Professor Moran Bercovici və Dr. Valeri Frumkin optik linzaların istehsalı üçün ucuz texnologiya işləyib hazırlayıblar və eynəklərin olmadığı bir çox inkişaf etməkdə olan ölkələr üçün eynək istehsal etmək mümkündür.İndi NASA deyir ki, ondan kosmik teleskoplar hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər
Elm adətən kiçik addımlarla irəliləyir.Hər yeni təcrübəyə kiçik bir məlumat əlavə edilir.Nadir haldır ki, alimin beynində yaranan sadə ideya heç bir texnologiyadan istifadə etmədən böyük bir irəliləyişə səbəb olur.Ancaq optik linzaların istehsalı üçün yeni bir üsul hazırlayan iki israilli mühəndisin başına gələn belə oldu.
Sistem sadə, ucuz və dəqiqdir və dünya əhalisinin üçdə birinə böyük təsir göstərə bilər.Bu, həm də kosmik tədqiqatların simasını dəyişə bilər.Onu tərtib etmək üçün tədqiqatçılara yalnız ağ lövhə, marker, silgi və bir az şans lazımdır.
Hayfadakı Technion-İsrail Texnologiya İnstitutunun Maşınqayırma Departamentindən professor Moran Bercovici və Dr. Valeri Frumkin optika deyil, maye mexanikası üzrə ixtisaslaşırlar.Amma il yarım əvvəl Şanxayda keçirilən Dünya Laureat Forumunda Berkoviç təsadüfən israilli iqtisadçı David Zibermanla oturub.
Zilberman Wolf mükafatı laureatıdır və hazırda Berkli Kaliforniya Universitetində inkişaf etməkdə olan ölkələrdə apardığı tədqiqatlardan danışır.Bercovici maye təcrübəsini təsvir etdi.Sonra Ziberman sadə bir sual verdi: "Bundan eynək etmək üçün istifadə edə bilərsinizmi?"
"İnkişaf etməkdə olan ölkələr haqqında düşünəndə adətən malyariya, müharibə, aclıq yada düşür" dedi Berkoviç.“Amma Ziberman mənim heç bilmədiyim bir şeyi söylədi - dünyada 2,5 milyard insanın eynəkə ehtiyacı var, lakin onları ala bilmir.Bu heyrətamiz rəqəmdir”.
Bercovici evə qayıtdı və Dünya İqtisadi Forumunun hesabatının bu rəqəmi təsdiqlədiyini gördü.Sadə bir eynək hazırlamaq bir neçə dollara başa gəlsə də, dünyanın əksər yerlərində ucuz eynəklər nə istehsal olunur, nə də satılır.
Təsiri çox böyükdür, məktəbdə lövhəni görə bilməyən uşaqlardan tutmuş, görmə qabiliyyəti o qədər pisləşərək işlərini itirən böyüklərə qədər.İnsanların həyat keyfiyyətinə zərər verməklə yanaşı, qlobal iqtisadiyyatın xərclərinin ildə 3 trilyon ABŞ dolları qədər yüksək olduğu təxmin edilir.
Söhbətdən sonra Berkoviç gecələr yata bilməyib.O, Techniona gələndə bu məsələni o zaman öz laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı olan Frumkinlə müzakirə etdi.
"Biz lövhədə bir kadr çəkdik və ona baxdıq" deyə xatırladı."Biz instinktiv olaraq bilirik ki, maye idarəetmə texnologiyamızla bu formanı yarada bilməyəcəyik və bunun səbəbini öyrənmək istəyirik."
Sferik forma optikanın əsasını təşkil edir, çünki lens onlardan hazırlanır.Nəzəri olaraq, Bercovici və Frumkin bir linza hazırlamaq üçün polimerdən (bərkləşmiş maye) dairəvi günbəz düzəldə biləcəklərini bilirdilər.Lakin mayelər yalnız kiçik həcmdə sferik qala bilər.Onlar daha böyük olduqda, cazibə qüvvəsi onları gölməçələrə sıxacaq.
"Beləliklə, etməli olduğumuz şey cazibədən qurtulmaqdır" dedi Bercovici.Və bu, onun və Frumkin etdiyi şeydir.Onların lövhəsini öyrəndikdən sonra Frumkin çox sadə bir fikir irəli sürdü, lakin bunu əvvəllər heç kimin niyə ağlına gətirmədiyi aydın deyil - əgər linza maye kameraya yerləşdirilsə, cazibə qüvvəsinin təsiri aradan qaldırıla bilər.Etməli olduğunuz tək şey kameradakı mayenin (üzən maye adlanır) linzanın hazırlandığı polimerlə eyni sıxlığa malik olduğundan əmin olmaqdır və sonra polimer üzəcək.
Başqa bir vacib şey, iki qarışmayan mayedən istifadə etməkdir, yəni yağ və su kimi bir-birinə qarışmayacaqlar."Əksər polimerlər daha çox yağlara bənzəyir, buna görə də bizim tək" üzən mayemiz sudur" dedi Bercovici.
Lakin suyun polimerlərdən daha az sıxlığı olduğundan, polimerin üzməsi üçün onun sıxlığını bir qədər artırmaq lazımdır.Bu məqsədlə tədqiqatçılar daha az ekzotik materiallardan - duz, şəkər və ya qliserindən də istifadə ediblər.Bercovici dedi ki, prosesin son komponenti, formasına nəzarət etmək üçün polimerin vurulduğu sərt bir çərçivədir.
Polimer son formasına çatdıqda, ultrabənövşəyi radiasiyadan istifadə edərək bərkidilir və bərk lensə çevrilir.Çərçivəni hazırlamaq üçün tədqiqatçılar halqa şəklində kəsilmiş sadə kanalizasiya borusundan və ya dibindən kəsilmiş petri qabından istifadə ediblər."İstənilən uşaq onları evdə edə bilər, qızlarım və mən evdə bəzilərini hazırladıq" dedi Bercovici.“Bu illər ərzində biz laboratoriyada çox şeylər etdik, bəziləri çox mürəkkəbdir, lakin heç bir şübhə yoxdur ki, bu, bizim gördüyümüz ən sadə və asan işdir.Bəlkə də ən vacibi.”
Frumkin ilk atışını həlli düşündüyü gün yaratdı."O, WhatsApp-da mənə bir şəkil göndərdi" deyə Berkoviç xatırladı."Geriyə baxanda, bu, çox kiçik və çirkin bir obyektiv idi, lakin biz çox xoşbəxt idik."Frumkin bu yeni ixtiranı öyrənməyə davam etdi.“Tənlik göstərir ki, cazibə qüvvəsini aradan qaldırdıqdan sonra çərçivənin bir santimetr və ya bir kilometr olmasının fərqi yoxdur;materialın miqdarından asılı olaraq həmişə eyni formanı alacaqsınız”.
İki tədqiqatçı ikinci nəsil məxfi tərkib hissəsi olan mop kovası ilə təcrübə aparmağa davam etdi və ondan teleskoplar üçün uyğun olan 20 sm diametrli obyektiv yaratmaq üçün istifadə etdi.Lensin qiyməti diametrlə eksponent olaraq artır, lakin bu yeni üsulla ölçüsündən asılı olmayaraq sizə lazım olan tək şey ucuz polimer, su, duz (və ya qliserin) və üzük qəlibidir.
Tərkib siyahısı 300 ildir demək olar ki, dəyişməz qalan ənənəvi lens istehsal üsullarında böyük bir dəyişikliyi qeyd edir.Ənənəvi prosesin ilkin mərhələsində bir şüşə və ya plastik boşqab mexaniki olaraq üyüdülür.Məsələn, eynək linzaları istehsal edilərkən materialın təxminən 80%-i boş yerə sərf olunur.Bercovici və Frumkin tərəfindən hazırlanmış metoddan istifadə edərək, bərk materialları üyütmək əvəzinə, çərçivəyə maye vurulur ki, linza tamamilə tullantısız bir prosesdə istehsal oluna bilsin.Bu üsul həm də cilalama tələb etmir, çünki mayenin səthi gərginliyi son dərəcə hamar bir səth təmin edə bilər.
Haaretz doktorant Mor Elqarisinin prosesi nümayiş etdirdiyi Technionun laboratoriyasına baş çəkdi.O, kiçik maye kamerada halqaya polimer yeritdi, onu UV lampası ilə şüalandırdı və iki dəqiqədən sonra mənə bir cüt cərrahi əlcək verdi.Çox ehtiyatla əlimi suya batırdım və linzanı çıxartdım."Budur, emal bitdi" deyə Berkoviç qışqırdı.
Linzalar toxunmaq üçün tamamilə hamardır.Bu, sadəcə subyektiv hiss deyil: Bercovici deyir ki, cilalanmadan belə, polimer üsulu ilə hazırlanmış linzanın səthi pürüzlülük bir nanometrdən (metrin milyardda biri) azdır."Təbiət qüvvələri özbaşına qeyri-adi keyfiyyətlər yaradır və onlar azaddırlar" dedi.Bunun əksinə olaraq, optik şüşə 100 nanometrə qədər, NASA-nın qabaqcıl Ceyms Uebb Kosmik Teleskopunun güzgüləri isə 20 nanometrə qədər cilalanmışdır.
Amma hamı bu zərif metodun dünyada milyardlarla insanın xilaskarı olacağına inanmır.Tel-Əviv Universitetinin Elektrik Mühəndisliyi Məktəbindən professor Ady Arie qeyd etdi ki, Bercovici və Frumkinin metodu maye polimerin vurulduğu dairəvi qəlib, polimerin özü və ultrabənövşəyi lampa tələb edir.
"Bunlar Hindistan kəndlərində mövcud deyil" dedi.SPO Precision Optics-in təsisçisi və R&D-nin vitse-prezidenti Niv Adut və şirkətin baş alimi Dr. Doron Sturlesi (hər ikisi Bercovici-nin işi ilə tanışdır) tərəfindən qaldırılan başqa bir məsələ ondan ibarətdir ki, daşlama prosesini plastik tökmələrlə əvəz etmək linzaların obyektivlərə uyğunlaşdırılmasını çətinləşdirəcək. ehtiyaclar.Onun xalqı.
Berkoviç təlaşa düşmədi."Tənqid elmin əsas hissəsidir və son bir ildə sürətli inkişafımız böyük ölçüdə mütəxəssislərin bizi küncə sıxışdırması ilə bağlıdır" dedi.Uzaq ərazilərdə istehsalın məqsədəuyğunluğuna gəlincə, o, əlavə etdi: “Ənənəvi üsullarla eynək istehsalı üçün tələb olunan infrastruktur böyükdür;sizə fabriklər, maşınlar və texniklər lazımdır, bizə isə yalnız minimum infrastruktur lazımdır”.
Bercovici laboratoriyasında bizə iki ultrabənövşəyi şüa lampası göstərdi: “Bu, Amazondandır və qiyməti 4 dollar, digəri isə AliExpress-dəndir və qiyməti 1,70 dollardır.Əgər sizdə yoxdursa, hər zaman Sunshine-dan istifadə edə bilərsiniz” deyə izah etdi.Bəs polimerlər?“250 ml-lik butulka Amazonda 16 dollara satılır.Orta lens üçün 5-10 ml lazımdır, ona görə də polimerin qiyməti də real faktor deyil”.
O, vurğuladı ki, onun metodu tənqidçilərin iddia etdiyi kimi hər bir obyektiv nömrəsi üçün unikal qəliblərin istifadəsini tələb etmir.Hər bir linza nömrəsinə sadə bir qəlib uyğundur, o izah etdi: "Fərq vurulan polimerin miqdarıdır və eynəklər üçün silindr hazırlamaq üçün qəlibi bir az dartmaq lazımdır."
Bercovici bildirib ki, prosesin yeganə bahalı hissəsi polimer inyeksiyasının avtomatlaşdırılmasıdır və bu, tələb olunan linzaların sayına uyğun olaraq dəqiq şəkildə edilməlidir.
"Bizim xəyalımız ölkədə ən az resursla təsir göstərməkdir" dedi Bercovici.Kasıb kəndlərə ucuz şüşələr gətirilə bilsə də - bu tamamlanmasa da - onun planı daha böyükdür.“Elə o məşhur atalar sözü kimi, mən onlara balıq vermək yox, balıq tutmağı öyrətmək istəyirəm.Bu yolla insanlar öz eynəklərini hazırlaya biləcəklər” dedi.“Uğur qazanacaqmı?Bunun cavabını ancaq zaman verəcək”.
Bercovici və Frumkin bu prosesi təxminən altı ay əvvəl Kembric Universiteti tərəfindən nəşr olunan maye mexanikasının tətbiqləri jurnalı olan Flow-un ilk nəşrindəki məqalədə təsvir etdi.Amma komanda sadə optik linzalarda qalmaq niyyətində deyil.Bir neçə həftə əvvəl Optica jurnalında nəşr olunan başqa bir məqalə sərbəst formalı optika sahəsində mürəkkəb optik komponentlərin istehsalı üçün yeni bir üsul təsvir etdi.Bu optik komponentlər nə qabarıq, nə də konkav deyil, topoqrafik səthə qəliblənir və istənilən effekti əldə etmək üçün işıq müxtəlif sahələrin səthinə şüalanır.Bu komponentləri multifokal eynəklərdə, pilot dəbilqələrdə, qabaqcıl proyektor sistemlərində, virtual və əlavə reallıq sistemlərində və digər yerlərdə tapmaq olar.
Davamlı üsullardan istifadə edərək sərbəst formada komponentlərin istehsalı mürəkkəb və bahalıdır, çünki onların səthini üyütmək və cilalamaq çətindir.Buna görə də, bu komponentlərin hazırda məhdud istifadəsi var."Bu cür səthlərin mümkün istifadəsi ilə bağlı akademik nəşrlər var, lakin bu, praktiki tətbiqlərdə hələ də əks olunmayıb" dedi Bercovici.Bu yeni məqalədə Elqarisinin rəhbərlik etdiyi laboratoriya qrupu, çərçivənin formasına nəzarət edərək polimer mayesinin yeridilməsi zamanı yaranan səth formasına necə nəzarət edəcəyini göstərdi.Çərçivə 3D printerdən istifadə etməklə yaradıla bilər."Artıq mop vedrəsi ilə heç bir şey etmirik, amma yenə də çox sadədir" dedi Bercovici.
Laboratoriyanın tədqiqat mühəndisi Omer Luria, bu yeni texnologiyanın unikal ərazi ilə xüsusilə hamar linzaları tez bir zamanda istehsal edə biləcəyinə diqqət çəkdi."Ümid edirik ki, bu, mürəkkəb optik komponentlərin maya dəyərini və istehsal müddətini əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər" dedi.
Professor Arie Optica-nın redaktorlarından biridir, lakin məqalənin nəzərdən keçirilməsində iştirak etməyib."Bu, çox yaxşı bir işdir" dedi Əli araşdırma."Asferik optik səthlər istehsal etmək üçün hazırkı üsullar qəliblərdən və ya 3D çapdan istifadə edir, lakin hər iki üsul ağlabatan vaxt çərçivəsində kifayət qədər hamar və böyük səthlər yaratmaq çətindir."Arie hesab edir ki, yeni üsul formal komponentlərin azad prototipini yaratmağa kömək edəcək."Çox sayda hissələrin sənaye istehsalı üçün qəlibləri hazırlamaq ən yaxşısıdır, lakin yeni fikirləri tez sınaqdan keçirmək üçün bu maraqlı və zərif bir üsuldur" dedi.
SPO sərbəst formada səthlər sahəsində İsrailin aparıcı şirkətlərindən biridir.Adut və Sturlesinin fikrincə, yeni metodun üstünlükləri və mənfi cəhətləri var.Onlar deyirlər ki, plastikdən istifadə imkanları məhdudlaşdırır, çünki onlar ekstremal temperaturlara davamlı deyillər və bütün rəng diapazonunda kifayət qədər keyfiyyət əldə etmək imkanları məhduddur.Üstünlüklərə gəlincə, onlar qeyd ediblər ki, texnologiya bütün mobil telefonlarda istifadə olunan mürəkkəb plastik linzaların istehsal xərclərini əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq potensialına malikdir.
Adut və Sturlesi əlavə etdi ki, ənənəvi istehsal üsulları ilə plastik linzaların diametri məhduddur, çünki onlar nə qədər böyükdürsə, bir o qədər az dəqiq olur.Onlar bildiriblər ki, Bercovici metoduna görə, mayedə linzaların istehsalı təhrifin qarşısını ala bilər, bu, istər sferik linzalar, istərsə də sərbəst formada olan linzalar sahəsində çox güclü optik komponentlər yarada bilər.
Technion komandasının ən gözlənilməz layihəsi böyük obyektiv istehsal etməyi seçmək idi.Burada hər şey təsadüfi söhbətdən və sadəlövh sualdan başladı."Hər şey insanlarla bağlıdır" dedi Berkovic.Berkoviçdən soruşduqda o, NASA-nın tədqiqatçı alimi doktor Edvard Barabana deyirdi ki, onun layihəsini Stenford Universitetində, o isə onu Stenford Universitetində tanıyır: “Siz elə bilirsiniz ki, kosmik teleskop üçün belə obyektiv düzəldə bilərsinizmi? ?”
"Bu, çılğın bir fikir kimi səsləndi," Berkoviç xatırladı, "amma beynimdə dərin iz buraxdı."Laboratoriya sınağı uğurla başa çatdıqdan sonra israilli tədqiqatçılar bu metodun kosmosda eyni şəkildə işləməsində istifadə oluna biləcəyini başa düşdülər.Axı, orada üzən mayelərə ehtiyac olmadan mikroqravitasiya şəraitinə nail ola bilərsiniz."Mən Edvarda zəng etdim və ona dedim ki, işləyir!"
Kosmik teleskoplar yerüstü teleskoplardan böyük üstünlüklərə malikdir, çünki onlar atmosfer və işıq çirklənməsindən təsirlənmirlər.Kosmik teleskopların inkişafı ilə bağlı ən böyük problem onların ölçüsünün buraxılış qurğusunun ölçüsü ilə məhdudlaşmasıdır.Yer kürəsində hazırda teleskopların diametri 40 metrə qədərdir.Hubble Kosmik Teleskopunda 2,4 metr diametrli güzgü, James Webb Teleskopunda isə 6,5 metr diametrli güzgü var - bu nailiyyətə nail olmaq üçün elm adamlarına 25 il lazım olub, 9 milyard ABŞ dollarına başa gəlib. teleskopu qatlanmış vəziyyətdə işə sala və sonra avtomatik olaraq kosmosda aça bilən inkişaf etdirildi.
Digər tərəfdən, Maye artıq "qatlanmış" vəziyyətdədir.Məsələn, ötürücüyü maye metal ilə doldura, bir enjeksiyon mexanizmi və genişləndirici halqa əlavə edə bilərsiniz və sonra kosmosda bir güzgü düzəldə bilərsiniz."Bu bir illüziyadır" Berkoviç etiraf etdi.“Anam məndən soruşdu ki, nə vaxt hazır olacaqsan?Ona dedim ki, 'Bəlkə təxminən 20 il sonra.O, gözləməyə vaxtının olmadığını söylədi”.
Bu arzu gerçəkləşərsə, kosmik tədqiqatların gələcəyini dəyişə bilər.Bu gün Berkoviç diqqətə çatdırıb ki, insanların Günəş sistemindən kənar ekzoplanetləri-planetləri birbaşa müşahidə etmək imkanı yoxdur, çünki bunun üçün mövcud teleskoplardan 10 dəfə böyük Yer teleskopu lazımdır - bu, mövcud texnologiya ilə tamamilə qeyri-mümkündür.
Digər tərəfdən Bercovici əlavə edib ki, hazırda SpaceX-in ən böyük kosmos buraxıcısı olan Falcon Heavy 20 kubmetr maye daşıya bilir.O izah etdi ki, nəzəri olaraq Falcon Heavy mayeni orbital nöqtəyə çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər, burada maye 75 metr diametrli güzgü hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər - səth sahəsi və toplanan işıq sonuncudan 100 dəfə böyük olacaqdır. .James Webb teleskopu.
Bu bir xəyaldır və onu həyata keçirmək çox vaxt aparacaq.Lakin NASA bunu ciddi qəbul edir.Balabanın rəhbərlik etdiyi NASA-nın Ames Tədqiqat Mərkəzindən mühəndislər və alimlər qrupu ilə birlikdə texnologiya ilk dəfə sınaqdan keçirilir.
Dekabrın sonlarında Bercovici laboratoriya komandası tərəfindən hazırlanmış sistem Beynəlxalq Kosmik Stansiyaya göndəriləcək və burada astronavtların kosmosda linzalar istehsal etmək və müalicə etmək imkanı yaratmaq üçün bir sıra təcrübələr aparılacaq.Bundan əvvəl, bu həftə sonu Floridada hər hansı bir üzən mayeyə ehtiyac olmadan mikroqravitasiya altında yüksək keyfiyyətli linzaların istehsalının mümkünlüyünü yoxlamaq üçün təcrübələr aparılacaq.
Maye Teleskopu Təcrübəsi (FLUTE) azaldılmış çəkisi olan bir təyyarədə həyata keçirildi - bu təyyarənin bütün oturacaqları astronavtları öyrətmək və filmlərdə sıfır çəkisi ilə səhnələr çəkmək üçün çıxarıldı.Antiparabola-yüksək, sonra isə sərbəst düşən formada manevr etməklə təyyarədə qısa müddət ərzində mikroqravitasiya şəraiti yaradılır.Berkoviç təbəssümlə dedi: "Buna yaxşı səbəbə görə qusmuş komet deyilir".Sərbəst eniş təxminən 20 saniyə davam edir, bu zaman təyyarənin cazibə qüvvəsi sıfıra yaxındır.Bu müddət ərzində tədqiqatçılar maye obyektiv hazırlamağa və linzanın keyfiyyətinin kifayət qədər yaxşı olduğunu, daha sonra təyyarənin düzləşdiyini, cazibə qüvvəsinin tam bərpa olunduğunu və linzanın gölməçəyə çevrildiyini sübut etmək üçün ölçmələr aparmağa çalışacaqlar.
Təcrübə cümə axşamı və cümə günləri hər birində 30 parabola olmaqla iki uçuş üçün nəzərdə tutulub.Bercovici və laboratoriya qrupunun əksər üzvləri, o cümlədən Elqarisi və Luria və Massaçusets Texnologiya İnstitutundan Frumkin iştirak edəcək.
Technion laboratoriyasına səfərim zamanı həyəcan hədsiz dərəcədə böyük idi.Döşəmədə 60 karton qutu var, içərisində təcrübələr üçün 60 öz-özünə hazırlanmış kiçik dəst var.Luria linzaların performansını ölçmək üçün hazırladığı kompüterləşdirilmiş eksperimental sistemdə son və son dəqiqə təkmilləşdirmələri edir.
Eyni zamanda, komanda kritik anlardan əvvəl xronometraj məşqləri aparır.Bir komanda orada saniyəölçənlə dayandı, digərlərinin isə vuruş etmək üçün 20 saniyəsi var idi.Təyyarənin özündə, xüsusən də bir neçə sərbəst düşmədən və artan çəkisi altında yuxarı qalxdıqdan sonra vəziyyət daha da pis olacaq.
Həyəcanlı olan təkcə Technion komandası deyil.NASA-nın Fleyta Təcrübəsinin aparıcı tədqiqatçısı Baraban Haaretz-ə deyib: “Mayenin formalaşdırılması metodu onlarla və hətta yüzlərlə metr diametrli güclü kosmik teleskoplarla nəticələnə bilər.Məsələn, belə teleskoplar digər ulduzların ətrafını birbaşa müşahidə edə bilir.Planet, atmosferinin yüksək qətnamə analizini asanlaşdırır və hətta geniş miqyaslı səth xüsusiyyətlərini müəyyən edə bilər.Bu üsul, həmçinin enerji yığımı və ötürülməsi üçün yüksək keyfiyyətli optik komponentlər, elmi alətlər və tibbi avadanlıqlar kimi digər kosmik tətbiqlərə də gətirib çıxara bilər.
Təyyarəyə minib həyatının macərasına başlamazdan bir müddət əvvəl Berkoviç təəccüblə bir anlıq susdu."Mən özümdən soruşuram ki, niyə əvvəllər heç kim bunu düşünməyib" dedi.“Hər dəfə konfransa gedəndə qorxuram ki, kimsə ayağa qalxıb desin ki, 60 il əvvəl bəzi rus tədqiqatçıları bunu edib.Axı bu, çox sadə üsuldur”.
Göndərmə vaxtı: 21 dekabr 2021-ci il