Moran Bercovici irakasleak eta Valeri Frumkin doktoreak lente optikoak fabrikatzeko teknologia merkea garatu dute, eta betaurrekoak eskuragarri ez dauden garapen bidean dauden herrialde askotan betaurrekoak ekoiztea posible da.Orain, NASAk dio espazioko teleskopioak egiteko erabil daitekeela
Zientziak urrats txikietan aurrera egiten du normalean.Esperimentu berri bakoitzean informazio txiki bat gehitzen da.Arraroa da zientzialari baten burmuinean agertzen den ideia sinple batek aurrerapen handi bat ekartzea teknologiarik erabili gabe.Baina horixe gertatu zen lente optikoen fabrikazio metodo berri bat garatu zuten bi ingeniari israeldarrekin.
Sistema sinplea, merkea eta zehatza da, eta eragin handia izan dezake munduko biztanleriaren heren batean.Espazio ikerketaren aurpegia ere alda dezake.Diseinatzeko, ikertzaileek arbel zuria, errotulagailu bat, borragoma eta zorte pixka bat besterik ez dituzte behar.
Haifako Technion-Israel Institute of Technology-ko Ingeniaritza Mekanikoko Saileko Moran Bercovici irakaslea eta Valeri Frumkin doktorea fluidoen mekanikan espezializatuta daude, ez optikan.Baina duela urte eta erdi, Shanghaiko Munduko Saridunen Foroan, Berkovic David Ziberman ekonomialari israeldar batekin eserita gertatu zen.
Zilberman Wolf Prize irabazlea da, eta orain Berkeleyko Kaliforniako Unibertsitatean, garapen bidean dauden herrialdeetan egindako ikerketei buruz hitz egin zuen.Bercovicik bere fluidoaren esperimentua deskribatu zuen.Orduan, galdera sinple bat egin zuen Zibermanek: "Erabili al dezakezu hau betaurrekoak egiteko?"
"Garapen bidean dauden herrialdeetan pentsatzen duzunean, normalean malaria, gerra, gosea pentsatzen duzu", esan zuen Berkovicek."Baina Zibermanek batere ez dakidala esan zuen: munduko 2.500 mila milioi pertsonek betaurrekoak behar dituzte baina ezin dituzte lortu.Hau kopuru harrigarria da».
Bercovici etxera itzuli zen eta Munduko Ekonomia Foroaren txosten batek kopuru hori baieztatu zuela ikusi zuen.Betaurreko pare soil bat egitea dolar gutxi kostatzen den arren, munduko leku gehienetan ez dira betaurreko merkeak ez fabrikatzen ez saltzen.
Eragina izugarria da, eskolan arbela ikusi ezin duten umeetatik hasi eta ikusmena hainbeste okertzen duten helduetaraino, non lana galtzen baitute.Pertsonen bizi-kalitateari kalte egiteaz gain, munduko ekonomiaren kostua urtean 3 bilioi dolarrekoa dela kalkulatzen da.
Elkarrizketa ostean, Berkovicek ezin izan zuen lo egin gauez.Technionera iritsi zenean, garai hartan bere laborategian doktorego osteko ikertzailea zen Frumkinekin eztabaidatu zuen gai hau.
"Arbelean plano bat marraztu genuen eta begiratu genuen", gogoratu du."Badakigu senez ezin dugula forma hau sortu gure fluidoen kontrolaren teknologiarekin, eta zergatik jakin nahi dugu".
Forma esferikoa optikaren oinarria da lentea haiez egina dagoelako.Teorian, Bercovicik eta Frumkinek bazekiten polimero batetik (solidotuta zegoen likido batetik) kupula biribil bat egin zezaketela lente bat egiteko.Baina likidoak bolumen txikietan soilik gera daitezke esferikoak.Handiagoak direnean, grabitateak putzu bihurtuko ditu.
"Beraz, egin behar duguna da grabitatea kentzea", azaldu du Bercovicik.Eta horixe da bera eta Frumkinek egin zutena.Euren arbela aztertu ondoren, ideia oso sinple bat bururatu zitzaion Frumkini, baina ez dago argi zergatik inork ez zuen pentsatu aurretik: lentea ganbera likido batean jartzen bada, grabitatearen eragina ezaba daiteke.Egin behar dena da ziurtatzea ganbaran dagoen likidoak (likido flotagarria deritzona) lentea osatzen den polimeroaren dentsitate bera duela, eta orduan polimeroak flotatuko du.
Beste gauza garrantzitsu bat nahastezinak diren bi fluido erabiltzea da, hau da, ez dira elkarren artean nahastuko, adibidez, olioa eta ura."Polimero gehienak olioak bezalakoak dira, beraz, gure likido flotagarria ura da", esan zuen Bercovicik.
Baina urak polimeroak baino dentsitate txikiagoa duenez, bere dentsitatea pixka bat handitu behar da, polimeroak flotatu dezan.Horretarako, material exotiko gutxiago ere erabili zituzten ikertzaileek: gatza, azukrea edo glizerina.Bercovicik esan zuen prozesuaren azken osagaia marko zurrun bat dela, zeinetan polimeroa injektatzen den, bere forma kontrolatu ahal izateko.
Polimeroa azken formara iristen denean, erradiazio ultramorearen bidez sendatzen da eta lente solido bihurtzen da.Markoa egiteko, ikertzaileek ur zikinen hodi soil bat erabili zuten, eraztun batean moztuta, edo behetik moztutako Petri-plata bat."Edozein umek egin ditzake etxean, eta nire alabak eta biok etxean egin ditugu", esan du Bercovicik.«Urte hauetan gauza asko egin ditugu laborategian, batzuk oso konplikatuak, baina ez dago dudarik hori dela egin dugun gauzarik errazena eta errazena.Garrantzitsuena agian».
Frumkinek irtenbidea pentsatu zuen egun berean sortu zuen bere lehen jaurtiketa.«Argazki bat bidali zidan WhatsApp bidez», gogoratu du Berkovicek."Atzera begira, oso lente txiki eta itsusia zen hau, baina oso pozik geunden".Frumkinek asmakizun berri hau aztertzen jarraitu zuen.«Ekuazioak erakusten du behin grabitatea kenduta, berdin duela markoa zentimetro batekoa edo kilometrokoa den;material kantitatearen arabera, forma berdina lortuko duzu beti».
Bi ikertzaileek bigarren belaunaldiko osagai sekretuarekin esperimentatzen jarraitu zuten, fregona-ontziarekin, eta teleskopioetarako egokia den 20 cm-ko diametroa duen lente bat sortzeko erabili zuten.Lentearen kostua esponentzialki handitzen da diametroarekin, baina metodo berri honekin, tamaina edozein dela ere, polimero merkea, ura, gatza (edo glizerina) eta eraztun-molde bat baino ez dira behar.
Osagaien zerrendak 300 urtez ia aldatu gabe egon diren lenteen fabrikazio metodo tradizionaletan aldaketa handia adierazten du.Prozesu tradizionalaren hasierako fasean, beira edo plastikozko plaka bat mekanikoki ehotzen da.Adibidez, betaurreko lenteak fabrikatzean, materialaren %80 inguru alferrik galtzen da.Bercovicik eta Frumkinek diseinatutako metodoa erabiliz, material solidoak arteztu beharrean, likidoa injektatzen da markoan, lentea guztiz hondakinik gabeko prozesu batean fabrikatu ahal izateko.Metodo honek ere ez du leunketarik behar, fluidoaren gainazaleko tentsioak gainazal oso leuna berma dezakeelako.
Haaretzek Technionen laborategia bisitatu zuen, eta Mor Elgarisi doktoregaiak prozesuaren erakustaldia egin zuen.Likido-ganbera txiki batean polimeroa injektatu zuen, UV lanpara batekin irradiatu eta eskularru kirurgiko pare bat eman zidan bi minutu geroago.Kontu handiz eskua uretan sartu eta lentea atera nuen."Hori da, tramitazioa amaitu da", oihukatu zuen Berkovicek.
Lenteak erabat leunak dira ukipenerako.Hau ez da sentsazio subjektiboa soilik: Bercovicik dio leunketarik egin gabe ere, polimero-metodo baten bidez egindako lente baten gainazaleko zimurtasuna nanometro bat baino txikiagoa dela (metro baten bilioiena)."Naturaren indarrek aparteko ezaugarriak sortzen dituzte beren kabuz, eta askeak dira", esan zuen.Aitzitik, beira optikoa 100 nanometroraino leundu da, eta NASAko James Webb espazio teleskopioaren ispiluak, berriz, 20 nanometroraino.
Baina denek ez dute uste metodo dotore hau mundu osoko milaka milioi pertsonen salbatzailea izango denik.Tel Aviv Unibertsitateko Ingeniaritza Elektrikoko Eskolako Ady Arie irakasleak adierazi zuen Bercovici eta Frumkinen metodoak polimero likidoa injektatzen duen molde zirkular bat behar duela, polimeroa bera eta lanpara ultramore bat.
"Hauek ez daude Indiako herrietan", nabarmendu du.SPO Precision Optics I+D-ko Niv Adut-eko presidenteorde eta SPO Precision Optics-ek eta konpainiako zientzialari nagusiak Doron Sturlesi doktoreak (biek ezagutzen dute Bercoviciren lana) planteatu duten beste arazo bat da artezketa-prozesua plastikozko fundizioekin ordezkatzeak lentea egokitzea zaila izango dela. beharrak.Bere jendea.
Berkovicek ez zuen izutu."Kritika zientziaren oinarrizko atala da, eta azken urtean izan dugun garapen azkarra, neurri handi batean, adituek bazterrera bultzatzen gaituztelako da", esan zuen.Urrutiko eremuetan fabrikatzeko bideragarritasunari dagokionez, honakoa gaineratu du: “Metodo tradizionalak erabiliz betaurrekoak fabrikatzeko beharrezkoa den azpiegitura handia da;lantegiak, makinak eta teknikariak behar dituzu, eta gutxieneko azpiegiturak baino ez ditugu behar».
Bercovicik erradiazio ultramoreko bi lanpara erakutsi dizkigu bere laborategian: “Hau Amazonekoa da eta 4 dolar balio du, eta bestea AliExpress-koa eta 1,70 dolar balio du.Ez badituzu, beti erabil dezakezu Sunshine”, azaldu du.Zer gertatzen da polimeroekin?“250 ml-ko botila bat 16 dolar saltzen da Amazonen.Batez besteko lenteak 5 eta 10 ml behar ditu, beraz, polimeroaren kostua ere ez da benetako faktorea".
Bere metodoak ez duela lente zenbaki bakoitzerako molde bakarrak erabiltzea eskatzen nabarmendu du, kritikariek diotenez.Lente zenbaki bakoitzerako molde soil bat egokia dela azaldu du: «Injektatutako polimero kantitatea da aldea, eta betaurrekoentzako zilindro bat egiteko, moldea pixka bat luzatzea besterik ez da behar».
Bercovicik esan zuen prozesuaren zati garestia bakarra polimeroen injekzio automatizazioa dela, eta behar den lente kopuruaren arabera egin behar da hain zuzen.
"Gure ametsa baliabide gutxien dituen herrialdean eragina izatea da", esan du Bercovicik.Herri txiroetara betaurreko merkeak ekar daitezkeen arren -hau bukatu ez den arren- bere plana askoz handiagoa da.«Esaera famatu hark bezala, ez diet arrainik eman nahi, arrantza egiten irakatsi nahi diet.Horrela, jendeak bere betaurrekoak egiteko aukera izango du», esan du.«Lortuko al du?Denborak bakarrik emango du erantzuna».
Bercovici eta Frumkinek prozesu hori duela sei hilabete inguruko artikulu batean deskribatu zuten Flow-en, Cambridgeko Unibertsitateak argitaratutako fluidoen mekanikaren aplikazioen aldizkariaren lehen edizioan.Baina taldeak ez du lente optiko soiletan geratzeko asmorik.Duela aste batzuk Optica aldizkarian argitaratutako beste artikulu batek forma askeko optikaren arloan osagai optiko konplexuak fabrikatzeko metodo berri bat deskribatu zuen.Osagai optiko hauek ez dira ganbilak ez ahurrak, gainazal topografiko batean moldatzen dira, eta argia eremu ezberdinetako gainazalera irradiatzen da nahi den efektua lortzeko.Osagai horiek betaurreko multifokaletan, pilotu-kaskoetan, proiektore-sistema aurreratuetan, errealitate birtualean eta areagotuko sistemetan eta beste leku batzuetan aurki daitezke.
Forma askeko osagaiak metodo jasangarriak erabiliz fabrikatzea konplikatua eta garestia da, haien azalera ehotzea eta leuntzea zaila delako.Horregatik, osagai hauek gaur egun erabilera mugatuak dituzte.«Horrelako gainazalen erabilpen posibleei buruzko argitalpen akademikoak egon dira, baina hori ez da oraindik aplikazio praktikoetan islatu», azaldu du Bercovicik.Lan berri honetan, Elgarisi buru duen laborategiko taldeak markoaren forma kontrolatuz polimero likidoa injektatzen denean sortzen den gainazaleko forma nola kontrolatu erakutsi du.Markoa 3D inprimagailu baten bidez sor daiteke."Dagoeneko ez ditugu gauzak fregon ontzi batekin egiten, baina oraindik oso erraza da", esan zuen Bercovicik.
Omer Luria laborategiko ikertzaile ingeniariak adierazi du teknologia berri honek lur berezia duten lente bereziki leunak azkar ekoitzi ditzakeela."Espero dugu osagai optiko konplexuen kostua eta ekoizpen-denbora nabarmen murriztea", esan zuen.
Arie irakaslea Optica-ren editoreetako bat da, baina ez zuen artikuluaren berrikusketan parte hartu."Oso lan ona da", esan zuen Alik ikerketari buruz."Gauza optiko asferikoak ekoizteko, egungo metodoek moldeak edo 3D inprimaketa erabiltzen dituzte, baina bi metodoak zailak dira nahikoa azalera leun eta handiak sortzea arrazoizko denbora-tarte batean".Arie-k uste du metodo berriak askatasuna sortzen lagunduko duela osagai formalen prototipoa."Pieza ugarien industria-ekoizpenerako, moldeak prestatzea da onena, baina ideia berriak azkar probatzeko, metodo interesgarria eta dotorea da", esan zuen.
SPO forma libreko gainazalen alorrean Israelgo enpresa nagusietako bat da.Adut eta Sturlesiren arabera, metodo berriak abantailak eta desabantailak ditu.Plastikoen erabilerak aukerak mugatzen dituela diote, muturreko tenperaturetan iraunkorrak ez direlako eta kolore sorta osoan kalitate nahikoa lortzeko duten gaitasuna mugatua delako.Abantailei dagokienez, teknologiak mugikor guztietan erabiltzen diren plastikozko lente konplexuen ekoizpen kostua nabarmen murrizteko ahalmena duela nabarmendu dute.
Adut eta Sturlesik gaineratu dutenez, fabrikazio metodo tradizionalekin plastikozko lenteen diametroa mugatua da, zenbat eta handiagoak izan, orduan eta zehatzagoak direlako.Bercovici-ren metodoaren arabera, lenteak likidoan fabrikatzeak distortsioa saihestu dezakeela esan dute, eta horrek osagai optiko oso indartsuak sor ditzakeela, lente esferikoen edo forma libreko lenteen alorrean.
Technion taldearen proiekturik ezustekoena lente handi bat ekoiztea aukeratzea izan zen.Hemen, ustekabeko elkarrizketa batekin eta galdera inozo batekin hasi zen dena."Pertsonei buruzkoa da guztia", esan zuen Berkovicek.Berkovici galdetu zionean, Edward Baraban doktorea NASAko zientzialariari esaten ari zitzaion bere proiektua ezagutzen zuela Stanfordeko Unibertsitatean, eta ezagutzen zuela Stanfordeko Unibertsitatean: “Uste duzu egin dezakezula. ?"
"Ideia zoro bat zirudien", gogoratu du Berkovicek, "baina nire buruan oso inprimatua zegoen".Laborategiko proba arrakastaz amaitu ondoren, ikertzaile israeldarrak konturatu ziren metodoa espazioan modu berean funtzionatzen zuela erabil zitekeela.Azken finean, mikrograbitate-baldintzak lor ditzakezu bertan likido flotagarrien beharrik gabe."Edwardi deitu nion eta esan nion, funtzionatzen duela!"
Espazio-teleskopioek abantaila handiak dituzte lurreko teleskopioen aldean, ez baitute kutsadura atmosferikoaren edo argiaren eraginik.Espazio-teleskopioen garapenaren arazo handiena hauen tamaina jaurtigailuaren tamainak mugatzen duela da.Lurrean, teleskopioek 40 metro arteko diametroa dute gaur egun.Hubble Espazio Teleskopioak 2,4 metroko diametroko ispilua du, eta James Webb Teleskopioak, berriz, 6,5 metroko diametroa duen ispilua —zientzialariek 25 urte behar izan zituzten lorpen hori lortzeko, 9.000 mila milioi dolar kostatu baitziren, neurri batean, Sistema batek behar duelako—. garatua, teleskopioa tolestuta posizioan jaurti eta gero automatikoki espazioan ireki dezakeena.
Bestalde, Liquid dagoeneko "tolestuta" egoeran dago.Adibidez, transmisorea metal likidoz bete dezakezu, injekzio mekanismo bat eta hedapen eraztun bat gehitu eta gero ispilu bat egin espazioan."Hau ilusio bat da", onartu zuen Berkovicek."Nire amak galdetu zidan: 'Noiz egongo zara prest?Esan nion: 'Agian 20 bat urte barru.Berak esan zuen ez zuela itxaroteko astirik izan”.
Amets hori egia bihurtzen bada, baliteke espazioaren ikerketaren etorkizuna aldatzea.Gaur egun, Berkovicek adierazi du gizakiek ez dutela exoplanetak zuzenean behatzeko gaitasunik, eguzki-sistematik kanpo dauden planetak, horretarako dauden teleskopioak baino 10 aldiz handiagoa den Lurreko teleskopio bat behar delako, eta hori guztiz ezinezkoa da egungo teknologiarekin.
Bestalde, Falcon Heavy-k, gaur egun SpaceX jaurtigailurik handienak, 20 metro kubiko likido eraman ditzakeela gaineratu du Bercovicik.Esplikatu zuen teorian Falcon Heavy likido bat puntu orbital batera jaurtitzeko erabil zitekeela, non likidoa 75 metroko diametroko ispilua egiteko erabil zitekeela —azalera eta bildutako argia azken hau baino 100 aldiz handiagoa izango litzateke—. .James Webb teleskopioa.
Hau amets bat da, eta denbora luzea beharko da gauzatzeko.Baina NASA serio hartzen ari da.Balaban buru duen NASAko Ames Ikerketa Zentroko ingeniari eta zientzialari talde batekin batera, teknologia lehen aldiz probatzen ari da.
Abenduaren amaieran, Bercovici laborategiko taldeak garatutako sistema bat Nazioarteko Espazio Estaziora bidaliko da, eta bertan esperimentu batzuk egingo dira astronautei espazioan lenteak fabrikatu eta sendatu ahal izateko.Horren aurretik, asteburu honetan esperimentuak egingo dira Floridan, mikrograbitatepean kalitate handiko lenteak ekoizteko bideragarritasuna probatzeko, likido flotagarririk behar izan gabe.
Fluid Telescope Experiment (FLUTE) grabitate murriztuko hegazkin batean egin zen; hegazkin honen eserleku guztiak kendu ziren astronautak trebatzeko eta grabitate zeroko eszenak filmetan filmatzeko.Antiparabola-igoeran eta gero jaisten den moduan maniobratuz, mikrograbitate libreko baldintzak sortzen dira denbora laburrean hegazkinean.«Arrazoi onarengatik oka-kota deitzen zaio», esan zuen Berkovicek irribarrez.Erorketa askeak 20 segundo inguru irauten du, eta horietan hegazkinaren grabitatea zerotik gertu dago.Tarte horretan, ikertzaileak lente likido bat egiten saiatuko dira eta neurketak egiten saiatuko dira lentearen kalitatea nahikoa ona dela frogatzeko, orduan hegazkina zuzen bihurtzen da, grabitatea guztiz berreskuratzen da eta lentea putzu bihurtzen da.
Esperimentua ostegunean eta ostiralean bi hegaldi egiteko aurreikusita dago, bakoitza 30 paraboltekin.Bercovici eta laborategiko taldeko kide gehienak, Elgarisi eta Luria barne, eta Massachusettseko Teknologia Institutuko Frumkin izango dira bertan.
Technion laborategira egindako bisitan, zirrara izugarria izan zen.Lurrean kartoizko 60 kaxa daude, eta esperimentuetarako norberak egindako 60 kit txiki daude.Luria azken eta azken orduko hobekuntzak egiten ari da lenteen errendimendua neurtzeko garatu zuen sistema esperimental informatikoan.
Aldi berean, taldea momentu kritikoen aurretik kronometratzeko ariketak egiten ari da.Talde bat han gelditu zen kronometro batekin, eta besteek 20 segundo izan zituzten jaurtiketa egiteko.Hegazkinean bertan, baldintzak are okerragoak izango dira, batez ere, grabitate handiagoan hainbat erorketa libre eta gorantz igo ondoren.
Ez da Technion taldea bakarrik hunkituta dagoena.Barabanek, NASAko Flute Experiment-eko ikertzaile nagusiak, Haaretz-i esan dionez, "fluidoak moldatzeko metodoak hamarnaka edo ehunka metroko irekiera duten teleskopio espazial indartsuak sor ditzake.Adibidez, halako teleskopioek zuzenean beha ditzakete beste izar batzuen ingurua.Planetak, bere atmosferaren bereizmen handiko azterketa errazten du, eta eskala handiko gainazaleko ezaugarriak ere identifikatu ditzake.Metodo honek beste aplikazio espazialak ere ekar ditzake, hala nola kalitate handiko osagai optikoak energia biltzeko eta transmititzeko, tresna zientifikoak eta ekipamendu medikoa Espazioko fabrikazioa; beraz, sortzen ari den espazioko ekonomian paper garrantzitsua betetzen du.
Hegazkinera igo eta bere bizitzako abenturari ekin baino pixka bat lehenago, Berkovicek pausatu egin zuen une batez harrituta."Neure buruari galdetzen diot zergatik inork ez zuen hau pentsatu aurretik", esan zuen.«Konferentzia batera joaten naizen bakoitzean, beldur naiz norbait altxatuko den eta esango duen Errusiako ikertzaile batzuek duela 60 urte hori egin zutela.Azken finean, hain metodo sinplea da».
Argitalpenaren ordua: 2021-12-21