Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 180

Бюджет Planet Labs по космическим меркам выглядит смешно: она собрала с инвесторов 13 млн долларов и уже отправила за облака два действующих прототипа своих наноспутников (серия Dove, без движителей, шестикилограммовых; сделанные ими снимки иллюстрируют колонку). Осенью планируется ещё одна проба, после чего в декабре на орбиту пойдёт уже вся группировка. Скептики, естественно, имеются — и предвещают «наностартапу» чисто космические трудности: низколетящие ИСЗ без возможности корректировать орбиту, мол, сгорят в атмосфере за год (Planet Labs рассчитывает на несколько лет). Но и тут в игру вступает фактор цены.

Ведь Planet Labs не первая и не единственная, кто работал и работает над системой коммерческого реалтаймового спутникового мониторинга Земли. Одним из первых проектов такого рода стал германский RapidEye, пять аппаратов которого фотографируют нашу планету вот уже пятый год. Однако низкая частота съёмки (раз в сутки) и обычно высокая стоимость техники, помноженные на уровень спроса, привели компанию к банкротству. В том же направлении работает и американская Skybox Imaging, планирующая группировку из десяти (а в перспективе — под три десятка) аппаратов на орбите Земли. Но и здесь ставка — на ИСЗ обычного размера, и расходы соответствующие.

А Planet Labs, похоже, неслучайно назвала свою спутниковую формацию «Flock-1». Вероятно, компания учла возможность раннего выхода ИСЗ из строя и втихую планирует запуск Flock-2, -3 и следующих. Наноспутники такие фокусы позволяют.

К оглавлению

Опубликовано 03 июля 2013

По заказу Агентства перспективных оборонных исследований США (DARPA) в швейцарском Институте микроинженерии при поддержке специалистов Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали первые в мире телескопические контактные линзы.

Линзы используют два независимых оптических пути с возможностью переключения между ними, но сохраняют и способность их одновременного использования. В рабочем прототипе достигнуто увеличение изображения в 2,8 раза. Оно сравнимо с таковым у театральных биноклей, компактных цифровых фотоаппаратов и оптических прицелов небольшой кратности.

Пользователь может в любой момент времени выбрать один из трёх режимов работы линз: обычное изображение, увеличенное или их комбинацию. В последнем случае полупрозрачный фрагмент увеличенной картинки воспринимается как наложенный поверх основного.

Обычное (слева), увеличенное (справа) и смешанное (посередине) изображение при взгляде через телескопические контактные линзы (фото: E. Tremblay, I. Stamenov et al / EPFL, UCSD)

Через центральную часть линзы свет, отражённый от различных объектов, проходит без изменений. Пользователь видит обычную картину окружающего мира, и восприятие расстояния до них остаётся прежним.

Эффект увеличения основан на многократном отражении лучей света, происходящем в призматических и асферических элементах. Они расположены вокруг центральной части и по краю линзы.

Асферическая часть оптической системы нужна для уменьшения габаритов и отклонения хода краевых лучей без влияния на путь центральных, лежащих близко к оптической оси. Такой же принцип используется в объективах фотоаппаратов и компактных биноклей.

Для выбора режима работы линз используются поляризационные фильтры. У прототипа они размещены в модифицированных активных 3D-очках для Smart TV (Samsung SSG-3100GB с электрическим приводом), но возможны и другие технические решения – например, визор шлема с аналогичной способностью менять направление поляризации на заданное.

Очки с поляризационными фильтрами Samsung SSG-3100GB

Телескопические контактные линзы хотя и разрабатывались на деньги DARPA, найдут применение не только в армии. Это удобный инструмент техника (вроде очков часовщика или ювелира) и реальная помощь многим больным. Их создание было нацелено в том числе и на решение весьма актуальной проблемы – снижения остроты зрения у лиц с возрастной макулярной дегенерацией (ВМД).

Это широко распространённое (15 случаев на 1000 по России) хроническое прогрессирующее заболевание с поражением центральной зоны сетчатки (макулы). Оно встречается у людей старше пятидесяти лет, часто протекая бессимптомно на первых стадиях.

Лечение большинства форм ВМД — сложное и редко эффективное. Оно обычно включает в себя как хирургическое вмешательство, так и длительную (порой – пожизненную) медикаментозную терапию.

Страдающие ВМД люди используют различные вспомогательные средства, чтобы рассмотреть мелкий текст и детали предметов. Обычно это увеличительные стёкла, но в тяжёлых случаях поверх стёкол очков устанавливаются линзы с сильным увеличением.

Телескопические очки для слабовидящих (фото: Dr. Randolph Kinkade)

Такие комбинированные очки называют телескопическими, или биоптическими. Пациенты нередко носят их большую часть дня. Они довольно громоздкие, тяжёлые, имеют малое поле зрения и причиняют своим обладателям целый ряд неудобств, затрудняя социальное взаимодействие. Во многих странах в таких очках запрещено водить автомобиль, да и просто в быту человек в них выглядит странно.

В последние годы предпринимались попытки добавить функцию увеличения для интраокулярных линз (ИОЛ), имплантируемых вместо хрусталика, но такой подход не получил широкого клинического распространения.

Созданные телескопические контактные линзы в разы уменьшают габариты вспомогательной оптической системы и устанавливаются без хирургического вмешательства.

С их помощью обеспечивается максимально возможное поле зрения и повышается его острота. Часть лучей, собранных краевой зоной, перенаправляется на неповреждённую область сетчатки, позволяя лучше видеть.

Радует, что среди авторов проекта есть и русские имена. Игорь Стаменов в последние годы занимается разработкой ультракомпактных оптических систем в лаборатории Photonic Systems Integration при университете в Сан-Диего. Благодаря его вкладу были созданы, просчитаны и опробованы различные варианты оптических схем.

До недавнего времени специалисты в области оптики крайне скептически относились к самой идее «уместить бинокль в линзе». Однако подлинное научное достижение и состоит в том, чтобы найти способ решить сложную проблему.

Разумеется, созданный вариант – лишь первый шаг, демонстрация практической возможности изготовления такого оптического устройства. Из недостатков прототипа сильнее всего заметна необычная форма линзы. Она усложняет их изготовление и затрудняет ношение.

Телескопическая контактная линза: а) — вид спереди; b) — вид сзади; c) на макете глаза; d) и e) — за поляризующим фильтром очков в разных режимах (фото: E. Tremblay, I. Stamenov et al / EPFL, UCSD)

Предстоит решить проблему с падением светосилы, сравнительно большой толщиной периферийной части линз и их массой. Сейчас жёсткий и довольно толстый край причиняет дискомфорт, вызывая ощущение инородного тела в глазу. Верхнее веко задевает край линзы при моргании и движении глаз, что приводит к временному размытию изображения.

В своё время схожая проблема была и с обычными контактными линзами. Прошли годы, появились новые материалы и технологии обработки. Современные линзы стали мягкими, лёгкими, «дышащими», и теперь многие просто забывают их снимать, поскольку совершенно не ощущают. Вероятно, серийные образцы телескопических линз пройдут похожий путь доработки.

К оглавлению

Опубликовано 03 июля 2013

Автомобили на электрической тяге продолжают оставаться диковинкой и всё ещё довольно редко встречаются на дорогах даже в тех странах и регионах, где подобные покупки поддерживают на государственном или региональном уровне. Тому, конечно же, есть много причин, начиная от дороговизны батарей и ригидности большинства потенциальных покупателей и заканчивая реальными ограничениями дальности поездки, проблемами с ёмкостью в жарком или же, наоборот, холодном климате.

Серьёзные игроки отрасли стараются сделать всё возможное для того, чтобы уверить общественность в том, что электрические автомобили ждёт большое будущее. «Тесла» разворачивает сеть супербыстрых зарядных станций и на каждой из них в течение пары лет планирует предоставлять услуги по быстрой замене аккумуляторной батареи на свежую всего за 90 секунд (быстрее, чем бак заливается бензином). Nissan пытается обнадёжить своих клиентов, купивших электрический Leaf, и предлагает им дополнительное гарантийное обслуживание по замене потерявших былую ёмкость аккумуляторов (всего за сто долларов в месяц, для наших американских товарищей).