Pwofesè Moran Bercovici ak Doktè Valeri Frumkin te devlope teknoloji bon mache pou fabrike lantiy optik, epi li posib pou pwodwi linèt pou anpil peyi devlope kote linèt yo pa disponib.Kounye a, NASA di li ka itilize pou fè teleskòp espas
Syans anjeneral avanse nan ti etap.Yo ajoute yon ti enfòmasyon nan chak nouvo eksperyans.Li ra ke yon senp lide ki parèt nan sèvo a nan yon syantis mennen nan yon gwo zouti san yo pa itilize okenn teknoloji.Men, sa a se sa ki te rive de enjenyè Izraelyen ki te devlope yon nouvo metòd pou fabrike lantiy optik.
Sistèm nan senp, bon mache ak egzat, epi li ka gen yon gwo enpak sou jiska yon tyè nan popilasyon mondyal la.Li ka tou chanje figi rechèch espas.Yo nan lòd yo konsepsyon li, chèchè yo sèlman bezwen yon tablo blan, yon makè, yon gonm ak yon ti chans.
Pwofesè Moran Bercovici ak Dr Valeri Frumkin nan Depatman Jeni Mekanik nan Technion-Izraèl Enstiti Teknoloji nan Haifa espesyalize nan mekanik likid, pa optik.Men, yon ane edmi de sa, nan World Laureate Forum nan Shanghai, Berkovic te rive chita ak David Ziberman, yon ekonomis Izraelyen.
Zilberman se yon ganyan Wolf Prize, e kounye a nan University of California, Berkeley, li te pale sou rechèch li nan peyi devlope yo.Bercovici te dekri eksperyans likid li a.Lè sa a, Ziberman te poze yon kesyon ki senp: "Èske ou ka itilize sa a pou fè linèt?"
"Lè ou panse ak peyi devlope yo, anjeneral ou panse ak malarya, lagè, grangou," Berkovic te di.“Men, Ziberman te di yon bagay mwen pa konnen ditou-2.5 milya moun nan mond lan bezwen linèt men pa ka jwenn yo.Sa a se yon nimewo etonan."
Bercovici te retounen lakay li e li te jwenn ke yon rapò ki soti nan Forum Ekonomik Mondyal la konfime nimewo sa a.Malgre ke li sèlman koute kèk dola pou fè yon senp pè linèt, bon mache linèt sont ni fabriqués ni vann nan pifò pati nan mond lan.
Enpak la se gwo, sòti nan timoun ki pa ka wè tablo a nan lekòl la rive nan granmoun ki gen vizyon deteryore anpil ke yo pèdi travay yo.Anplis de sa ki afekte kalite lavi moun yo, yo estime pri ekonomi mondyal la ki rive jiska 3 milya dola pa ane.
Apre konvèsasyon an, Berkovic pa t 'kapab dòmi nan mitan lannwit.Lè li te rive nan Technion, li te diskite sou pwoblèm sa a ak Frumkin, ki te yon chèchè post-doktora nan laboratwa li nan epòk la.
"Nou te trase yon piki sou whiteboard la epi gade li," li te sonje."Nou konnen enstenktif ke nou pa ka kreye fòm sa a ak teknoloji kontwòl likid nou an, epi nou vle chèche konnen poukisa."
Fòm esferik la se baz optik paske lantiy la fèt ak yo.Nan teyori, Bercovici ak Frumkin te konnen ke yo te kapab fè yon bòl wonn nan yon polymère (yon likid ki te solidifye) pou fè yon lantiy.Men, likid ka sèlman rete esferik nan ti komèsan.Lè yo pi gwo, gravite pral kraze yo nan flak dlo.
"Se konsa, sa nou dwe fè se debarase m de gravite," Bercovici eksplike.Epi se egzakteman sa li menm ak Frumkin te fè.Apre etidye whiteboard yo, Frumkin te vini ak yon lide trè senp, men li pa klè poukisa pa gen moun ki te panse a li anvan-si lantiy la mete nan yon chanm likid, efè gravite a ka elimine.Tout sa ou dwe fè se asire w ke likid la nan chanm lan (ki rele likid la flotan) gen menm dansite ak polymère ki soti nan ki lantiy la te fè, ak Lè sa a, polymère a pral flote.
Yon lòt bagay enpòtan se sèvi ak de likid ki pa melanje, ki vle di yo pa pral melanje youn ak lòt, tankou lwil oliv ak dlo."Pifò polymère yo plis tankou lwil, kidonk likid nou an 'singular' se dlo," Bercovici te di.
Men, paske dlo a gen yon dansite pi ba pase polymère, dansite li yo dwe ogmante yon ti jan pou polymère a ap flote.Pou sa ka fèt, chèchè yo te itilize tou mwens ekzotik materyèl-sèl, sik oswa gliserin.Bercovici te di ke eleman final la nan pwosesis la se yon ankadreman rijid nan ki polymère yo sou fòm piki pou ke fòm li yo ka kontwole.
Lè polymère a rive nan fòm final li, li geri lè l sèvi avèk radyasyon iltravyolèt epi li vin yon lantiy solid.Pou fè ankadreman an, chèchè yo te itilize yon tiyo dlo egou senp, koupe nan yon bag, oswa yon plat Petri koupe anba a."Nenpòt timoun ka fè yo lakay yo, epi mwen menm ak pitit fi mwen yo te fè kèk nan kay la," Bercovici te di.“Pandan ane yo, nou te fè anpil bagay nan laboratwa a, kèk ladan yo trè konplike, men pa gen dout ke sa a se bagay ki pi senp ak pi fasil nou te fè.Petèt la ki pi enpòtan."
Frumkin te kreye premye piki li nan menm jou a li te panse a solisyon an."Li te voye m 'yon foto sou WhatsApp," Berkovic sonje."An retrospective, sa a se te yon lantiy trè piti ak lèd, men nou te trè kontan."Frumkin te kontinye etidye nouvo envansyon sa a.“Ekwasyon an montre ke yon fwa ou retire gravite, li pa enpòtan si ankadreman an se yon santimèt oswa yon kilomèt;Tou depan de kantite materyèl, w ap toujou jwenn menm fòm.
De chèchè yo te kontinye fè eksperyans ak engredyan sekrè dezyèm jenerasyon an, bokit mop la, epi sèvi ak li pou kreye yon lantiy ki gen yon dyamèt 20 cm ki apwopriye pou teleskòp.Pri a nan lantiy la ogmante eksponansyèlman ak dyamèt la, men ak nouvo metòd sa a, kèlkeswa gwosè, tout sa ou bezwen se bon mache polymère, dlo, sèl (oswa gliserin), ak yon mwazi bag.
Lis engredyan yo make yon gwo chanjman nan metòd fabrikasyon lantiy tradisyonèl yo ki te rete prèske pa chanje pou 300 ane.Nan etap inisyal la nan pwosesis tradisyonèl la, yon plak vè oswa plastik se mekanikman tè.Pou egzanp, lè yo fabrike lantiy spektak, apeprè 80% nan materyèl la gaspiye.Sèvi ak metòd ki fèt pa Bercovici ak Frumkin, olye pou yo fanm k'ap pile materyèl solid, likid yo enjekte nan ankadreman an, pou ke lantiy la ka fabrike nan yon pwosesis konplètman san fatra.Metòd sa a tou pa mande pou polisaj, paske tansyon sifas likid la ka asire yon sifas ki trè lis.
Haaretz te vizite laboratwa Technion a, kote etidyan doktora Mor Elgarisi te demontre pwosesis la.Li enjekte polymère nan yon bag nan yon ti chanm likid, iradyasyon li ak yon lanp UV, epi lonje m 'yon pè gan chirijikal de minit pita.Mwen ak anpil atansyon tranpe men m 'nan dlo a epi rale lantiy la."Sa a, pwosesis la fini," Berkovic rele byen fò.
Lantiy yo se absoliman lis nan manyen la.Sa a se pa sèlman yon santiman subjectif: Bercovici di ke menm san yo pa polisaj, brutality sifas yon lantiy ki fèt ak yon metòd polymère se mwens pase yon nanomèt (yon milya dola nan yon mèt)."Fòs yo nan lanati kreye kalite ekstraòdinè poukont yo, epi yo gratis," li te di.Nan kontras, vè optik poli a 100 nanomèt, pandan y ap miwa yo nan bato NASA a James Webb Space Telescope yo poli a 20 nanomèt.
Men, se pa tout moun ki kwè ke metòd elegant sa a pral sovè dè milya de moun atravè mond lan.Pwofesè Ady Arie nan Lekòl Jeni Elektrik Inivèsite Tel Aviv te fè remake ke metòd Bercovici ak Frumkin mande pou yon mwazi sikilè nan ki enjekte polymère likid, polymère nan tèt li ak yon lanp iltravyolèt.
"Sa yo pa disponib nan vilaj Endyen yo," li te fè remake.Yon lòt pwoblèm ki te soulve pa SPO Precision Optics fondatè ak vis prezidan R&D Niv Adut ak chèf syantis konpayi an Doktè Doron Sturlesi (tou de abitye ak travay Bercovici a) se ke ranplase pwosesis la fanm k'ap pile ak depoze plastik pral fè li difisil pou adapte lantiy la ak la. bezwen.Moun li yo.
Berkovic pa panike."Kritik se yon pati fondamantal nan syans, ak devlopman rapid nou an sou ane ki sot pase a se lajman akòz ekspè pouse nou nan kwen an," li te di.Konsènan posibilite fabrikasyon nan zòn ki lwen, li te ajoute: "Enfrastrikti ki nesesè pou fabrike linèt lè l sèvi avèk metòd tradisyonèl yo gwo;ou bezwen faktori, machin, ak teknisyen, epi nou sèlman bezwen enfrastrikti minimòm lan.”
Bercovici te montre nou de lanp radyasyon iltravyolèt nan laboratwa li a: “Yon sa a soti nan Amazon e li koute $4, ak lòt la se soti nan AliExpress epi li koute $1.70.Si ou pa genyen yo, ou ka toujou sèvi ak Sunshine,” li te eksplike.E polymères?"Yon boutèy 250 ml vann pou $16 sou Amazon.Lantiy an mwayèn mande 5 a 10 ml, kidonk pri polymère a pa yon faktè reyèl tou.
Li te mete aksan sou ke metòd li a pa mande pou itilize mwazi inik pou chak nimewo lantiy, jan kritik yo reklame.Yon mwazi senp apwopriye pou chak nimewo lantiy, li te eksplike: "Diferans lan se kantite polymère enjekte, epi pou fè yon silenn pou linèt yo, tout sa ki nesesè se detire mwazi an yon ti kras."
Bercovici te di ke sèlman yon pati chè nan pwosesis la se automatisation nan piki polymère, ki dwe fè jisteman dapre kantite lantiy ki nesesè yo.
"Rèv nou se gen yon enpak nan peyi a ak mwens resous yo," Bercovici te di.Malgre ke linèt bon mache ka mennen nan ti bouk pòv-byenke sa a pa te fini-plan li a se pi gwo.“Menm jan ak pwovèb pi popilè sa a, mwen pa vle ba yo pwason, mwen vle moutre yo kijan pou yo pwason.Nan fason sa a, moun yo pral kapab fè pwòp linèt yo, "li te di."Èske l ap reyisi?Se sèlman tan ki pral bay repons lan."
Bercovici ak Frumkin te dekri pwosesis sa a nan yon atik apeprè sis mwa de sa nan premye edisyon Flow, yon jounal aplikasyon pou mekanik likid pibliye pa University of Cambridge.Men, ekip la pa gen entansyon rete sou lantiy optik senp.Yon lòt papye ki te pibliye nan magazin Optica kèk semèn de sa te dekri yon nouvo metòd pou fabrike konpozan optik konplèks nan jaden an nan optik fòm gratis.Konpozan optik sa yo pa ni konvèks ni konkav, men yo modle nan yon sifas topografik, ak limyè iradyasyon nan sifas diferan zòn yo reyalize efè a vle.Konpozan sa yo ka jwenn nan linèt miltifokal, kas pilòt, sistèm pwojektè avanse, sistèm reyalite vityèl ak ogmante, ak lòt kote.
Manifakti konpozan fòm gratis lè l sèvi avèk metòd dirab se konplike ak chè paske li difisil pou moulen ak poli sifas yo.Se poutèt sa, eleman sa yo kounye a gen itilizasyon limite."Te gen piblikasyon akademik sou itilizasyon posib nan sifas sa yo, men sa a poko te reflete nan aplikasyon pratik," Bercovici eksplike.Nan nouvo papye sa a, ekip laboratwa ki te dirije pa Elgarisi te montre kijan pou kontwole fòm sifas ki te kreye lè yo enjekte likid polymère pa kontwole fòm ankadreman an.Ka ankadreman an dwe kreye lè l sèvi avèk yon enprimant 3D."Nou pa fè bagay ak yon bokit mop ankò, men li toujou trè senp," Bercovici te di.
Omer Luria, yon enjenyè rechèch nan laboratwa a, fè remake ke nouvo teknoloji sa a ka byen vit pwodui lantiy patikilyèman lis ak tèren inik."Nou espere ke li ka siyifikativman redwi pri a ak tan pwodiksyon konpozan optik konplèks," li te di.
Pwofesè Arie se youn nan editè Optica a, men li pa t patisipe nan revizyon atik la."Sa a se yon trè bon travay," Ali te di nan rechèch la."Pou yo ka pwodwi sifas optik asferik, metòd aktyèl yo itilize mwazi oswa enprime 3D, men tou de metòd yo difisil pou kreye sifas ase lis ak gwo nan yon peryòd tan rezonab."Arie kwè ke nouvo metòd la pral ede kreye libète Pwototip nan eleman fòmèl."Pou pwodiksyon endistriyèl nan gwo kantite pati, li pi bon yo prepare mwazi, men yo nan lòd yo byen vit teste nouvo lide, sa a se yon metòd enteresan ak elegant," li te di.
SPO se youn nan pi gwo konpayi pèp Izrayèl la nan domèn sifas fòm gratis.Dapre Adut ak Sturlesi, nouvo metòd la gen avantaj ak dezavantaj.Yo di ke itilizasyon plastik limite posiblite yo paske yo pa dirab nan tanperati ekstrèm ak kapasite yo pou reyalize ase bon jan kalite nan tout seri koulè a limite.Kòm pou avantaj yo, yo fè remake ke teknoloji a gen potansyèl pou redwi siyifikativman pri pwodiksyon an nan lantiy plastik konplèks, ki yo te itilize nan tout telefòn mobil yo.
Adut ak Sturlesi te ajoute ke ak metòd fabrikasyon tradisyonèl yo, dyamèt lantiy plastik limite paske pi gwo yo, mwens presi yo vin.Yo te di ke, dapre metòd Bercovici a, lantiy manifakti nan likid ka anpeche deformation, ki ka kreye eleman optik trè pwisan-si nan jaden an nan lantiy esferik oswa lantiy gratis-fòm.
Pwojè ki pi inatandi nan ekip Technion te chwazi pou pwodwi yon gwo lantiy.Isit la, tout bagay te kòmanse ak yon konvèsasyon aksidan ak yon kesyon nayif."Se tout sou moun," Berkovic te di.Lè li te mande Berkovic, li te di Doktè Edward Baraban, yon syantifik rechèch NASA, ke li te konnen pwojè li a nan Inivèsite Stanford, epi li te konnen l nan Inivèsite Stanford: "Ou panse ou kapab Èske ou fè yon lantiy konsa pou yon teleskòp espasyèl. ?”
"Li te sonnen tankou yon lide fou," Berkovic sonje, "men li te pwofondman anprint nan lespri mwen."Apre tès laboratwa a te konplete avèk siksè, chèchè Izraelyen yo reyalize ke metòd la te kapab itilize nan Li travay menm jan an nan espas.Apre yo tout, ou ka reyalize kondisyon mikrogravite la san yo pa bezwen likid k ap flote."Mwen rele Edward epi mwen te di l ', li travay!"
Teleskòp espasyal yo gen gwo avantaj sou teleskòp ki baze sou tè paske yo pa afekte pa atmosferik oswa polisyon limyè.Pwoblèm nan pi gwo ak devlopman nan teleskòp espas se ke gwosè yo limite pa gwosè a nan lans la.Sou Latè, teleskòp kounye a gen yon dyamèt ki rive jiska 40 mèt.Teleskòp Espas Hubble a gen yon glas 2.4 mèt dyamèt, alòske Teleskòp James Webb gen yon glas 6.5 mèt dyamèt — li te pran 25 ane syantis yo pou yo reyalize reyalizasyon sa a, ki te koute 9 milya dola ameriken, an pati paske yon sistèm bezwen. devlope ki ka lanse teleskòp la nan yon pozisyon ki plwaye ak Lè sa a, otomatikman louvri li nan espas.
Nan lòt men an, likid se deja nan yon eta "pliye".Pou egzanp, ou ka ranpli transmetè a ak metal likid, ajoute yon mekanis piki ak bag ekspansyon, ak Lè sa a, fè yon glas nan espas."Sa a se yon ilizyon," Berkovic admèt."Manman m 'mande m', 'Kilè w ap pare?Mwen te di l ',' Petèt nan apeprè 20 ane.Li te di ke li pa t gen tan pou l tann."
Si rèv sa a rive vre, li ka chanje avni rechèch espas.Jodi a, Berkovic fè remake ke moun pa gen kapasite pou yo obsève dirèkteman ègzoplanèt-planèt deyò sistèm solè a, paske fè sa mande pou yon teleskòp Latè 10 fwa pi gwo pase teleskòp ki egziste deja-ki se konplètman enposib ak teknoloji ki egziste deja.
Nan lòt men an, Bercovici te ajoute ke Falcon Heavy a, kounye a pi gwo lans espas SpaceX la, ka pote 20 mèt kib likid.Li te eksplike ke nan teyori, Falcon Heavy ta ka itilize pou lanse yon likid nan yon pwen orbital, kote likid la ta ka itilize pou fè yon glas 75-mèt dyamèt—sifas sifas la ak limyè kolekte ta 100 fwa pi gwo pase lèt la. .Teleskòp James Webb.
Sa a se yon rèv, epi li pral pran anpil tan pou reyalize li.Men, NASA ap pran li oserye.Ansanm ak yon ekip enjenyè ak syantis ki soti nan Ames Research Center NASA a, ki te dirije pa Balaban, teknoloji a ap eseye pou premye fwa.
Nan fen Desanm, yo pral voye yon sistèm ekip laboratwa Bercovici devlope nan Estasyon Espas Entènasyonal la, kote yo pral fè yon seri eksperyans pou pèmèt astwonòt yo fabrike ak geri lantiy nan espas.Anvan sa, eksperyans yo pral fèt nan Laflorid wikenn sa a pou teste posiblite pou pwodui lantiy bon jan kalite anba mikwogravite san yo pa bezwen okenn likid k ap flote.
Eksperyans Teleskòp Fluid (FLUTE) te fèt sou yon avyon gravite redwi-tout chèz avyon sa a te retire pou fòmasyon astwonòt ak tire sèn gravite zewo nan sinema.Pa manevwe nan fòm lan nan yon antiparabola ki monte ak Lè sa a, tonbe lib-mikrogravite kondisyon yo kreye nan avyon an pou yon kout peryòd de tan.Berkovic te di ak yon souri: "Yo rele sa yon 'komèt vomi' pou yon bon rezon.Tonbe a gratis dire pou apeprè 20 segonn, nan ki gravite a nan avyon an se fèmen nan zewo.Pandan peryòd sa a, chèchè yo pral eseye fè yon lantiy likid epi fè mezi pou pwouve ke bon jan kalite a nan lantiy la bon ase, Lè sa a, avyon an vin dwat, gravite a konplètman restore, ak lantiy la vin tounen yon ti mas dlo.
Eksperyans lan pwograme pou de vòl nan Jedi ak Vandredi, yo chak ak 30 parabòl.Bercovici ak pifò manm ekip laboratwa a, ki gen ladan Elgarisi ak Luria, ak Frumkin nan Massachusetts Institute of Technology pral prezan.
Pandan vizit mwen nan laboratwa Technion, eksitasyon an te akablan.Gen 60 bwat katon sou planche a, ki gen 60 ti twous pwòp tèt ou fè pou eksperyans.Luria ap fè amelyorasyon final ak dènye minit nan sistèm eksperimantal enfòmatik li devlope pou mezire pèfòmans lantiy la.
An menm tan an, ekip la ap fè egzèsis distribisyon anvan moman kritik yo.Yon ekip te kanpe la ak yon kronomèt, ak lòt yo te gen 20 segonn fè yon piki.Sou avyon an tèt li, kondisyon yo pral menm vin pi mal, espesyalman apre plizyè tonbe gratis ak leve anlè anba gravite ogmante.
Se pa sèlman ekip Technion ki eksite.Baraban, chèchè prensipal Eksperyans Flute NASA a, te di Haaretz, “Metòd fòm likid la ka lakòz teleskòp espasyal pwisan ak ouvèti dizèn oswa menm dè santèn de mèt.Pa egzanp, teleskòp sa yo ka dirèkteman obsève anviwònman lòt zetwal yo.Planèt, fasilite analiz segondè-rezolisyon atmosfè li yo, e li ka menm idantifye karakteristik sifas gwo-echèl.Metòd sa a ka mennen tou nan lòt aplikasyon pou espas, tankou konpozan optik bon jan kalite pou rekòlte enèji ak transmisyon, enstriman syantifik, ak ekipman medikal Fabrikasyon espas-kidonk jwe yon wòl enpòtan nan ekonomi espas émergentes la.
Yon ti tan anvan yo monte avyon an ak anbakman nan avanti nan lavi l ', Berkovic pran yon poz pou yon moman nan sipriz."Mwen kontinye mande tèt mwen poukisa pa gen moun ki te panse a sa anvan," li te di."Chak fwa mwen ale nan yon konferans, mwen pè pou yon moun leve kanpe epi di ke kèk chèchè Ris te fè sa 60 ane de sa.Apre yo tout, se yon metòd senp konsa."
Tan poste: Dec-21-2021