Prof.. Moran Bercovici en Dr.. Valeri Frumkin hawwe ûntwikkele goedkeape technology foar it meitsjen fan optyske linzen, en it is mooglik om te produsearje bril foar in protte ûntwikkelingslannen dêr't bril binne net beskikber.No seit NASA dat it kin wurde brûkt om romteteleskopen te meitsjen
Wittenskip giet normaal foarút yn lytse stappen.In lyts stikje ynformaasje wurdt tafoege oan elk nij eksperimint.It is seldsum dat in ienfâldich idee dat ferskynt yn 'e harsens fan in wittenskipper liedt ta in grutte trochbraak sûnder technology te brûken.Mar dit is wat barde mei twa Israelyske yngenieurs dy't in nije metoade ûntwikkele foar it meitsjen fan optyske linzen.
It systeem is ienfâldich, goedkeap en akkuraat, en kin in enoarme ynfloed hawwe op maksimaal ien tredde fan 'e wrâldbefolking.It kin ek it gesicht fan romteûndersyk feroarje.Om it te ûntwerpen hawwe de ûndersikers mar in wyt boerd, in marker, in gum en in bytsje gelok nedich.
Professor Moran Bercovici en Dr Valeri Frumkin fan 'e ôfdieling Mechanical Engineering fan it Technion-Israel Institute of Technology yn Haifa spesjalisearje yn fluidmeganika, net optyk.Mar oardel jier lyn, op it World Laureate Forum yn Shanghai, siet Berkovic tafallich mei David Ziberman, in Israelyske ekonoom.
Zilberman is in Wolf Prize winner, en no oan 'e Universiteit fan Kalifornje, Berkeley, hy fertelde oer syn ûndersyk yn ûntwikkelingslannen.Bercovici beskreau syn floeibere eksperimint.Doe frege Ziberman in ienfâldige fraach: "Kinne jo dit brûke om glêzen te meitsjen?"
"As jo tinke oan ûntwikkelingslannen, tinke jo gewoanlik oan malaria, oarloch, honger," sei Berkovic."Mar Ziberman sei wat ik hielendal net wit - 2,5 miljard minsken yn 'e wrâld hawwe in bril nedich, mar kinne se net krije.Dit is in geweldich nûmer. ”
Bercovici gie werom nei hûs en fûn dat in rapport fan it World Economic Forum dit nûmer befêstige.Hoewol it mar in pear dollar kostet om in ienfâldige bril te meitsjen, wurde goedkeape glêzen yn 'e measte dielen fan' e wrâld net produsearre noch ferkocht.
De ynfloed is enoarm, fariearjend fan bern dy't it boerd net sjen kinne op skoalle oant folwoeksenen waans sicht sa minder wurdt dat se har baan ferlieze.Neist it skea oan 'e leefberens fan minsken, wurde de kosten fan' e wrâldekonomy rûsd op sa heech as US $ 3 trillion yn 't jier.
Nei it petear koe Berkovic nachts net sliepe.Doe't er by Technion oankaam, beprate er dizze kwestje mei Frumkin, dy't doe postdoctoraal ûndersiker yn syn laboratoarium wie.
"Wy tekenen in skot op it whiteboard en seagen it," herinnert er him."Wy witte ynstinktyf dat wy dizze foarm net kinne meitsje mei ús technology foar floeistofkontrôle, en wy wolle útfine wêrom."
De sfearyske foarm is de basis fan optyk, om't de lens fan har is makke.Yn teory wisten Bercovici en Frumkin dat se in rûne koepel meitsje koene fan in polymeer (in floeistof dy't fersterke wie) om in lens te meitsjen.Mar floeistoffen kinne allinnich bliuwe sfearysk yn lytse folumes.As se grutter binne, sil de swiertekrêft se yn puddels squash.
"Dus wat wy moatte dwaan is de swiertekrêft kwytreitsje," ferklearre Bercovici.En dit is krekt wat hy en Frumkin diene.Nei it bestudearjen fan harren whiteboard, Frumkin kaam mei in hiel simpel idee, mar it is net dúdlik wêrom net ien hie tocht oan it foar-as de lens wurdt pleatst yn in floeibere keamer, it effekt fan swiertekrêft kin wurde eliminearre.Alles wat jo hoege te dwaan is om derfoar te soargjen dat de floeistof yn 'e keamer (neamd de driuwende floeistof) deselde tichtens hat as it polymeer wêrfan de lens is makke, en dan sil it polymeer driuwe.
In oar wichtich ding is om twa ûnmisberbere fluids te brûken, wat betsjut dat se net mei elkoar mingje, lykas oalje en wetter."De measte polymeren binne mear as oaljes, dus ús 'singulêre' driuwende floeistof is wetter," sei Bercovici.
Mar om't wetter in legere tichtheid hat as polymearen, moat de tichtheid wat ferhege wurde sadat it polymeer driuwt.Dêrta brûkten de ûndersikers ek minder eksoatyske materialen - sâlt, sûker of glycerine.Bercovici sei dat de lêste komponint fan it proses is in stive frame dêr't polymeer wurdt ynjeksje, sadat syn foarm kin wurde kontrolearre.
As it polymeer syn definitive foarm berikt, wurdt it genêzen mei ultraviolette strieling en wurdt it in fêste lens.Om it ramt te meitsjen, brûkten de ûndersikers in ienfâldige rioelpipe, snij yn in ring, of in petrishaal fan 'e boaiem ôfsnien."Elk bern kin se thús meitsje, en myn dochters en ik hawwe wat thús makke," sei Bercovici."Yn 'e rin fan' e jierren hawwe wy in protte dingen dien yn it laboratoarium, guon binne heul yngewikkeld, mar d'r is gjin twifel dat dit it ienfâldichste en maklikste ding is dat wy dien hawwe.Miskien wol it wichtichste.”
Frumkin makke syn earste skot op deselde dei dat hy tocht oan de oplossing."Hy stjoerde my in foto op WhatsApp," herinnert Berkovic."Yn efterôf wie dit in heul lytse en ûnsjogge lens, mar wy wiene heul bliid."Frumkin bleau dizze nije útfining te studearjen.“De fergeliking lit sjen dat ienris de swiertekrêft fuorthellest, it net makket oft it frame ien sintimeter of ien kilometer is;Ofhinklik fan de hoemannichte materiaal krije jo altyd deselde foarm.”
De twa ûndersikers gongen troch mei it eksperimintearjen mei it geheime yngrediïnt fan de twadde generaasje, de dweilbak, en brûkten dêrmei in lens mei in diameter fan 20 sm dy't geskikt is foar teleskopen.De kosten fan 'e lens ferheegje eksponentiell mei de diameter, mar mei dizze nije metoade, nettsjinsteande grutte, is alles wat jo nedich binne goedkeap polymeer, wetter, sâlt (as glycerine) en in ringfoarm.
De yngrediïntenlist markearret in enoarme ferskowing yn tradisjonele metoaden foar fabrikaazje fan lens dy't hast 300 jier hast net feroare binne bleaun.Yn 'e earste faze fan it tradisjonele proses wurdt in glêzen of plestik plaat meganysk gemalen.Bygelyks, by it meitsjen fan brillenzen wurdt sa'n 80% fan it materiaal fergriemd.Mei de metoade ûntwurpen troch Bercovici en Frumkin, ynstee fan slypjen fan fêste materialen, wurdt floeistof yn it frame ynstutsen, sadat de lens yn in folslein ôffalfrij proses produsearre wurde kin.Dizze metoade hat ek gjin polearjen nedich, om't de oerflakspanning fan 'e floeistof in ekstreem glêd oerflak kin soargje.
Haaretz besocht it laboratoarium fan Technion, dêr't promovendus Mor Elgarisi it proses demonstrearre.Hy ynjeksje polymeer yn in ring yn in lytse floeibere keamer, bestrale it mei in UV-lampe, en joech my twa minuten letter in pear sjirurgyske wanten.Ik doopte myn hân hiel foarsichtich yn it wetter en helle de lens út."Dat is it, de ferwurking is foarby," rôp Berkovic.
De linzen binne absolút glêd oan te raken.Dit is net allinich in subjektyf gefoel: Bercovici seit dat sels sûnder polearjen, de oerflakruwheid fan in lens makke mei in polymearmetoade minder is dan ien nanometer (ien miljardste fan in meter)."De natuerkrêften meitsje op har eigen bûtengewoane kwaliteiten, en se binne fergees," sei er.Yn tsjinstelling, optysk glês wurdt gepolijst oant 100 nanometer, wylst de spegels fan NASA syn flaggeskip James Webb Space Telescope binne gepolijst oant 20 nanometer.
Mar net elkenien leaut dat dizze elegante metoade sil wêze de rêder fan miljarden minsken om 'e wrâld.Professor Ady Arie fan 'e School of Electrical Engineering fan' e Universiteit fan Tel Aviv wiisde derop dat Bercovici en Frumkin's metoade in sirkelfoarm fereasket wêryn floeibere polymeer wurdt ynjeksje, it polymeer sels en in ultraviolette lamp.
"Dizze binne net beskikber yn Yndiaanske doarpen," wiisde hy op.In oar probleem dat troch SPO Precision Optics oprjochter en fise-presidint fan R&D Niv Adut en de haadwittenskipper fan it bedriuw Dr Doron Sturlesi (beide bekend mei Bercovici's wurk) is dat it ferfangen fan it slypproses mei plestik castings it dreech meitsje om de lens oan te passen oan de ferlet.Syn minsken.
Berkovic rekke net yn panyk."Krityk is in fûneminteel ûnderdiel fan 'e wittenskip, en ús rappe ûntwikkeling yn it ôfrûne jier is foar in grut part te tankjen oan saakkundigen dy't ús nei de hoeke triuwe," sei er.Oangeande de helberens fan fabrikaazje yn ôfstângebieten foege hy ta: "De ynfrastruktuer dy't nedich is om glêzen te meitsjen mei tradisjonele metoaden is enoarm;jo hawwe fabriken, masines en technici nedich, en wy hawwe allinich de minimale ynfrastruktuer nedich.
Bercovici liet ús twa ultraviolette strielingslampen sjen yn syn laboratoarium: "Dizze is fan Amazon en kostet $ 4, en de oare is fan AliExpress en kostet $ 1,70.As jo se net hawwe, kinne jo Sunshine altyd brûke,” ferklearre hy.Hoe sit it mei polymers?"In flesse fan 250 ml ferkeapet foar $ 16 op Amazon.De gemiddelde lens fereasket 5 oant 10 ml, dus de kosten fan it polymeer binne ek gjin echte faktor.
Hy beklamme dat syn metoade it brûken fan unike mallen foar elke lensnûmer net fereasket, lykas kritisy beweare.In ienfâldige mal is geskikt foar elk linsnûmer, ferklearre hy: "It ferskil is de hoemannichte polymeer dy't ynjeksje is, en om in silinder foar de glêzen te meitsjen, is alles wat nedich is om de mal in bytsje út te strekken."
Bercovici sei dat it ienige djoere diel fan it proses de automatisearring fan polymearynjeksje is, dy't krekt moat wurde dien neffens it oantal fereaske linzen.
"Us dream is om ynfloed te hawwen yn it lân mei de minste boarnen," sei Bercovici.Hoewol't goedkeape glêzen nei earme doarpen brocht wurde kinne - al is dat net klear - is syn plan folle grutter.“Krekt as dat ferneamde sprekwurd, ik wol har gjin fisk jaan, ik wol har leare hoe't se fiskje moatte.Op dizze manier kinne minsken har eigen bril meitsje," sei er.“Sil it slagje?Allinnich de tiid sil it antwurd jaan."
Bercovici en Frumkin beskreau dit proses yn in artikel sawat seis moanne lyn yn 'e earste edysje fan Flow, in tydskrift fan floeistofmeganika-applikaasjes publisearre troch de Universiteit fan Cambridge.Mar it team is net fan doel te bliuwen op ienfâldige optyske linzen.In oar papier publisearre yn Optica tydskrift in pear wike lyn beskreau in nije metoade foar it meitsjen fan komplekse optyske komponinten op it mêd fan frije-form optyk.Dizze optyske komponinten binne net konvex noch konkav, mar wurde foarme yn in topografysk oerflak, en ljocht wurdt bestriele op it oerflak fan ferskate gebieten om it winske effekt te berikken.Dizze komponinten kinne fûn wurde yn multifokale glêzen, pilothelmen, avansearre projektorsystemen, systemen foar firtuele en augmented reality, en oare plakken.
It meitsjen fan frije foarmûnderdielen mei duorsume metoaden is yngewikkeld en djoer, om't it lestich is om har oerflak te slypjen en te poetsjen.Dêrom hawwe dizze komponinten op it stuit beheind gebrûk."D'r binne akademyske publikaasjes west oer it mooglike gebrûk fan sokke oerflakken, mar dit is noch net reflektearre yn praktyske tapassingen," ferklearre Bercovici.Yn dit nije papier liet it laboratoariumteam ûnder lieding fan Elgarisi sjen hoe't jo de oerflakfoarm kinne kontrolearje dy't ûntstien is as polymearflüssigens wurdt ynjeksje troch de foarm fan it frame te kontrolearjen.It frame kin makke wurde mei in 3D-printer."Wy dogge gjin dingen mear mei in dweilbak, mar it is noch altyd hiel ienfâldich," sei Bercovici.
Omer Luria, in ûndersyk yngenieur by it laboratoarium, wiisde út dat dizze nije technology kin fluch produsearje bysûndere glêde linzen mei unyk terrein."Wy hoopje dat it de kosten en produksjetiid fan komplekse optyske komponinten signifikant kin ferminderje," sei er.
Professor Arie is ien fan de redakteuren fan Optica, mar hat net meidien oan de resinsje fan it artikel."Dit is in heul goede baan," sei Ali oer it ûndersyk."Om asferyske optyske oerflakken te produsearjen, brûke hjoeddeistige metoaden mallen as 3D-printsjen, mar beide metoaden binne lestich om genôch glêde en grutte oerflakken te meitsjen binnen in ridlik tiidframe."Arie is fan betinken dat de nije metoade sil helpe meitsje frijheid Prototype fan formele komponinten."Foar yndustriële produksje fan grutte oantallen dielen is it bêste om mallen te meitsjen, mar om nije ideeën fluch te testen, is dit in nijsgjirrige en elegante metoade," sei er.
SPO is ien fan 'e liedende bedriuwen fan Israel op it mêd fan oerflakken mei frije foarm.Neffens Adut en Sturlesi hat de nije metoade foar- en neidielen.Se sizze dat it gebrûk fan plestik mooglikheden beheint om't se by ekstreme temperatueren net duorsum binne en har fermogen om oer it hiele kleurbereik genôch kwaliteit te berikken is beheind.Wat de foardielen oanbelanget, wiisden se op dat de technology it potensjeel hat om de produksjekosten fan komplekse plestik linzen signifikant te ferminderjen, dy't brûkt wurde yn alle mobile tillefoans.
Adut en Sturlesi foege ta dat mei tradisjonele produksjemetoaden de diameter fan plestik linzen beheind is, om't hoe grutter se binne, hoe minder krekt se wurde.Se seine dat, neffens Bercovici's metoade, it produsearjen fan linzen yn flüssigens ferfoarming kin foarkomme, wat heul krêftige optyske komponinten kin meitsje - itsij op it mêd fan sfearyske linzen as linzen mei frije foarm.
It meast ûnferwachte projekt fan it Technion-team wie de kar foar it produsearjen fan in grutte lens.Hjir begûn it allegear mei in tafallich petear en in naïve fraach."It giet allegear oer minsken," sei Berkovic.Doe't er Berkovic frege, fertelde hy Dr Edward Baraban, in NASA-ûndersykswittenskipper, dat hy syn projekt koe oan 'e Stanford University, en hy koe him oan 'e Stanford University: "Jo tinke dat jo kinne. Meitsje jo sa'n lens foar in romteteleskoop ?"
"It klonk as in gek idee," herinnert Berkovic, "mar it wie djip yndrukt yn myn geast."Neidat de laboratoarium test wie mei súkses foltôge, Israelyske ûndersikers realisearre dat de metoade koe wurde brûkt yn It wurket op deselde wize yn romte.Jo kinne ommers dêr mikrogravity-omstannichheden berikke sûnder de needsaak foar driuwende floeistoffen."Ik belle Edward en ik fertelde him, it wurket!"
Romteteleskopen hawwe grutte foardielen boppe grûnteleskopen, om't se net beynfloede wurde troch atmosfear- of ljochtfersmoarging.It grutste probleem mei de ûntwikkeling fan romteteleskopen is dat har grutte wurdt beheind troch de grutte fan 'e lansearder.Op ierde hawwe teleskopen op it stuit in diameter fan oant 40 meter.De Hubble-romteteleskoop hat in spegel fan 2,4 meter yn diameter, wylst de James Webb-teleskoop in spegel fan 6,5 meter hat - it hat wittenskippers 25 jier duorre om dizze prestaasje te berikken, en kostet 9 miljard Amerikaanske dollars, foar in part om't In systeem moat wurde ûntwikkele dy't de teleskoop yn in opfolde posysje lansearje kin en dan automatysk yn 'e romte iepenje.
Oan 'e oare kant is Liquid al yn in "opfolde" steat.Bygelyks, kinne jo folje de stjoerder mei floeiber metaal, foegjen in ynjeksje meganisme en útwreiding ring, en dan meitsje in spegel yn romte."Dit is in yllúzje," joech Berkovic ta."Myn mem frege my: 'Wannear sille jo klear wêze?Ik fertelde har: 'Miskien oer 20 jier.Se sei dat se gjin tiid hie om te wachtsjen.
As dizze dream útkomt, kin it de takomst fan romteûndersyk feroarje.Tsjintwurdich wiisde Berkovic derop dat minsken net de mooglikheid hawwe om eksoplaneten-planeten bûten it sinnestelsel direkt te observearjen, om't dêrfoar in ierdteleskoop nedich is dy't 10 kear grutter is as besteande teleskopen - wat folslein ûnmooglik is mei besteande technology.
Oan 'e oare kant foege Bercovici ta dat de Falcon Heavy, op it stuit de grutste romtestarter SpaceX, 20 kubike meter floeistof kin drage.Hy ferklearre dat yn teory Falcon Heavy koe wurde brûkt om in floeistof nei in orbitaal punt te lansearjen, wêr't de floeistof koe wurde brûkt om in spegel fan 75 meter yn diameter te meitsjen - it oerflak en it sammele ljocht soe 100 kear grutter wêze as de lêste. .James Webb teleskoop.
Dit is in dream, en it sil in lange tiid nimme om it te realisearjen.Mar NASA nimt it serieus.Tegearre mei in team fan yngenieurs en wittenskippers fan NASA's Ames Research Center, ûnder lieding fan Balaban, wurdt de technology foar it earst besocht.
Ein desimber sil in systeem ûntwikkele troch it Bercovici laboratoariumteam wurde stjoerd nei it International Space Station, wêr't in searje eksperiminten sille wurde útfierd om astronauten yn steat te meitsjen om linzen yn 'e romte te meitsjen en te genêzen.Dêrfoar sille dit wykein eksperiminten wurde útfierd yn Florida om de helberens te testen fan it produsearjen fan heechweardige lenzen ûnder mikrogravity sûnder de needsaak fan in floeiende floeistof.
It Fluid Telescope Experiment (FLUTE) waard útfierd op in fleantúch mei fermindere swiertekrêft - alle sitten fan dit fleantúch waarden fuortsmiten foar it oplieden fan astronauten en it sjitten fan nul-swiertekrêft sênes yn films.Troch manoeuvrearjen yn 'e foarm fan in antyparabool-opsteande en dan frij fallende frij-mikrogravity-omstannichheden wurde yn it fleantúch foar in koarte perioade makke."It wurdt om goede reden in 'braakkomeet' neamd," sei Berkovic mei in glimke.De frije fal duorret sa'n 20 sekonden, wêrby't de swiertekrêft fan it fleantúch tichtby nul is.Yn dizze perioade sille de ûndersikers besykje in floeibere lins te meitsjen en mjittingen te meitsjen om te bewizen dat de kwaliteit fan 'e lens goed genôch is, dan wurdt it fleantúch rjocht, de swiertekrêft wurdt folslein restaurearre, en de lens wurdt in puddel.
It eksperimint is pland foar twa flechten op tongersdei en freed, elk mei 30 paraboals.Bercovici en de measte leden fan it laboratoariumteam, ynklusyf Elgarisi en Luria, en Frumkin fan it Massachusetts Institute of Technology sille oanwêzich wêze.
By myn besite oan it Technion-laboratoarium wie de opwining oerweldigjend.Op de flier lizze 60 kartonnen doazen, dy't 60 selsmakke lytse kits foar eksperiminten befetsje.Luria makket lêste en lêste ferbetteringen oan it komputerisearre eksperiminteel systeem dat hy ûntwikkele om lensprestaasjes te mjitten.
Tagelyk fiert it team timing-oefeningen foar krityske mominten.Ien team stie dêr mei in stopwatch, en de oaren hiene 20 sekonden om in skot te meitsjen.Op it fleantúch sels sille de betingsten noch slimmer wêze, benammen nei ferskate frije fallen en opheffen ûnder ferhege swiertekrêft.
It is net allinich it Technion-team dat optein is.Baraban, de haadûndersiker fan NASA's Flute Experiment, fertelde Haaretz, "De metoade foar it foarmjen fan floeistof kin resultearje yn krêftige romteteleskopen mei apertures fan tsientallen of sels hûnderten meters.Sa kinne sokke teleskopen bygelyks direkt de omjouwing fan oare stjerren observearje.Planet, fasilitearret hege-resolúsje analyze fan syn sfear, en kin sels identifisearje grutskalige oerflak funksjes.Dizze metoade kin ek liede ta oare romte-applikaasjes, lykas heechweardige optyske komponinten foar enerzjywinning en oerdracht, wittenskiplike ynstruminten en medyske apparatuer Romteproduksje - en spielet sa in wichtige rol yn 'e opkommende romteekonomy.
Koart foardat hy op it fleantúch stapte en it aventoer fan syn libben begon, stie Berkovic in momint yn ferrassing."Ik freegje mysels hieltyd ôf wêrom gjinien hjir earder oan tocht," sei er.“Elke kear as ik nei in konferinsje gean, bin ik bang dat immen opkomt en seit dat guon Russyske ûndersikers dit 60 jier lyn diene.It is ommers sa'n ienfâldige metoade.”
Post tiid: Desimber 21-2021