Текст уведомления здесь

Глядя в небо

Фоторепортаж о том, как создают стекло для телескопов

Оптическое стекло занимает важную нишу в производстве стекол. Без изделий, в которых применяется оптическое стекло, не обходится практически ни одно производство. Телевизионная аппаратура, фотоаппаратура, компьютерная техника и, конечно, телескопы — везде используются элементы с применением оптического стекла.
Добавить в закладки
Комментарии
Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

В отличие от обычного стекла, которое широко применяется в строительстве и в быту, оптическое стекло обладает рядом специфических требований по качеству — высокое пропускание и отсутствие каких-либо посторонних включений, которые могут повлиять на качество изображения.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Процесс производства стекла начинается еще на месторождениях, где добываются исходные материалы для его изготовления. В производстве оптического стекла используется жильный кварц: он проходит переработку и из него получают либо кварцевую крупку, либо кварцевую муку.

Кроме кварцсодержащего сырья, используются и другие материалы: сода (карбонат натрия), углекислые соли (карбонат кальция), мел, карбонат магния, материалы, содержащие оксид алюминия (Al2О3), глинозем и другие компоненты. Исходная смесь этих сырьевых материалов называется шихта. Вот из этой шихты впоследствии и получается стекло.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Варка стекла совершается в горшковых газовых печах периодического действия. «Горшки» объемом в 500 или 700 литров изготовлены из специального огнеупорного материала — шамота.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Горшки с исходными материалами помещают в стекловаренную печь, обогреваемую природным газом. Температура в печи достигает 1550 градусов.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Помимо исходных материалов при варке оптических стекол добавляется так называемый бой — хорошее однородное стекло, оставшееся от переработки ранее полученных стекол. Это помогает уменьшить расход и перейти к безотходному производству.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Когда варка стекла окончена, горшок со стекломассой достают из печи с помощью шаржирного крана. Затем стекловары снимают верхний слой стекломассы (стяжку), который становится холодным, чтобы при отливе стекла все слои были однородные по температуре.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Стекломасса отливается в форму, предварительно разогретую до температуры стекла. Формы бывают разные — квадратные, прямоугольные, сложные.

Высота формы, в которую отливается стекломасса, тоже бывает разной, в зависимости от потребностей заказчика. Обычно это 140—150 мм. Для окон радиационно-биологической защиты, например, необходима толщина еще больше.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

После отлива нельзя оставить остывать стекло на открытом воздухе. В процессе остывания в слоях стекла возникнут напряжения, которые приведут к его самопроизвольному разрушению: оно растрескается и разобьется на небольшие куски.

Чтобы стекло не разрушилось, нужно провести специальную термическую обработку. Стекло отправляют на отжиг — процесс направленного охлаждения, который может занимать две-три недели.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Чтобы достичь определенных оптических показателей (преломление, дисперсия и пр.) и сохранить их навсегда, дополнительно требуется так называемый оптический отжиг, который может занимать месяц и больше.

После отжига заготовка из оптического стекла проходит контроль и отправляется на дальнейшую разделку и подготовку: резку, шлифовку, полировку.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Каждый блок стекла проверяется и проходит оценку оптических характеристик: показателей преломления, дисперсии, пропускания, радиационной устойчивости и других.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Поверхность готовой оптической детали обрабатывается в соответствии с требованиями заказчика.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

В 80-х годах на предприятии Лыткаринского завода создано уникальное по своему техническому оснащению производство по изготовлению крупногабаритных линзовых объективов со световым диаметром до 700 мм и крупногабаритных зеркал диаметром до 4 метров для специальной аппаратуры наблюдения и астрономии.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Для производства крупногабаритных оптических деталей требуется крупногабаритное испытательное оборудование для проверки и контроля качества.

Вакуумная камера для контроля астрономических зеркал на Лыткаринском заводе является одной из крупнейших в мире и достигает 72 метров.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Для астрономических зеркал и других оптических деталей, требующих прочности и термостойкости, необходим стеклокристаллический материал со сверхнизким коэффициентом теплового расширения — ситалл.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Ситаллы получаются путем объемной кристаллизации стекла и состоят из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе.

Стеклокристаллические материалы обладают малой плотностью, высокой механической прочностью, твердостью, жаропрочностью, термической стойкостью и химической устойчивостью.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Съемки из космоса позволяют нам изучать структурные, зональные и глобальные особенности атмосферы, гидросферы, биосферы и ландшафты нашей планеты. Для этого необходимы объективы, созданные на основе особо чистых высокооднородных стекол со специальными свойствами.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

Фото: Евгений Пелевин / Chrdk.

С 1973 года на Лыткаринском заводе оптического стекла было разработано 12 типов космических объективов и создано около 800 единиц. «Рубинар-Гео-100» специально изготовлен для использования на МКС.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Давай зашифруем это!

Документальный фильм о квантовой криптографии

Огромные объемы наших личных данных — сканы документов, личные фотографии, персональные данные — перекочевали из сейфов и ящиков стола в электронные девайсы. А девайсы, в свою очередь, подключены к сети. На какой ключ запереть «цифровой сейф»? Как передать по сети информацию так, чтобы она гарантированно попала только в нужные руки? Этими вопросами занимается криптография.
Добавить в закладки
Комментарии

Режиссер: Анна Шустикова

Оператор: Владимир Кулешов

Монтаж: Дарья Соболева

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Сообразили на троих

Трое человек сыграли в «Тетрис» при помощи интерфейса «мозг-мозг». Так мы научились уже передавать мысли без помощи слов или нет?

В конце сентября на сайте препринтов научных статей arXiv появилась статья ученых из университетов Вашингтона и Карнеги-Меллон, которые создали «первый мультиперсональный неинвазивный интерфейс „мозг-мозг“ для совместного решения проблем» — они объединили мозги трех людей в сеть, и те смогли силой мысли сыграть в «Тетрис». «Чердак» рассказывает, в чем заключается техническое достижение исследователей, и разбирается, можно ли считать, что мы научились передавать друг другу мысли напрямую.
Добавить в закладки
Комментарии

Нынешние интерфейсы «мозг-мозг» — союз технологий нейровизуализации и нейростимуляции. Суть идеи в том, чтобы передавать информацию от мозга одного человека к мозгу другого напрямую, минуя речь. Такой интерфейс считывает нейронные сигналы из мозга отправителя, преобразовывает в цифровой формат и передает получателю, где те снова «переводятся» в активацию нейронов (так что можно говорить, что «мозг-мозг» раскладывается на «мозг-компьютер» и «компьютер-мозг»).

Для этого ученые используют две давно и хорошо изученные технологии — электроэнцефалографию (ЭЭГ), с помощью которой с поверхности головы записывается электрическая активность мозга, и транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС), при которой кору головного мозга неинвазивно стимулируют короткими магнитными импульсами.

Снятие ЭЭГ выглядит, например, вот так. Фото: Baburov / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0
Снятие ЭЭГ выглядит, например, вот так. Фото: Baburov / wikimedia commons / CC BY-SA 4.0

Инструментально схема такая: ЭЭГ измеряет электрическую активность мозга через электроды, закрепленные на голове. Сегодня ученым уже известны некоторые паттерны активности мозга и то, какие именно переживания с ними коррелируют. К примеру, наблюдение за вспышками света с частотой 15 герц заставляет затылочную кору мозга наблюдателя испускать сильный электрический сигнал на той же частоте. Если переключить внимание на световые вспышки на частоте 17 герц, изменится и частота сигналов, которые фиксируются с помощью ЭЭГ. [ ... ]

Читать полностью

Выжимая педаль фотосинтеза

Можем ли мы ускорить главную реакцию биосферы?

Возможно ли сделать фотосинтез чуть более эффективным? Невиданная урожайность и прирост биомассы культурных растений, решение продовольственного кризиса и облегчение производства биотоплива — от перспектив захватывает дух. Недавно молекулярные биологи сделали очередной шаг по этому нелегкому, но столь заманчивому пути.
Добавить в закладки
Комментарии

Гигантские секвойи и пассажиры московского метро, кузнечики на лугу и невидимые глазу амебы в цветущей луже — как бы ни выглядел земной организм, энергия, которую он использует, имеет один первоисточник — солнечный свет. Кванты электромагнитного излучения, падающие на Землю, раскручивают колесо биохимических превращений, запускающих грандиозную машинерию биосферы на нашей планете.

Из этого правила есть, конечно, редкие исключения, например бедные и чудаковатые на вид экосистемы, построенные эволюцией вокруг геотермальных горячих источников, — странные сообщества, живущие, например, рядом с черными курильщиками. Местные бактерии и археи научились синтезировать органическое вещество за счет окислительно-восстановительных реакций, в прямом смысле оседлав горячие струи минеральных растворов, бьющие из-под тонкой океанической коры. Но если закрыть глаза на несколько исключений, то биосферу можно сравнить с водяной мельницей, только роль потока воды на себя здесь берет солнечный свет.

Для того чтобы усваивать лучистую энергию Солнца, живые системы изобрели фотосинтез — целый комплекс сложнейших реакций. Их суть очень проста: с помощью энергии света организм отрывает электроны от какой-нибудь удобной для него молекулы и переносит их на молекулы углекислого газа, восстанавливая их и превращая в молекулы органического вещества, которое потом можно будет опять окислить, получив энергию. Особо преуспели в этом искусстве существа, выбравшие в качестве источника электронов молекулы воды. Оно и не мудрено: в среднем воду на Земле найти гораздо проще, чем какой-нибудь сероводород. Именно этот тип фотосинтеза выбрали предки сегодняшних растений, и с тех пор, в общем-то, жизнь здесь и завертелась.

Центральный узел [ ... ]

Читать полностью