Accidenti al capodanno! 8-O

  5. Alvermag

    AUGURONI A TUTTI!!!!!!
    :-D :-D :-D

  6. Paolo

    Scusate l'intromissione, non sono un gran ché in astronomia, ma di cantilever ne so qualcosa. La traduzione più precisa sarebbe "trave a mensola" o "trave incastrata". Il termine "trave" è utile per precisare che si tratta di un elemento snello, quindi descrivibile con la teoria elastica delle travi.
    Non conosco molto i ponti ma credo che generalmente si basino su travi "semplicemente appoggiate" ovvero con due cerniere alle estremità, in modo da utilizzare i pilastri a sforzo normale. In pratica le due cantilever sono unite in mezzo ed hanno la rotazione relativamente libera ai lati, quindi cambiano le condizioni al contorno. Altrimenti quando passa un camion rischia di aprirsi una fessura in mezzo al ponte!

    Relativamente alla nostra applicazione, condivido l'osservazione di Alvermag, il dispositivo funziona bene in laboratorio, ma temo che in un ipotetico oceano o atmosfera le sollecitazioni dovute a correnti e moti convettivi causerebbero un rumore ben superiore al segnale da rilevare. Forse l'intenzione è quella di prelevare un campione di fluido e chiuderlo in una capsula interna all'ipotetico lander, dove la micro-cantilever potrebbe fare il suo lavoro, ma sto solo tirando ad indovinare.

  7. Grazie Paolo! Non sei solo un grande MQuista... :-P

  8. Paolorid (ex Paolo)

    Caro Vincenzo, temo che tu mi abbia scambiato per un altro Paolo, effettivamente avendo un nome abbastanza comune avrei dovuto scegliere un nickname più caratteristico. Lo dico solo perché sono un cane anche in meccanica quantistica ahahaha :roll: Io al massimo so fare l'ingegnere!

    Facciamo così: scelgo come nickname definitivo Paolorid, che contiene parte del mio cognome ed è l'anagramma di Polaroid, che mi carica.

  9. ah ah ah ... beh, Paolo è un nome abbastanza comune... Vada per Paolorid! :wink:

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