თანამედროვე სამყარო ირეკლება მინაში,
რომელიც კაცობრიობის განუყოფელ ნაწილად იქცა.

მარტის ერთ ცივ დღეს კაძუჰიკო აკიბა და მისი კოლეგა ჩიბა-კოგაკუს მინის საწარმოს ეზოში იდგნენ იაპონიაში და თავიანთი უახლესი ქმნილების წარსადგენად ემზადებოდნენ. ორკაპა სატვირთველმა „ჯაკუზის“ ზომის თიხის ქოთანი გამოაგორა და მათ წინ დადგა. კომპანიის ცისფერ ფორმებში გამოწყობილმა აკიბამ და მისმა კოლეგამ დამცავი სათვალეები და ხელთათმანები მოირგეს, უროები აიღეს, მოიქნიეს და ქოთანს კიდეებზე დაარტყეს. დარტყმები მიზანს დიდი ძალით ხვდებოდა, მძიმე კერამიკას ამტვრევდა და ძვირფას შიგთავსს ათავისუფლებდა: მყარი, მბრწყინავი მასალა შუადღის მზეს ირეკლავდა და არქტიკული ყინულივით ლაჟვარდისფრად ბრწყინავდა.

საწარმოს დირექტორმა აკიბამ აღტაცებით გადადგა ნაბიჯი უკან. „კირეი“, თქვა მან. მშვენიერია. ეს მსოფლიოში ერთ-ერთი ყველაზე წმინდა ოპტიკური მინის – E6-ის უახლესი პარტია იყო. ტოკიოს აღმოსავლეთით მდებარე ჩიბა-კოგაკუს საწარმოში 50 წელზე მეტია, რაც მინას ხელნაკეთ თიხის ჭურჭელში ამზადებენ. ეს ტექნოლოგია 1800-იანი წლების დასაწყისიდან იღებს სათავეს, როდესაც ლინზების შვეიცარიელმა მწარმოებელმა პიერ-ლუი გინანმა მდნარი მინის მოსარევად პირველად გამოიყენა კერამიკისგან დამზადებული ხელსაწყოები. შედეგად მიიღო ოპტიკისთვის იდეალური პროდუქტი, ბუშტებისა და მინარევების გარეშე. 1965 წელს იაპონურმა ფირმა Ohara Glass-მა პროცესი დახვეწა თავისი მინარევით და შექმნა E6 – ე.წ. სითბური გაფართოების დაბალი კოეფიციენტის მქონე მინა, რომელიც ახლა ამ კომპანიისთვის მხოლოდ ჩიბა-კოგაკუში მზადდება.

უძველესი მასალის…

Corning-ის მინა ქაღალდივით თხელი და დრეკადია. ამ ინოვაციის წყალობით იქმნება დასაკეცი ტელეფონების ეკრანი და ავტომობილების მრუდი დისპლეი.

ახალი სიცოცხლე

მაღალსიჩქარიანი სტრობოსკოპი სათითის ზომის პოლიმერული მინის ასხლეტით მოძრაობას აფიქსირებს. ლონდონის იმპერიულ კოლეჯში შემუშავებული „მხტუნავი ბიომინა“ ხრტილის აღდგენის უნარზე უნდა გამოცადონ.

თითქმის 800 ლიტრის ტევადობის ერთი ჭურჭლის დამზადებას დაახლოებით ოთხი თვე სჭირდება. თიხის ჭურჭელი ჯერ ხელით უნდა გამოიძერწოს. შემდეგ მუშები მასში სილიციუმის დიოქსიდის, ბორის ოქსიდის, ალუმინის ოქსიდის და სხვა ნივთიერებების ნარევს ასხამენ და ამ ქოთანს 1500 გრადუსამდე აცხელებენ. დნობის პროცესში გათხევადებულ მინას პერიოდულად ურევენ ორ დღეზე მეტი ხნის განმავლობაში, შემდეგ კი ჭურჭელს გასაცივებლად ორი კვირით კონტროლირებადი ტემპერატურის კამერაში ათავსებენ.

თიხის ჭურჭლის გატეხისას მინას გარე ფენა სცილდება და სუფთა მასალა რჩება. ის შეიძლება გადაადნონ და ზუსტი ფორმები მისცენ, რომლებიც ექსტრემალურ ტემპერატურაზეც კი უცვლელი რჩება – ამიტომ ფიგურირებს მის სახელწოდებაში „სითბური გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი“. ამ სტაბილურობას გადამწყვეტი მნიშვნელობა აქვს დიდი ტელესკოპებისთვის მინის სარკეების შესაქმნელად.

ასეთი ძალიან ძვირადღირებული ინსტრუმენტების ბაზარი, რომლებიც ასტრონომებს კოსმოსის სიღრმეების დანახვის საშუალებას აძლევს, პატარაა. იმდენად პატარა, რომ უკანასკნელი 42 წლის განმავლობაში წარმოებული ყველა E6 ერთ მყიდველს გადაეცა. უზარმაზარი რაოდენობა – 122 ტონა – განკუთვნილია პროექტისთვის, რომელიც წარმატების შემთხვევაში შეცვლის ჩვენს წარმოდგენას სამყაროს შესახებ.

E6 მინის ინოვაციის მხოლოდ ერთი მაგალითია. ფაქტობრივად, ტექნოლოგიური და სამრეწველო თვალსაზრისით მინა გასული 50 წლის განმავლობაში უფრო მეტად განვითარდა, ვიდრე წინა ათასწლეულში, რის გამოც გაერომ 2022 წელს ის 100%-ით გადამუშავებად იმ მასალად აღიარა, რომელიც დიდი ალბათობით დაეხმარება ქვეყნებს მდგრადი განვითარების მიზნების მიღწევაში 2030 წლისთვის.

მარტივად რომ ვთქვათ, ჩვენ მინის ახალ ეპოქაში შევაბიჯეთ, სადაც მეცნიერები ამ უძველეს მასალას ჩვენი ცხოვრების რადიკალური გაუმჯობესებისთვის გამოიყენებენ.

ქარხანაში აკიბა მაფრთხილებს, რომ ახალგაშიშვლებულ მინას არ შევეხო, რადგან მისი ზედაპირი პაწაწინა ნამსხვრევებით არის დაფარული. მზის ჩასვლისას მინას ფერები ეცვლება – ჯერ ტოპაზის, შემდეგ კი აკვამარინისა თუ ვერცხლის ფერებად ციმციმებს და მეც მონუსხული შევცქერი ამ ტრანსფორმაციას.

ინტერნეტში ხშირად შეგხვდებათ კადრები, რომლებშიც ასახულია ახალფეხადგმული ბავშვებისთვის პირველი სათვალის მორგების მომენტი. თითოეულ ვიდეოში ჩანს, რომ ბავშვი ჯერ ტირის ან დაბნეულია, შემდეგ კი გაფართოებული თვალებით და გაოცებული შესცქერის მშობლებს, რადგან პირველად ხედავს მათ მკაფიოდ. მეც ჩემი ბავშვობა და პირველი სათვალით გამოწვეული შთაბეჭდილება გამახსენდა. ყველაფერი კი 700 წლის წინ შემუშავებული ტექნოლოგიის დამსახურებაა, რომელსაც მას შემდეგ მილიარდობით ადამიანი იყენებს.

სათვალე თანამედროვე ცხოვრების ისეთი ჩვეულებრივი ატრიბუტი გახდა, რომ ჩვენ თითქმის დაგვავიწყდა, რა გავლენა მოახდინა ოპტიკური ლინზების გამოგონებამ ცივილიზაციაზე. იგივე შეიძლება ითქვას თითქმის ყველაფერზე, სადაც მინამ მნიშვნელოვნად შეცვალა ადამიანის გამოცდილება. შეეცადეთ წარმოიდგინოთ ცხოვრება ბოთლებისა და საცხობი ჭურჭლის, სარკეებისა და ფანჯრების, ნათურების და ტელევიზორების გარეშე. თუ ამ სტატიას მობილურ ტელეფონში კითხულობთ, ეს იმას ნიშნავს, რომ მინის სენსორულ ეკრანს თითით შეეხეთ და ეს სიტყვები მინის ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელებით გადაცემული მონაცემების წყალობით გამოჩნდა.

ადამიანები სულ უფრო აქტიურად იყენებდნენ მინას მას შემდეგ, რაც დაახლოებით 4500 წლის წინ მისი დამზადება ისწავლეს. ზუსტად არ არის ცნობილი, სად შეიქმნა პირველი მინა, თუმცა ერთ-ერთი უძველესი მინის მძივები და სხვა სამშვენისები მესოპოტამიაშია აღმოჩენილი. ისტორიკოსების ვარაუდით, პირველი მინა შეიძლება კერამიკის ან ლითონის წარმოების მეორადი პროდუქტი ყოფილიყო. როგორც არ უნდა იყოს, ადამიანები მალევე მიხვდნენ, როგორ უნდა ემართათ ეს პროცესი. ამას ადასტურებს დღევანდელი ერაყის ტერიტორიაზე ნაპოვნი ბაბილონური თიხის ფირფიტა, რომელზეც ლურსმული დამწერლობით მინის დამზადების ჩვენთვის ცნობილი ერთ-ერთი უძველესი რეცეპტია შემონახული. ისიც კი მითითებულია, როგორ უნდა შეიფეროს მინა წითლად.

თითქმის ყველა მინის – ძველის თუ თანამედროვისა – ძირითადი შემადგენლობა მსგავსია და შეიცავს სილიციუმის დიოქსიდს (მთავარი ინგრედიენტი), ნატრიუმის კარბონატს (დნობის წერტილის შესამცირებლად) და კირქვას (სტაბილიზაციისთვის). თუმცა ამ ბუნებრივი ინგრედიენტების ერთობლიობით ერთგვარი „ბუნების შეცდომა“ იქმნება და სწორედ ეს ანიჭებს მინას განსაკუთრებულობას. როდესაც მისი ძირითადი ინგრედიენტები დაახლოებით 1000 გრადუსამდე ცხელდება და შემდეგ ცივდება, ამ ნარევის ატომები ბუნებრივად მიდრეკილია, შექმნას ყინულის ან ალმასის კრისტალური მესრის მსგავსი სტრუქტურა. თუმცა, ამის ნაცვლად ატომები აღმოჩნდება შემთხვევითი კონფიგურაციის ხაფანგში და ქმნის ერთგვარ სტრუქტურას მყარსა და თხევადს შორის, რომლის ფორმის შეცვლა შესაძლებელია მის გაცივებამდე და გამყარებამდე. მიღებულ შედეგს ამორფული სხეული ეწოდება.

სწორედ ეს მოუწესრიგებელი მოლეკულური სტრუქტურა ანიჭებს მინას სუპერძალას: ქამელეონის მსგავს ადაპტაციის უნარს. ვინაიდან მის ატომებს არ სჭირდება ჩაკეტვა კონკრეტულ სტრუქტურაში, მაღალ ტემპერატურაზე ამ სტრუქტურამ შეიძლება შეითვისოს ქიმიური ნაერთების ფართო სპექტრი. ასეთ დანამატებს შეუძლია განაპირობონ ფერი, დრეკადობა, მეტი თბორეზისტენტობა და სიმტკიცე, ასევე სხვა სასურველი მახასიათებლები.

„მინის შემადგენლობა განუსაზღვრელია. შეგიძლიათ მუდმივად ცვალოთ მისი თვისებები“, – ამბობს ესპანეთის სამეცნიერო კვლევების უმაღლესი საბჭოს პროფესორი და მინის საერთაშორისო კომისიის ყოფილი პრეზიდენტი ალისია დურანი, რომელიც გაეროსთან თანამშრომლობდა ახალი მინის ხანის (ამ ტერმინს დურანი ხშირად იყენებს) მხარდასაჭერად.

„მინის მთავარი თვისება იმაში მდგომარეობს, რომ შეიძლება მისი დამზადება და გადამუშავება, დაბადება და ხელახლა დაბადება – იმავე ან სხვა დანიშნულებით – დაუსრულებლად. და ეს არის მდგრადობის საფუძველი“, – ამბობს იგი.

მეცნიერებისთვის ეს უსასრულო ექსპერიმენტირების შესაძლებლობას ქმნის. ამას წინათ Corning-ის (მინის და კერამიკის წარმოების საერთაშორისო კომპანიაში, რომელიც ნიუ-იორკის შტატის ჩრდილოეთში მდებარეობს) საინჟინრო და მასალების გადამუშავების ლაბორატორიაში „საცდელ სამზარეულოს“ ვეწვიე. სითბოს ამრეკლი კოსტიუმებით და სახის დამცავი ნიღბებით აღჭურვილი ტექნიკოსები ფოლადისგან დამზადებული ცეცხლის საჩხრეკებით და მარწუხებით ღუმლიდან სითეთრემდე გავარვარებულ გამდნარი მინით სავსე თასს იღებდნენ და ფრთხილად ასხამდნენ ერთ-ერთ საცდელ ვარიანტს ათასობით ახალი ფორმულიდან, რომლებსაც აქ რეგულარულად ცდიან.

მიუხედავად იმისა, რომ Corning-ში მიმდინარე სამუშაოების დიდი ნაწილი გასაიდუმლოებულია, მრავალი მკვლევარი აზიარებს თავის მომავალ მიზნებს. მაგალითად, ავიღოთ ბიოაქტიური მინა: 1969 წელს ფლორიდის უნივერსიტეტის პროფესორმა აღმოაჩინა, რომ თუ სილიციუმის ნაწილს კალციუმით ჩაანაცვლებთ, შეიძლება შექმნათ მინის გრანულები ან ფხვნილი, რომელიც მიემაგრება დამსხვრეულ ძვლებს და დააჩქარებს შეხორცებას.

ამ აღმოჩენის შედეგად ბიომინა ძვლის ინფექციებისა და რბილი ქსოვილების ჭრილობების პოტენციურ სამკურნალო საშუალებად მოიაზრება, ამბობს ლონდონის იმპერიული კოლეჯის მასალათმცოდნე ჯულიენ ჯონსი, რომელიც 25 წელია შეისწავლის ბიომინას. თუ ეს მეთოდი იმუშავებს, შეიძლება მედიცინის წინაშე მდგარი ერთ-ერთი ყველაზე აქტუალური პრობლემა გადაიჭრას, რადგან სულ უფრო მეტი პათოგენი ხდება ანტიბიოტიკების მიმართ რეზისტენტული. ჯონსმა პირველმა შექმნა 3D პრინტერით მიღებული რეზინისებრი ელასტიკური პოლიმერული მინა ხრტილის აღსადგენად. „ართრიტით დაავადებული ხანდაზმული პაციენტებისთვის ეს არის ხრტილის რეგენერაციის წმინდა გრაალი“, – ამბობს იგი.

ლიჰაის უნივერსიტეტის ფუნქციური მასალებისა და მოწყობილობების ინსტიტუტის ხელმძღვანელის, ჰიმანშუ ჯაინის აზრით, მინა გადამწყვეტ როლს ითამაშებს განახლებადი ენერგიის სფეროში. ის უკვე საკვანძო მასალაა მზის პანელებისა და ქარის ტურბინების მინაბოჭკოვანი ფრთებისთვის. რატომ არ შეიძლება შევქმნათ ისეთი ფანჯრები, რომლებიც მზის ენერგიას ელექტროენერგიად გარდაქმნის? – კითხულობს ჯაინი. ის სხვა ინოვაციებსაც პროგნოზირებს: მინის გრანულები სასუქისთვის, რომლებიც გამოაფრქვევენ საკვებ ნივთიერებებს და, ასევე, მინის კომპიუტერული ჩიპები, რომლებიც ინფორმაციის დასამუშავებლად ელექტრული სიგნალების ნაცვლად სინათლეს გამოიყენებენ.

მინის გამოყენების ერთ-ერთი ყველაზე საკამათო ტექნოლოგია ეკუთვნის ჩრდილო-დასავლეთ წყნარი ოკეანის ეროვნულ ლაბორატორიას (ვაშინგტონის შტატი), რომლის გუნდის მიზანია, მოიძიოს გზა 212 მილიონი ლიტრი რადიაქტიური ნარჩენის შესაკავებლად, რომელიც ჯერ კიდევ არსებობს ჰენფორდის ობიექტზე – ქარხანაში, რომელიც პლუტონიუმს ამუშავებდა „მანჰეტენის პროექტისთვის“ და ცივი ომის დროს.

ამ პრობლემის გადასაჭრელად ჯგუფმა შექმნა სხვადასხვა ტიპის მინა სხვადასხვა ტიპის რადიაქტიური დამაბინძურებლის შესანახად. ვიტრიფიცირებული, მინად გარდაქმნილი ნარჩენების სასიცოცხლო პერიოდი აღემატება ტოქსიკურ ნივთიერებათა უმეტესობის რადიაქტიური ნახევარდაშლის პერიოდს, თუმცა გრძელდება დისკუსიები იმასთან დაკავშირებით, თუ სად შეიძლება მათი უსაფრთხოდ შენახვა. ჩვენი საუბრის შემდეგ ჯგუფი, რომელიც ვიტრიფიკაციის პროცესს მეთვალყურეობს, შემპირდა, რომ ფოსტით გამომიგზავნიდნენ არარადიაქტიური მასალისგან დამზადებულ საცდელი მინის პატარა ნაჭერს, რათა ეჩვენებინათ, როგორ სახეს შეიძენდა შესანახი ნარჩენები. როდესაც ამანათი მოვიდა, ჭვარტლისფერი, დაახლოებით ბანქოს ზომის ნაჭერი ამოვიღე. სილამაზით E6-ს არ ჰგავდა, მაგრამ ფიქრი იმაზე, რომ ეკოლოგიური კატასტროფის აცილებაში წვლილის შეტანა შეეძლო, მას სხვა მიმზიდველობას ანიჭებდა.

ახალი თაობის მინის ვარიაციებიდან ყველაზე მეტად სწორედ E6-მა მომხიბლა და მიბიძგა, ჩიბა-კოგაკუს საწარმო მენახა. როდესაც თიხის ჭურჭელი დაამტვრიეს და E6-ის ნაჭერი ამოიღეს, ტექნიკოსებმა ის ფეხსაცმლის ყუთის ზომის ბლოკებად დაჭრეს სარჩილავი ლამპის გამოყენებით, შემდეგ მას შეფუთავდნენ და არიზონის შტატში, ტუსონში, ფეხბურთის მოედნის ქვეშ მდებარე ლაბორატორიაში გაგზავნიდნენ.

იქ E6-ის ერთადერთი მომხმარებელი, ასტრონომი როჯერ ანხელი მას მსოფლიოს ყველაზე დიდი ტელესკოპის სარკეების ასაწყობად გამოიყენებს. „მაგელანის გიგანტური ტელესკოპი“ მეცნიერებს საშუალებას მისცემს, დააკვირდნენ კოსმოსის იმ დეტალებს, რომლებიც აქამდე არასდროს უნახავთ, როდესაც ჩილეში, ატაკამის უდაბნოში, ტელესკოპის აგებას დაასრულებენ.

მაგელანის გიგანტური ტელესკოპის უნარი – დაინახოს უფრო მეტი, ვიდრე ნებისმიერმა წინამორბედმა ტელესკოპმა, მისი უზარმაზარი სარკეების დამსახურებაა, რომელთაგან თითოეულის დიამეტრი 8,4 მეტრია – დაახლოებით ჩოგბურთის კორტის სიგანის. სარკეები ამრეკლავი ტელესკოპის ოპტიკური სიმძლავრის გასაღებია. რაც უფრო დიდია სარკე, მით მეტი სინათლის შეკრება შეუძლია შორეული ვარსკვლავიდან თუ პლანეტიდან.

ასტრონომები დიდი ხანია აწყდებიან დიდი სარკეების ჩამოსხმასთან დაკავშირებულ პრობლემებს. დიდი სარკე მძიმე და მოუხერხებელია. ანხელმა ეს პრობლემა ფიჭის ფორმის ყალიბის გამოყენებით გადაჭრა, რამაც მნიშვნელოვნად შეამცირა სარკის წონა და გაზარდა მისი სიმძლავრე და სიმტკიცე. მინის დნობისას ბრუნვის მეთოდის გამოყენება კი სარკეს ოდნავ ჩაზნექილ ფორმას აძლევს და სარკის გაპრიალებისთვის საჭირო დროს ამცირებს.

1980-იან წლებში ანხელი მიხვდა, რომ ასტრონომიაში წინსვლისთვის ტელესკოპის უფრო დიდი სარკეები იქნებოდა საჭირო, მეტი დეტალის დასანახად. თუ სხვა არავინ ამზადებდა ასეთ სარკეებს, მაშინ რატომ არ უნდა დაემზადებინა თვითონ? „იმედს მაძლევს ის ფაქტი, რომ დიდმა მეცნიერებმა, მათ შორის გალილეიმ და ნიუტონმა, თვითონ შექმნეს საკუთარი ტელესკოპები“, – ამბობს იგი.

შარშან ოქტომბერში მედიის სხვა წარმომადგენლებთან ერთად „სარკის ლაბორატორიაში“ მიმიწვიეს, რომელიც გამოქვაბულის მსგავსი ნაგებობაა არიზონის უნივერსიტეტის ფეხბურთის მოედნის აღმოსავლეთ ტრიბუნის ქვეშ. იქ უნდა გვენახა ის მომენტი, როდესაც ღუმელი მაქსიმალურ ტემპერატურამდე გაცხელდებოდა მაგელანის მეშვიდე და უკანასკნელი სარკის ჩამოსასხმელად. რამდენიმე კვირით ადრე, პატარა საცურაო აუზის ზომის წრიულ ღუმელში ჯგუფმა ფრთხილად მოათავსა 18 ტონა E6-ის ათასობით ბლოკი.

ჩამოსხმის შემდეგ მინას ნელა გააცივებენ 85 დღის განმავლობაში, შემდეგ კი ამრეკლავი ზედაპირის მისაღებად ალუმინის ფენის დამატებამდე დაახლოებით ერთი წლის განმავლობაში დაგრუნტავენ და გააპრიალებენ.

83 წლის ანხელი მარტო იდგა და ხელები ზურგს უკან ჰქონდა დაკრეფილი. თითქოს ფიქრებში ჩაძირულიყო თავისი უახლესი ქმნილების დაბადების ცქერისას; შესაძლოა ახალ გამოწვევაზეც ფიქრობდა. მაგელანი მხოლოდ ნაწილია რევოლუციური, შეიძლება ითქვას, უჩვეულო პროექტების სერიისა, სადაც ერთი იდეა მეორეს ასაზრდოებს. ის ფიქრობდა მილიარდობით მზის საჩრდილობელი ქოლგის შექმნაზე, რომლებსაც კოსმოსში გაუშვებდნენ გლობალური დათბობის შესარბილებლად. მას სურს შექმნას დრეკადი სარკეები, რომლებიც ცემენტის დასამზადებლად საჭირო მაღალი ტემპერატურის მიღებას უზრუნველყოფს მზის სინათლის კონცენტრირებით, რაც შეამცირებს ნახშირბადის ემისიას ყველაზე პოპულარული სამშენებლო მასალის დამზადების დროს. ასევე, ანხელი იკვლევს მთვარის სამხრეთ პოლუსზე ობსერვატორიის აგების გზებს. 

თუმცა ეს პროექტები მაგელანის გიგანტურ ტელესკოპთან შედარებით უკანა პლანზე დგას. როდესაც ასტრონომები საბოლოოდ დაიწყებენ მის გამოყენებას ცაზე დასაკვირვებლად (სავარაუდოდ, 2029 წელს), ეს სარკეები შეძლებენ მანამდე არნახული სიზუსტით გაზომონ შორეული პლანეტები, რაც მეცნიერებს საშუალებას მისცემს, დაადგინონ მათი ტემპერატურა და ისეთი აირების შესაძლო არსებობა, როგორებიცაა მეთანი და ჟანგბადი – სიცოცხლის სავარაუდო ნიშნები. „ეს საუკუნის აღმოჩენა იქნება“, – ამბობს ანხელი.

მესმოდა მბრუნავი ღუმლის ბღუილი. წარმოვიდგინე, როგორ გადაიქცევა მის შიგნით E6 უზარმაზარ სარკედ, რომლითაც შეიძლება მსგავს აღმოჩენამდე მივიდეთ. შეგრძნება მქონდა, რომ რაღაც ისტორიულის მომსწრე ვიყავი, რასაც ყველაფრის შეცვლა შეუძლია.

უფროსი სამეცნიერო რედაქტორი ჯეი ბენეტი 2023 წლის ოქტომბრის გამოცემაში ადრეული გალაქტიკების ძიების შესახებ წერდა.

სრული ვერსია იხილეთ ჟურნალის ბეჭდურ ვერსიაში