رویاهایی که با تکنولوژی لیزر به حقیقت می‌پیوندند، بسیار شگفت‌آورتر از شلیک دسته‌های نوری سبزرنگی است که در فیلم‌های دیده‌اید، دستاوردهایی که زندگی ما را آسان‌تر از گذشته خواهند کرد.
به گزارش پایگاه خبری تحلیلی فناوری و نوآوری، لیزر ما را به یاد فیلم‌هایی مثل «جنگ ستارگان» و اسلحه‌های عجیب و غریب و توپ‌های لیزری در جنگ بین تمدن‌های مختلف کهکشانی می‌اندازد. شاید هیجان‌انگیز به نظر بیاید اما اگر در گزینه‌هایی که این تکنولوژی در اختیارمان می‌گذارد دقیق شویم توپ‌های لیزری را در همان صحنه‌های حماسی مجموعه فیلم‌های فضایی رها می‌کنیم چون رویاهایی با لیزر به حقیقت می‌پیوندند که بسیار شگفت‌آورتر از شلیک دسته‌های نوری سبزرنگ خواهند بود. آنچه در ادامه می‌خوانید مجموعه‌ای کوچکی از فناوری‌هایی است که به کمک لیزر فراهم شده‌اند و قرار است زندگی ما را آسان‌تر از گذشته کنند.
مسافرت به مریخ در سه روز!
رویای کشف دنیاهای جدید عمری به اندازه تمدن‌های انسانی دارد و چندین دهه است که آدمی موفق شده به ماه، همسایه خود در فضا، سفر کند اما یکی از بزرگ‌ترین مشکلات در سفرهای بین ستاره‌ای سرعت وسیله فضاپیماست. با تکنولوژی امروزی حدود پنج ماه طول می‌کشد تا عده‌ای از کره خاکی حرکت کنند و پا بر سطح مریخ بگذارند.
پژوهشگران ناسا در حال حاضر مشغول کار روی نوعی فناوری لیزری هستند که می‌تواند این فاصله را به 3 روز کاهش دهد. پایه این تکنولوژی نوعی پیشرانه لیزری برای راندن سفینه‌ها به سمت مریخ آن هم در عرض 3 روز است. سیستم نیرومحرکه فوتونی برای حرکت رو به جلو بر پایه حرکت فوتون‌ها (بسته‌های انرژی نور) استوار است. اما به جای فوتون‌های تشعشعات خورشید از لیزرهای زمینی برای حرکت استفاده می‌کند. بر اساس گفته‌های دانشمندان ناسا، این فناوری به‌راحتی و به‌سرعت در دسترس خواهد بود و توسعه آن امکان‌پذیر می‌شود.
به‌تازگی پیشرفت‌هایی در تکنولوژی لیزر به دست آمده است که امکان سفر به مریخ در مدت زمانی بسیار کمتر را از داستان‌پردازی به واقعیت تبدیل می‌کند. فوتون‌ها جرم ندارند اما انرژی و تکانه دارند. وقتی از سطحی بازتاب می‌یابند انرژی جنبشی آن‌ها به نیروی پیشراننده تبدیل می‌شود و با یک بادبان عظیم بازتاب‌دهنده می‌توان آن‌قدر انرژی جنبشی تولید کرد که به حرکت یک فضاپیما سرعت ببخشد. بر اساس محاسبات ناسا، نیرومحرکه فوتونی می‌تواند یک روبات فضانورد 100 کیلوگرمی را در 3 روز به مریخ برساند. سرعت گرفتن به کمک نیروی الکترومغناطیسی تنها به مرز سرعت نور محدود می‌شود در حالی که استفاده از سیستم‌های شیمیایی به فرایندهای شیمیایی محدود می‌شود.
ناسا در حال حاضر مشغول کار روی نوعی سیستم پرتابگر است که برای سفر انسان به مریخ آماده شود. وقتی این سیستم آماده شود امکان سفر فضانوردان به دنیاهایی دورتر از منظومه شمسی هم ممکن می‌شود و با اطمینان می‌توان گفت که در آینده‌ای نزدیک لیزر هم قسمتی از نیروی پیشراننده فضاپیماهای آینده خواهد بود.
اینترنت لیزری
شاید عجیب به نظر برسد اما سرعت اینترنت در سطح ماه 10 برابر سطح زمین است. آزمایشی که به وسیله دانشمندان ام‌آی‌تی و ناسا انجام شده است نشان می‌دهد سرعت اینترنت فضاپیمایی که به دور ماه می‌چرخد در مقایسه با سرعت اینترنت زمین به هیولا شبیه است. این فضاپیما توانسته داده‌ها را به صورت لیزر با سرعت 622 مگابایت در ثانیه به زمین ارسال کند. این مجموعه داده‌ها برابر است با مخابره 100 کانال تلویزیونی با کیفیت اچ‌دی به صورت همزمان! برای مدت حدود یک ماه تیم مهندسان ارتباط دوطرفه اینترنتی را بین زمین و ماه را ایجاد کردند. این قدمی رو به جلو برای اکتشافات فضایی - روباتیک ماه و دیگر سیاره‌ها خواهد بود. این تکنولوژی لیزری امکان کنترل از راه دور روبات‌ها را در برنامه‌های استحصال منابع از سایر کرات فراهم می‌آورد.
پروژه بعدی ناسا Laser Communication Relay Demonstration است که در سال 2017 عملیاتی می‌شود و هدف آن نقل و انتقال داده با سرعت بیش از یک گیگابایت در ثانیه بین زمین و ماهواره‌ای در فاصله نزدیک‌تر از ماه به زمین است. این پروژه قرار است 5 سال به صورت آزمایشی فعالیت کند تا امکان و دقت آن برای پروژه‌های بعدی سنجیده شود.
تشخیص بیماری
اخیرا تکنولوژی جدید لیزری ارائه شده است که راه را برای آنالیز دقیق گازها در تشخیص بیماری‌ها و بررسی غلظت گازهای گلخانه‌ای هموار می‌کند. دانشمندان فیزیک در دانشگاه آدلاید استرلیا لیزر جدیدی ابداع کرده‌اند که تشعشع نوری با قدرت 25 بار بیشتر از لیزرهای مشابه در همان طول موج دارد. این لیزر به گونه‌ای معنادار انرژی بیشتری دارد و در دامنه فرکانسی میان فروسرخ عملکرد بهتری را نسبت به لیزرهای مشابه نشان می‌دهد. با استفاده از یک تکنیک جدید امکان غلبه بر مشکلات قبلی که جلوی تولید میزان کافی انرژی در دامنه میان فروسرخ را می‌گیرد برطرف شده است. لیزر جدید در دامنه فرکانسی یاد شده امکان فعالیت دارد که فرکانس‌های جذب نور بسیاری از گازهای هیدروکربنی را شامل می‌شود.
بررسی این ناحیه از طیف الکترومغناطیسی با انرژی نوری به این معناست که قادر خواهیم بود بسیاری از گازهای هیدروکربنی را با درجه بالایی از حساسیت تشخیص دهیم بنابراین می‌توانیم گازهای موجود در بازدم بیمار را بررسی و آنالیز کنیم. به عنوان مثال، استون در بازدم بیمار مبتلا به دیابت تشخیص داده می‌شود. کاربردهای دیگر این لیزر امکان تشخیص متان و اتان در اتمسفر است که در پدیده گازهای گلخانه‌ای و گرمایش جو بسیار اهمیت دارند. این لیزر جدید به دلیل استفاده از یک فیبر اپتیک کارکرد ساده‌تری نسبت به سایر مدل‌های لیزر دارد، جای کمتری اشغال می‌کند و بنابراین قابلیت حمل بیشتری دارد و از لحاض هزینه ساخت مقرون به صرفه‌تر است. یکی از محدودیت‌ها در امکان تشخیص گازها به کمک لیزر نبود منابع نوری مناسب است که انرژی کافی برای این ناحیه از طیف الکترومغناطیس را فراهم می‌کند.
تحول در چاپ لیزری
تصور کنید که می‌شد کل این مقاله را روی یک تار مو چاپ کرد. نوعی تکنولوژی نانو در فناوری چاپ لیزری انقلابی ایجاد کرده است. این نوآوری امکان چاپ داده‌های سنگین و تصاویر رنگی را در قالب‌های میکروسکوپی فراهم می‌آورد. با استفاده از این تکنولوژی پژوهشگران تصویری رنگی از تابلوی معروف مونا لیزا را در سطحی کوچک‌تر از یک پیکسل چاپ کردند. با استفاده از این فناوری امکان چاپ با رزولوشن 127 هزار دی‌پی‌آی مهیا می‌شود. همچنین با کمک این تکنولوژی نانولیزری می‌توان داده‌ها را به صورتی غیرقابل تشخیص با چشم غیرمسلح ضبط و ثبت کرد که این می‌تواند شامل سریال‌نامبر و بارکدها هم شود و به این ترتیب می‌توان با جعل و کلاهبرداری مبارزه کرد. تکنولوژی جدید چاپ لیزری می‌تواند برای طراحی دکوراسیون در قطعات لوکس اتومبیل، تلفن‌های همراه و موارد مشابه به کار رود.
جراحی دقیق‌تر مغز
تکنولوژی جدیدی بر پایه تصویربرداری لیزری ابداع شده است که می‌تواند جراحی‌های مغز را دقیق‌تر کند. پایه کار تشخیص بهتر بافت مغز و تومور است. تیمی از دانشمندان دانشگاه میشیگان و هاروارد با کار روی این فناوری امکان تشخیص کوچک‌ترین سلول‌های سرطانی را از سلول‌های مغزی ایجاد کرده‌اند. مکانیسم کار بر اساس خاصیت پخش نور به صورت الگویی اختصاصی پس از تابش لیزر به یک سطح است که به این ترتیب ساختار شیمیایی آن سطح قابل تشخیص می‌شود (پخش Raman). این فناوری جدید تصویربرداری که SRC (stimulated Raman scattering) نامیده می‌شود یک نقشه رنگی از بافت مغز ایجاد می‌کند که به پزشکان امکان تشخیص بافت‌های مغز و سلول‌های سرطانی را می‌دهد. با این‌که جراحی مغز پیشرفت‌های زیادی کرده است اما امکان ادامه حیات بیماران در بسیاری از موارد محدود و با مشکلات زیاد همراه است و یکی از مهم‌ترین دلایل آن مطمئن نبودن جراح از برداشتن کامل و موفقیت‌آمیز بافت تومور است.
به عبارت دیگر، باید وسیله‌ای بهتر برای دیدن سلول‌های سرطانی در دسترس پزشک باشد و این روش بسیار امیدوارکننده است. با تقویت 10 هزار برابری سیگنال‌های ضعیف Raman (دانشمند هندی که در دهه 30 میلادی خاصیت پخش نور را که در بالا ازآن یاد شد کشف کرد) می‌توان تصاویر رنگی SRS تهیه کرد که تفاوت‌های سلول‌های سالم و سرطانی مغز را به‌خوبی نشان می‌دهد. تیم پوهشگران توانستند با کمک این تکنولوی 30 تصویر در ثانیه به صورت ویدئویی از بافت‌های مغزی تهیه کنند و با دقت بسیار بالا سلول‌های تومور را تشخیص دهند.
