Prof. Moran Bercovici dhe Dr. Valeri Frumkin kanë zhvilluar teknologji të lirë për prodhimin e lenteve optike dhe është e mundur të prodhohen syze për shumë vende në zhvillim ku syzet nuk janë të disponueshme.Tani, NASA thotë se mund të përdoret për të bërë teleskopë hapësinorë
Shkenca zakonisht përparon me hapa të vegjël.Një pjesë e vogël e informacionit i shtohet çdo eksperimenti të ri.Është e rrallë që një ide e thjeshtë që shfaqet në trurin e një shkencëtari të çojë në një zbulim të madh pa përdorur asnjë teknologji.Por kjo është ajo që ndodhi me dy inxhinierë izraelitë të cilët zhvilluan një metodë të re të prodhimit të lenteve optike.
Sistemi është i thjeshtë, i lirë dhe i saktë dhe mund të ketë një ndikim të madh deri në një të tretën e popullsisë së botës.Mund të ndryshojë gjithashtu pamjen e kërkimit hapësinor.Për ta dizajnuar atë, studiuesve u duhet vetëm një tabelë e bardhë, një shënues, një gomë dhe pak fat.
Profesor Moran Bercovici dhe Dr. Valeri Frumkin nga Departamenti i Inxhinierisë Mekanike të Institutit Teknologjik Technion-Izrael në Haifa janë të specializuar në mekanikën e lëngjeve, jo në optikë.Por një vit e gjysmë më parë, në Forumin Botëror të Laureatëve në Shangai, Berkoviç u ul me David Ziberman, një ekonomist izraelit.
Zilberman është fitues i çmimit Wolf, dhe tani në Universitetin e Kalifornisë, Berkeley, ai foli për kërkimet e tij në vendet në zhvillim.Bercovici përshkroi eksperimentin e tij me lëngje.Pastaj Ziberman bëri një pyetje të thjeshtë: "A mund ta përdorni këtë për të bërë syze?"
“Kur mendoni për vendet në zhvillim, zakonisht mendoni për malarinë, luftën, urinë,” tha Berkoviç.“Por Ziberman tha diçka që unë nuk e di fare - 2.5 miliardë njerëz në botë kanë nevojë për syze, por nuk mund t'i marrin ato.Ky është një numër i mahnitshëm.”
Bercovici u kthye në shtëpi dhe zbuloi se një raport nga Forumi Ekonomik Botëror konfirmoi këtë numër.Megjithëse kushton vetëm disa dollarë për të bërë një palë syze të thjeshta, syzet e lira as nuk prodhohen dhe as shiten në shumicën e pjesëve të botës.
Ndikimi është i madh, duke filluar nga fëmijët që nuk mund ta shohin dërrasën e zezë në shkollë e deri tek të rriturit, shikimi i të cilëve u përkeqësohet aq shumë sa humbasin punën e tyre.Përveç dëmtimit të cilësisë së jetës së njerëzve, kostoja e ekonomisë globale vlerësohet të jetë deri në 3 trilion dollarë në vit.
Pas bisedës, Berkoviç nuk mund të flinte natën.Kur mbërriti në Technion, ai e diskutoi këtë çështje me Frumkin, i cili ishte një studiues postdoktoral në laboratorin e tij në atë kohë.
“Ne vizatuam një fotografi në tabelën e bardhë dhe e shikuam atë,” kujton ai."Ne e dimë instinktivisht se nuk mund ta krijojmë këtë formë me teknologjinë tonë të kontrollit të lëngjeve dhe duam të zbulojmë pse."
Forma sferike është baza e optikës, sepse thjerrëzat janë bërë prej tyre.Në teori, Bercovici dhe Frumkin e dinin se ata mund të bënin një kube të rrumbullakët nga një polimer (një lëng që ishte ngurtësuar) për të bërë një lente.Por lëngjet mund të mbeten sferike vetëm në vëllime të vogla.Kur ato janë më të mëdha, graviteti do t'i shtypë ato në pellgje.
"Pra, ajo që duhet të bëjmë është të heqim qafe gravitetin," shpjegoi Bercovici.Dhe kjo është pikërisht ajo që ai dhe Frumkin bënë.Pasi studioi tabelën e tyre të bardhë, Frumkin doli me një ide shumë të thjeshtë, por nuk është e qartë pse askush nuk e kishte menduar më parë - nëse lentet vendosen në një dhomë të lëngshme, efekti i gravitetit mund të eliminohet.Gjithçka që duhet të bëni është të siguroheni që lëngu në dhomë (i quajtur lëngu lundrues) të ketë të njëjtën densitet si polimeri nga i cili është bërë thjerrëza, dhe më pas polimeri do të notojë.
Një tjetër gjë e rëndësishme është përdorimi i dy lëngjeve të papërziershëm, që do të thotë se nuk do të përzihen me njëri-tjetrin, si vaji dhe uji.“Shumica e polimereve janë më shumë si vajra, kështu që lëngu ynë i vetëm i gjallë është uji,” tha Bercovici.
Por për shkak se uji ka një densitet më të ulët se polimeret, dendësia e tij duhet të rritet pak në mënyrë që polimeri të notojë.Për këtë qëllim, studiuesit përdorën gjithashtu më pak materiale ekzotike - kripë, sheqer ose glicerinë.Bercovici tha se komponenti përfundimtar i procesit është një kornizë e ngurtë në të cilën polimeri është injektuar në mënyrë që forma e tij të mund të kontrollohet.
Kur polimeri arrin formën e tij përfundimtare, ai shërohet duke përdorur rrezatim ultravjollcë dhe bëhet një lente e fortë.Për të bërë kornizën, studiuesit përdorën një tub të thjeshtë ujërash të zeza, të prerë në një unazë, ose një enë Petri të prerë nga fundi."Çdo fëmijë mund t'i bëjë ato në shtëpi, dhe vajzat e mia dhe unë i bëmë disa në shtëpi," tha Bercovici.“Në vite kemi bërë shumë gjëra në laborator, disa prej të cilave janë shumë të komplikuara, por nuk ka dyshim se kjo është gjëja më e thjeshtë dhe më e lehtë që kemi bërë.Ndoshta më e rëndësishmja.”
Frumkin krijoi goditjen e tij të parë në të njëjtën ditë kur mendoi për zgjidhjen.“Ai më dërgoi një foto në WhatsApp,” kujton Berkovic.“Në retrospektivë, kjo ishte një lente shumë e vogël dhe e shëmtuar, por ne ishim shumë të lumtur.”Frumkin vazhdoi të studionte këtë shpikje të re.“Ekuacioni tregon se sapo të hiqni gravitetin, nuk ka rëndësi nëse korniza është një centimetër apo një kilometër;në varësi të sasisë së materialit, gjithmonë do të merrni të njëjtën formë.”
Të dy studiuesit vazhduan të eksperimentonin me përbërësin sekret të gjeneratës së dytë, kovën e leckës, dhe e përdorën atë për të krijuar një lente me diametër 20 cm që është e përshtatshme për teleskopë.Kostoja e lenteve rritet në mënyrë eksponenciale me diametrin, por me këtë metodë të re, pavarësisht nga madhësia, gjithçka që ju nevojitet është polimer i lirë, ujë, kripë (ose glicerinë) dhe një kallëp unaze.
Lista e përbërësve shënon një ndryshim të madh në metodat tradicionale të prodhimit të lenteve që kanë mbetur pothuajse të pandryshuara për 300 vjet.Në fazën fillestare të procesit tradicional, një pjatë qelqi ose plastike bluhet mekanikisht.Për shembull, kur prodhohen lente syzesh, rreth 80% e materialit humbet.Duke përdorur metodën e projektuar nga Bercovici dhe Frumkin, në vend të bluarjes së materialeve të ngurta, lëngu injektohet në kornizë, në mënyrë që lentet të mund të prodhohen në një proces krejtësisht pa mbeturina.Kjo metodë gjithashtu nuk kërkon lustrim, sepse tensioni sipërfaqësor i lëngut mund të sigurojë një sipërfaqe jashtëzakonisht të lëmuar.
Haaretz vizitoi laboratorin e Technion, ku studenti i doktoraturës Mor Elgarisi demonstroi procesin.Ai injektoi polimer në një unazë në një dhomë të vogël të lëngshme, e rrezatoi atë me një llambë UV dhe më dha një palë doreza kirurgjikale dy minuta më vonë.Me shumë kujdes zhyta dorën në ujë dhe nxora lentet."Kjo është ajo, përpunimi ka mbaruar," bërtiti Berkovic.
Lentet janë absolutisht të lëmuara në prekje.Kjo nuk është vetëm një ndjenjë subjektive: Bercovici thotë se edhe pa lustrim, vrazhdësia e sipërfaqes së një lente të bërë duke përdorur një metodë polimer është më pak se një nanometër (një miliarda e metrit).“Forcat e natyrës krijojnë vetvetiu cilësi të jashtëzakonshme dhe ato janë të lira,” tha ai.Në të kundërt, xhami optik është i lëmuar në 100 nanometra, ndërsa pasqyrat e teleskopit hapësinor të NASA-s, James Webb janë të lëmuara në 20 nanometra.
Por jo të gjithë besojnë se kjo metodë elegante do të jetë shpëtimtari i miliarda njerëzve në mbarë botën.Profesor Ady Arie nga Shkolla e Inxhinierisë Elektrike të Universitetit të Tel Avivit theksoi se metoda e Bercovici dhe Frumkin kërkon një kallëp rrethor në të cilin është injektuar polimeri i lëngshëm, vetë polimeri dhe një llambë ultravjollcë.
"Këto nuk janë të disponueshme në fshatrat indiane," vuri në dukje ai.Një çështje tjetër e ngritur nga themeluesi i SPO Precision Optics dhe nënkryetari i R&D Niv Adut dhe shkencëtari kryesor i kompanisë Dr. Doron Sturlesi (të dy të njohur me punën e Bercovicit) është se zëvendësimi i procesit të bluarjes me derdhje plastike do ta bëjë të vështirë përshtatjen e thjerrëzave me nevojave.Njerëzit e saj.
Berkoviç nuk u panik."Kritika është një pjesë themelore e shkencës dhe zhvillimi ynë i shpejtë gjatë vitit të kaluar është kryesisht për shkak të ekspertëve që na shtyjnë në qoshe," tha ai.Për sa i përket fizibilitetit të prodhimit në zona të thella, ai shtoi: “Infrastruktura e nevojshme për të prodhuar gota me metoda tradicionale është e madhe;keni nevojë për fabrika, makineri dhe teknikë, dhe ne kemi nevojë vetëm për infrastrukturën minimale.”
Bercovici na tregoi dy llamba të rrezatimit ultravjollcë në laboratorin e tij: “Kjo është nga Amazon dhe kushton 4 dollarë, dhe tjetra është nga AliExpress dhe kushton 1,70 dollarë.Nëse nuk i keni, mund të përdorni gjithmonë Sunshine,” shpjegoi ai.Po polimeret?“Një shishe 250 ml shitet për 16 dollarë në Amazon.Lente mesatare kërkon 5 deri në 10 ml, kështu që kostoja e polimerit nuk është gjithashtu një faktor real.”
Ai theksoi se metoda e tij nuk kërkon përdorimin e kallëpeve unike për çdo numër lente, siç pretendojnë kritikët.Një kallëp i thjeshtë është i përshtatshëm për çdo numër lente, shpjegoi ai: "Dallimi është sasia e polimerit të injektuar, dhe për të bërë një cilindër për syzet, gjithçka që kërkohet është të zgjasni pak mykun."
Bercovici tha se e vetmja pjesë e shtrenjtë e procesit është automatizimi i injektimit të polimerit, i cili duhet të bëhet pikërisht sipas numrit të lenteve të kërkuara.
“Ëndrra jonë është të kemi një ndikim në vend me sa më pak burime,” tha Bercovici.Edhe pse syzet e lira mund të sillen në fshatrat e varfër - edhe pse kjo nuk është përfunduar - plani i tij është shumë më i madh.“Ashtu si proverbi i famshëm, nuk dua t'u jap peshk, dua t'i mësoj të peshkojnë.Në këtë mënyrë, njerëzit do të jenë në gjendje të bëjnë syzet e tyre”, tha ai.“A do të ketë sukses?Përgjigjen do ta japë vetëm koha.”
Bercovici dhe Frumkin e përshkruan këtë proces në një artikull rreth gjashtë muaj më parë në edicionin e parë të Flow, një revistë e aplikacioneve të mekanikës së lëngjeve botuar nga Universiteti i Kembrixhit.Por ekipi nuk ka ndërmend të qëndrojë në lente të thjeshta optike.Një tjetër punim i botuar në revistën Optica disa javë më parë përshkruan një metodë të re për prodhimin e komponentëve optikë kompleksë në fushën e optikës me formë të lirë.Këta komponentë optikë nuk janë as konveks, as konkavë, por janë formuar në një sipërfaqe topografike dhe drita rrezatohet në sipërfaqen e zonave të ndryshme për të arritur efektin e dëshiruar.Këta komponentë mund të gjenden në syzet multifokale, helmeta pilot, sisteme të avancuara projektuesish, sisteme të realitetit virtual dhe të shtuar dhe vende të tjera.
Prodhimi i komponentëve në formë të lirë duke përdorur metoda të qëndrueshme është i komplikuar dhe i kushtueshëm sepse është e vështirë të bluash dhe lustrosh sipërfaqen e tyre.Prandaj, këto komponentë aktualisht kanë përdorime të kufizuara.“Ka pasur botime akademike për përdorimet e mundshme të sipërfaqeve të tilla, por kjo ende nuk është reflektuar në aplikime praktike,” shpjegoi Bercovici.Në këtë punim të ri, ekipi laboratorik i udhëhequr nga Elgarisi tregoi se si të kontrollohet forma e sipërfaqes së krijuar kur injektohet lëngu polimer duke kontrolluar formën e kornizës.Korniza mund të krijohet duke përdorur një printer 3D.“Ne nuk i bëjmë më gjërat me një kovë lecke, por është ende shumë e thjeshtë,” tha Bercovici.
Omer Luria, një inxhinier kërkimi në laborator, vuri në dukje se kjo teknologji e re mund të prodhojë shpejt lente veçanërisht të lëmuara me terren unik.“Ne shpresojmë se mund të zvogëlojë ndjeshëm koston dhe kohën e prodhimit të komponentëve kompleksë optikë,” tha ai.
Profesor Arie është një nga redaktorët e Optica, por nuk mori pjesë në rishikimin e artikullit."Kjo është një punë shumë e mirë," tha Ali për hulumtimin.“Për të prodhuar sipërfaqe optike asferike, metodat aktuale përdorin kallëpe ose printim 3D, por të dyja metodat janë të vështira për të krijuar sipërfaqe mjaftueshëm të lëmuara dhe të mëdha brenda një harku kohor të arsyeshëm.”Arie beson se metoda e re do të ndihmojë në krijimin e lirisë Prototipi i komponentëve formalë.“Për prodhimin industrial të një numri të madh pjesësh, është mirë të përgatiten kallëpe, por për të testuar shpejt idetë e reja, kjo është një metodë interesante dhe elegante,” tha ai.
SPO është një nga kompanitë kryesore të Izraelit në fushën e sipërfaqeve me formë të lirë.Sipas Adut dhe Sturlesit, metoda e re ka avantazhe dhe disavantazhe.Ata thonë se përdorimi i plastikës kufizon mundësitë sepse ato nuk janë të qëndrueshme në temperatura ekstreme dhe aftësia e tyre për të arritur cilësi të mjaftueshme në të gjithë gamën e ngjyrave është e kufizuar.Për sa i përket avantazheve, ata theksuan se teknologjia ka potencialin për të ulur ndjeshëm koston e prodhimit të lenteve komplekse plastike, të cilat përdoren në të gjithë telefonat celularë.
Adut dhe Sturlesi shtuan se me metodat tradicionale të prodhimit, diametri i lenteve plastike është i kufizuar, sepse sa më të mëdha të jenë, aq më pak të sakta bëhen.Ata thanë se, sipas metodës së Bercovicit, prodhimi i lenteve në lëng mund të parandalojë shtrembërimin, i cili mund të krijojë komponentë optikë shumë të fuqishëm - qoftë në fushën e lenteve sferike apo lenteve me formë të lirë.
Projekti më i papritur i ekipit Technion ishte zgjedhja e prodhimit të një lente të madhe.Këtu, gjithçka filloi me një bisedë të rastësishme dhe një pyetje naive.“Ka të bëjë me njerëzit,” tha Berkoviç.Kur e pyeti Berkoviçin, ai po i thoshte Dr. Edward Baraban, një shkencëtar kërkimor i NASA-s, se ai e njihte projektin e tij në Universitetin e Stanfordit dhe e njihte atë në Universitetin e Stanfordit: "Mendoni se mundeni A bëni një lente të tillë për një teleskop hapësinor ?”
“Dukej si një ide e çmendur,” kujton Berkoviç, “por ishte ngulitur thellë në mendjen time”.Pasi testi laboratorik u përfundua me sukses, studiuesit izraelitë kuptuan se metoda mund të përdoret në të njëjtën mënyrë funksionon në hapësirë.Në fund të fundit, ju mund të arrini kushte mikrograviteti atje pa pasur nevojë për lëngje të gjalla."E telefonova Eduardin dhe i thashë, funksionon!"
Teleskopët hapësinorë kanë përparësi të mëdha ndaj teleskopëve me bazë tokësore, sepse nuk ndikohen nga ndotja atmosferike apo nga drita.Problemi më i madh me zhvillimin e teleskopëve hapësinorë është se madhësia e tyre është e kufizuar nga madhësia e lëshuesit.Në Tokë, teleskopët aktualisht kanë një diametër deri në 40 metra.Teleskopi Hapësinor Hubble ka një pasqyrë me diametër 2,4 metra, ndërsa teleskopi James Webb ka një pasqyrë me diametër 6,5 metra - shkencëtarëve iu deshën 25 vjet për të arritur këtë arritje, duke kushtuar 9 miliardë dollarë amerikanë, pjesërisht sepse një sistem duhet të jetë i zhvilluar që mund të lëshojë teleskopin në një pozicion të palosur dhe pastaj ta hapë atë automatikisht në hapësirë.
Nga ana tjetër, Liquid është tashmë në një gjendje "të palosur".Për shembull, mund ta mbushni transmetuesin me metal të lëngshëm, të shtoni një mekanizëm injeksioni dhe unazë zgjerimi dhe më pas të bëni një pasqyrë në hapësirë."Ky është një iluzion," pranoi Berkoviç.“Nëna ime më pyeti: “Kur do të jesh gati?I thashë: 'Ndoshta pas 20 vjetësh.Ajo tha se nuk kishte kohë të priste.”
Nëse kjo ëndërr realizohet, mund të ndryshojë të ardhmen e kërkimit hapësinor.Sot, Berkoviç vuri në dukje se njerëzit nuk kanë aftësinë për të vëzhguar drejtpërdrejt planetet-eksoplanetët jashtë sistemit diellor, sepse për ta bërë këtë kërkon një teleskop të Tokës 10 herë më të madh se teleskopët ekzistues - gjë që është krejtësisht e pamundur me teknologjinë ekzistuese.
Nga ana tjetër, Bercovici shtoi se Falcon Heavy, aktualisht lëshuesi më i madh hapësinor SpaceX, mund të mbajë 20 metra kub lëng.Ai shpjegoi se në teori, Falcon Heavy mund të përdoret për të lëshuar një lëng në një pikë orbitale, ku lëngu mund të përdoret për të bërë një pasqyrë me diametër 75 metra - sipërfaqja dhe drita e mbledhur do të ishin 100 herë më të mëdha se kjo e fundit. .Teleskopi James Webb.
Kjo është një ëndërr dhe do të duhet shumë kohë për ta realizuar.Por NASA po e merr seriozisht.Së bashku me një ekip inxhinierësh dhe shkencëtarësh nga Qendra Kërkimore Ames e NASA-s, të udhëhequr nga Balaban, teknologjia po provohet për herë të parë.
Në fund të dhjetorit, një sistem i zhvilluar nga ekipi laboratorik i Bercovici do të dërgohet në Stacionin Ndërkombëtar të Hapësirës, ku do të kryhen një seri eksperimentesh për t'u mundësuar astronautëve të prodhojnë dhe kurojnë lente në hapësirë.Përpara kësaj, eksperimentet do të kryhen në Florida këtë fundjavë për të testuar fizibilitetin e prodhimit të lenteve me cilësi të lartë nën mikrogravitetin pa pasur nevojë për ndonjë lëng të gjallë.
Eksperimenti i Teleskopit Fluid (FLUTE) u krye në një avion me gravitet të reduktuar - të gjitha sediljet e këtij avioni u hoqën për trajnimin e astronautëve dhe xhirimin e skenave me gravitet zero në filma.Duke manovruar në formën e një antiparabole-ngjitjeje dhe më pas rënies së lirë, krijohen kushte mikrograviteti në avion për një periudhë të shkurtër kohore.“Për arsye të mirë quhet një kometë e të vjellave”, tha Berkoviç duke buzëqeshur.Rënia e lirë zgjat rreth 20 sekonda, në të cilat graviteti i avionit është afër zeros.Gjatë kësaj periudhe, studiuesit do të përpiqen të bëjnë një lente të lëngshme dhe të bëjnë matje për të vërtetuar se cilësia e thjerrëzave është mjaft e mirë, më pas avioni bëhet i drejtë, graviteti rikthehet plotësisht dhe thjerrëza bëhet një pellg.
Eksperimenti është planifikuar për dy fluturime të enjten dhe të premten, secili me 30 parabola.Bercovici dhe shumica e anëtarëve të ekipit laboratorik, përfshirë Elgarisi dhe Luria, dhe Frumkin nga Instituti i Teknologjisë në Massachusetts do të jenë të pranishëm.
Gjatë vizitës sime në laboratorin Technion, emocioni ishte i jashtëzakonshëm.Ka 60 kuti kartoni në dysheme, të cilat përmbajnë 60 komplete të vogla të bëra vetë për eksperimente.Luria po bën përmirësime përfundimtare dhe të minutës së fundit në sistemin e kompjuterizuar eksperimental që ai zhvilloi për të matur performancën e lenteve.
Në të njëjtën kohë, ekipi po kryen ushtrime kohore përpara momenteve kritike.Një ekip qëndroi aty me një kronometër, dhe të tjerët kishin 20 sekonda për të bërë një goditje.Në vetë aeroplan, kushtet do të jenë edhe më të këqija, veçanërisht pas disa rënieve të lira dhe ngritjeve lart nën gravitetin e shtuar.
Nuk është vetëm ekipi i Technion që është i emocionuar.Baraban, studiuesi kryesor i Eksperimentit të Flutit të NASA-s, tha për Haaretz, “Metoda e formësimit të lëngjeve mund të rezultojë në teleskopë të fuqishëm hapësinorë me hapje prej dhjetëra apo edhe qindra metrash.Për shembull, teleskopë të tillë mund të vëzhgojnë drejtpërdrejt rrethinat e yjeve të tjerë.Planet, lehtëson analizën me rezolucion të lartë të atmosferës së tij dhe madje mund të identifikojë veçori të sipërfaqes në shkallë të gjerë.Kjo metodë mund të çojë gjithashtu në aplikime të tjera hapësinore, të tilla si komponentë optikë me cilësi të lartë për grumbullimin dhe transmetimin e energjisë, instrumentet shkencore dhe pajisjet mjekësore Prodhimi i hapësirës - duke luajtur kështu një rol të rëndësishëm në ekonominë hapësinore në zhvillim.
Pak para se të hipte në avion dhe të niste aventurën e jetës së tij, Berkoviç ndaloi për një moment i habitur."Unë vazhdoj të pyes veten pse askush nuk e kishte menduar këtë më parë," tha ai.“Sa herë që shkoj në një konferencë, kam frikë se dikush do të ngrihet dhe do të thotë se disa studiues rusë e bënë këtë 60 vjet më parë.Në fund të fundit, është një metodë kaq e thjeshtë.”
Koha e postimit: Dhjetor-21-2021