Telescopul

MANAGEMENTUL INOVĂRII

1. Descrierea unei descoperiri / invenții sau inovații:

TELESCOPUL

1. Istoria telescopului:

I. Telescoape Optice:

Telescoape refractatoare:

Telescoape reflectătoare:

II. Telescoape radio.

III. Telescoapele cu infraroșu

IV. Telescopul cu ultraviolete

VI. Telescopul cu raze gama

2. ANALIZA MORFOLOGICĂ:

DVD – ul PORTABIL: modernizare de produs

3. TEHNICA PINDAR:

Conceperea unui aparat de PURIFICATOR DE AER pentru apartamente.

Pagini 20

Prezentare power point

=== telescopul ===

MANAGEMENTUL INOVĂRII

PROIECT

1. Descrierea unei descoperiri / invenții sau inovații:

TELESCOPUL

Telescopul – este un instrument optic folosit în astronomie pentru observarea obiectelor ceresti. Telescopul permite obserbarea obiectelor îndepărtate și neclare ca și cum ar fi mult mai luminoase și mai aproape de observator. Cuvântul telescop provine din limba greacă:

tele = departe

skopein = a cerceta, a examina

1. Istoria telescopului:

Principiul optic fundamental al telescopului a fost descris pentru întâia oară de cercetătorul britanic Roger Bacon în secolul XIII. Magicianul olandez Hans Lippershey este creditat pentru invenția telescopului în anul 1608 când a descoperit că un obiect distant apare mult mai aproape când este vizionat printr-o lentilă concavă și o lentilă convexă ținută în fața celei concave. El a montat lentilele într – un tub pentru a construi primul telescop.

Primele telescoape au fost folosite pentru a detecta armatele sau vapoarele care avansau. Istoricii îl creditează pe Galileo Galilei cu prima folosire a telescopului pentru observarea obiectelor cerești. Acesta a folosit în anul 1609 un telescop făcut de el însuși cu care putea mări obiectele de 20 de ori. El a descoperit 4 luni care orbită în jurul planetei Jupiter. În anul următor el a descoperit că Calea Lactee are milioane de stele, a văzut petele negre de pe suprafața Soarelui si a făcut o hartă a Lunii.

Telescopul a făcut un important pas în secolul XVII când astronomul scoțian James Gregory a inventat telescopul reflectator. Matematicianul englez Isac Newton a fost primul care a construit un astfel de telescop în anul 1688.

La mijlocul secolului XVIII astronomul irlandez William Parson a construit un telescop de 180 cm. Telescopul lui Parson a rămas cel mai mare telescop din lume până la costruirea telescopului Hooker de 254 cm.

Fig. 1 – primul telescop

I. Telescoape Optice:

Există două tipuri de telescoape optice : A – telescoape refractatoare

B – telescoape reflectătoare

Telescoape refractatoare:

Acestea folosesc o lentilă de sticlă pentru a forma imaginea

în focar . Lentila este convexă iar puterea de a aduna razele de lumină a unui astfel de telescop este proporțională cu mărimea obiectivului . Aceste telescoape sunt împiedicate de aberații cromatice care cauzează venirea fiecărei culori într-un focar diferit pentru că fiecare culoare are propriul său unghi de refracție .

Aberația cromatică face ca imaginea unei stele sau planete să fie înconjurată de cercuri de diferite culori.

O altă limitare fundamentală a acestor telescoape este faptul că lentilele cu diametre mai mari de 1 metru sunt impractice deoarece cântăresc mai mult de jumătate de tonă și se prăbușesc sub propria lor greutate . Acestea nu pot fi sprijinite de dedesupt ca oglinzile .

Telescoape reflectătoare:

Acestea folosesc o oglindă concavă pentru a aduna razele de lumină și formează imaginea într-un focar aflat deasupra oglinzii.

Telescoapele reflectătoare sunt în special folositoare pentru a aduna lumina de la obiecte intunecate. Sensibilitatea luminii unui astfel de telescop crește cu pătratul diametrului oglinzii telescopului . Deci dacă se dublează diametrul oglinzii puterea de a aduna razele de lumină crește de 4 ori .

Telescoapele mari pot detecta obiecte a căror strălucire este de un miliard de ori mai mică decât cea mai slab vizibilă stea cu ochiul liber . Oglinda telescopului este făcută dintr-o sticlă specială care nu se contractă și mărește la diferite temperaturi . Oglinda e polizată cu ajutorul calculatorului pentru că diferențele de grosime de pe suprafață trebuie să fie mai mici decât o fracșiune din grosimea unui fir de păr . Pentru a crea un strat reflectător se acoperă suprafața oglinzii cu un strat subțire de aluminiu . Principalul dezavantaj al acestor oglinzi este greutatea . Telescopul Hale de pe muntele Palomar din California cântărește 14 tone .

În 1990 un plan îndrăzneț și inovativ a depășit bariera mărimii oglinzilor. Fiecare din telescoapele identice de la observatorul Manua Kea din Hawaii combină 36 de oglinzi hexagonale de 183 cm ca plăcuțele de gresie așezate pe jos comportându-se ca o oglindă imensă de 1016 cm cu puterea de a aduna razele de lumină de 4 ori mai mare decât cea de la Palomar.

La unele telescoape construite după 1990 greutatea oglinzii a fost redusă prin punerea între o oglindă concavă subțire și a unei plăci a unui strat de nervuri de sticlă.

Rezoluția

Rezoluția unui telescop optic crește cu mărimea oglinzii sau a lentilei dar atmosfera terestră impune o limită acestei rezoluții pentru că încețoșează razele de lumină . Acest efect face ca stelele să licărească noaptea. Cu ajutorul calculatoarelor astronomii pot filtra aceste raze .

Fig 2. – Telescop optic .

Interferența optică

O noua tehnică în astronomie combină semnale de la diferite telescoape astfel ca imaginea rezultată să fie identică cu cea obținută de la un telescop gigant . Această tehnică se numește interferență optică .

Observatorul sudic european a început construcția a celui mai mare interferometru în 1996. Cel mai mare telescop este situat în deșertul Atacama din nordul statului Chile . Acesta combină lumina de la 4 telescoape de 800 cm producând o imagine egală cu cea a unui telescop de 1600 cm . Primul telescop a fost instalat în 1998 și întregul proiect va fi terminat în 2002 .

Interferometrele optice sunt folositoare pentru a vedea obiecte stralucitoare dar foarte apropiate cum ar fi stelele duble . Astronomii speră ca această tehnică va face posibilă observarea planetelor de mărimea Pământului care orbitează în jurul stelelor îndepărtate.

Înregistrarea imaginilor

Imediat după inventarea fotografiei în 1800 astronomii au atașat un aparat fotografic la un telescop pentru a fotografia luna. Acest lucru le-a permis să înregistreze ceea ce văd.

Astăzi filmul fotografic din telescoape a fost înlocuit cu cipuri de silicon de mărimea ungiei de la deget care sunt divizați în milioane de elemente de imagine numite pixeli care convertesc razele de lumină în sarcini electrice preluate de un calculator.Mozaicul rezultat format din pixeli întunecați și colorați formează imaginea .Aceste imagini sunt mult mai clare decât cele făcute cu aparatul de fotografiat și imaginea este imediat salvată pe HDD – ul calculatorului .

II. Telescoape radio.

Radio astronomia a fost inventată în 1931 când inginerul Karl Jansky de la laboratoarele “ Bell Telephones “ a descoperit cu ajutorul unei antene că din centrul galaxiei noastre sunt emise unde radio . Aceasta a fost prima dată când cercetătorii au realizat că undele radio pot veni de la surse neaflate pe Pământ .

În anii care au urmat multe descoperiri majore în radio astronomie s-au produs similar prin coincidență sau din întâmplare de exemplu descoperirea galaxiilor active și a pulsarilor. Designul unui telescop radio e similar cu cel al unui telescop optic dar telescoapele radio trebuie să fie mai mari pentru că funcționează cu lungimi de undă mai lungi a radiației electromagnetice.

Undele radio sunt de fapt între 1 m și 1 km în lungime în timp ce undele de lumină vizibile sunt de numai 1 micrometru . Undele radio pot fi adunate într-un punct mai ușor decât cele vizibile datorită lungimii lor . Ca un rezultat suprafața telescoapelor radio nu trebuie să fie așa de fină ca a celor optice .

Telescoapele radio au un avantaj față de cele optice : semnalele radio pot fi detectate pe tot parcursul unei zile în timp ce radiația electromagnetică a soarelui face imposibilă observarea altor lungimi de undă în timpul zilei .

Energia pe care o primesc telescoapele radio de la surse îndepărtate este mai mică decât energia eliberată când un fulg de zăpadă lovește pământul , de aceea aceste telescoape trebuie să fie construite în văi unde nu pot ajunge undele radio artificiale . Cel mai mare telescop radio construit într-o vale din Arecibo , Puerto Rico are un vas parabolic cu un diametru de 305 m .

Observatorul Arecibo este cel mai mare telescop staționar de pe Pământ . Pentru că nu se mișcă acesta folosește rotația Pământului pentru a recepționa unde dintr-un alt loc .

Radio – interferometria

Pentru a vedea obiecte la fel de detaliat ca vizionarea acestora cu telescopul optic un telescop radio ar trebui să fie de 50 de ori mai mare mare decât cel de la Arecibo . Coordonând simultan semnale de la două telescoape radio din diferite locații astronomii crează un telescop gigantic a cărui putere este egală cu cea a unui telescop a cărui diametru este distanța dintre cele două telescoape . Dacă se adaugă mai multe telescoape puterea va crește și mai mult.

Unul dintre cei mai mari interferometri radio se află langă Socorro , New Mexico . Este format dintr-un șir în formă de Y din 27 antene parabolice de 25 m diametru , formând 3 șiruri a câte 21 km fiecare în lungime . Acest interferometru poate detecta obiecte de 1000 de ori mai clar decât un telescop optic care vede doar sursele care emit lumină . Un alt interferometru sunt și cele 10 antene parabolice diametrul de 25 m din Hawaii . Puterea acestuia este echivalentă cu un singur telescop de aproape 8000 km în diametru .

Interferometrul din Socorro

Telescopul Parkes din

Australia a produs această

hartă radio a Marelui Nor

Magelanic . Această galaxie

mica , neregulară e vizibilă

din emisfera sudică . Petele

luminoase reprezintă regiuni

de hidrogen ionizat care emit

căldură .

III. Telescoapele cu infraroșu

Telescoapele cu infraroșu permit explorarea regiunii intunecate și pline cu praf a spațiului atât în interiorul galaxiei noastre cât și în afara acesteia . Ele permit dezlegarea misterelor despre nașterea stelelor , formarea sistemelor planetare , observarea cometelor și a atmosferelor a altor planete , observarea centrului galaxiei noastre și nașterea unor galaxii foarte îndepărtate. În ciuda faptului că vaporii atmosferici tereștri absorb o parte din lumina roșie , cercetările pot fi efectuate din locuri uscate aflate la altitudini mari sau din avioane . Cel mai bun loc pentru amplasarea unui astfel de telescop e în spațiu unde nu există atmosferă .

Telescoapele cu infraroșu folosesc designul de bază a unui telescop optic reflectător dar au un detector în focar care vede doar lumina infraroșie . Pentru că radiația infra- roșie e produsă de căldură , semnalul unui telescop cu infraroșu poate fi contaminat de căldura atmosferei dacă acesta e aflat pe pământ sau chiar de căldura produsă de el . Pentru a corecta aceste defecte telescoapele cu infraroșu au sisteme de răcire sau iau date din locuri îndepărtate de obiectul studiat pentru a înregistra radiația din fundal pe care apoi să o scoată din imaginea finală .

Telescoapele cu infraroșu detectă radiația cu lungimi de undă mai lungi decât lumina vizibilă cu ochiul liber . Radiația intră în telescop și se reflectă pe o oglindă mare așezată la baza telescopului și apoi pe una mai mică . Detectoarele și instrumentele de sub telescop înregistreză radiația .

Telescop cu infraroșu

Imagine obținută cu ajutorul telescopului cu infraroșu . imaginea nu se poate vedea cu un telescop optic pentru că lumina vizibilă e blocată de praful din jurul stelelor care se nasc iar radiația infraroșie nu.

IV. Telescopul cu ultraviolete

Telescoapele cu ultraviolete sunt similare cu telescoapele optice reflectătoare dar oglinzile lor au învelișuri speciale care reflectă lumina ultravioletă foarte bine . Aceste telescoape dau informații despre gazul interstelar , stele tinere și regiunile gazoase ale galaxiilor active .

Unele dintre cele mai fierbinți stele din univers sunt vizibile în regiunea ultravioletă a spectrului . Totuși această lumină e blocată de atmosfera terestră și poate fi studiată numai din spațiu . Intre 1980 și 1990 o serie de observatoare care orbitau Pământul au explorat universul ultraviolet . Printre acestea a fost și telescopul Hubble.

Telescopul Hubble

Telescopul Hubble e un observator care orbitează în jurul planetelor . A fost lansat pe orbită în 1990 de către naveta Discovery . Efectele

atmosferei sunt îndepărtate de faptul că orbitează la 610 km deasupra Pământului .

Imagine a galaxiei M 100 făcută de telescopul Hubble . Acesta poate vedea obiecte aflate la 15 miliarde ani lumină depărtare

V. Telescopul cu raze X:

Astronomia cu raze x a fost înființată în 1960 când au fost montați pe rachete de mare altitudine detectori cu raze x . Astronomii au fost surprinși să afle că multe obiecte astronomice energetice emit raze x . Astronomia cu raze x a fost mult îmbunătățită în 1970 de către satelitul “ U. S. Explorer 42 “ care a făcut o hartă a razelor x a cerului .

Unele telescoape cu raze x sunt construite ca niște telescoape optice reflectătoare . Oglinda principală a acestora trebuie să fie cilindrică . Razele x de la obiect ating oglinda la un unghi foarte mic încât abia îl ating pt a fi reflectate în detector . Pentru a bloca raze x care nu vin de la sursa observată majoritatea detectorilor sunt înconjurați de un cilindru din lumb care le absoarbe.

Imagine în raze x a soarelui . Gazele fierbinți din soare produc raze x care sunt detectate de telescoape cu raze x .

VI. Telescopul cu raze gama

Razele gama sunt radiații electromagnetice cu lungimi de undă chiar mai scurte decât razele x . Unele dintre cele mai catastrofice evenimente din univers cum ar fi coliziunile între stele neutronice sau găurile negre emit în spațiu raze gama de mare energie.

Acestea nu pot penetra atmosfera terestră trebuie să fie observate din spațiu . La începutul anilor 90 obsevatorul cu raze gama Compton a descoperit că razele gama sunt distribuite simetric in spațiu . De aceea se crede că acestea provin de la evenimente astronomice foarte puternice care au loc în interiorul galaxiilor.

Telescoapele cu raze gama sunt construite din 2 sau mai mulți detectori cu raze gama în linie . Un detector e activat oricând o rază gama trece prin el indiferent de direcția în care trece raza .

Pentru a observa razele gama de la o anumită sursă se pun cel puțin 2 detectori în linie îndreptați spre sursă și numai o rază gama de la acea sursă va trece prin amândoi .

Razele gama intră prin detectorul de particule încapcate și trec prin straturi de materiale care transformă raza în electroni și pozitroni. Aceștia au sarcini electrice care produc scântei când particulele trec prin camerele de scântei . Detectoarele de lumină de sub telescop înregistrează aceste scântei.

2. ANALIZA MORFOLOGICĂ:

DVD – ul PORTABIL: modernizare de produs

Problema modernizării produsului are trei cerințe și anume:

Cerința 1 – Modul de încărcare al bateriei.

a. curent electric = crt.

b. energie solară = sol.

Cerința 2 – Forma.

a. dreptunghiulară = drept.

b. rotundă = rot.

c. ovală = oval.

d. hexagonală = hexa.

Cerința 3 – Funcții.

a. conexiune USB = USB

b. conexiune wireless = wrl

c. claritate bună = clar.

d. aprindere cu senzor = apr.

e. conservare a energiei = en.

Numărul total de combinații ale celor 3 cerințe este de:

2 x 4 x 5 = 40

Tabelul morfologic cu descrierea variantelor:

În prima etapă eliminăm forma hexagonală, fiind imposibil de realizat.

În a doua variantă vom elimina toate toate DVD – urile portabile care se încarcă cu energie solară.

În final varianta optimă este : 113 adică combinația în care DVD – ul portabil să fie încărcat cu curent electric, să aibă forma dreptunghiulară și ca funcție claritatea să fie bună.

3. TEHNICA PINDAR:

Conceperea unui aparat de PURIFICATOR DE AER pentru apartamente.

Etapa 1 – Aparatul trebuie să aibă o anumită formă, să fie realizat dintr-un anumit material, să aibă un anumit consum și anumite dimensiuni. Au rezultat următoarele cerițe:

formă

material

consum

dimensiuni

Variantele de realizare sunt pentru:

1. FORMĂ: 2. MATERIAL:

– pătrată – plastic

– dreptunghiular – aluminiu

– rotundă – oțel

– ovală – lemn

– hexagon

3. CONSUM: 4. DIMENSIUNI:

– 40W – 120 x 120 x 120 mm

– 50W – 255 x 300 x 180 mm

– 80W – 350 x 240 x 190 mm

– 120 W – 430 x 300 x 200 mm

– 220W

Etapa 2 – Criteriile de evaluare alese sunt:

1. Prețul (P)

2. Garanție (G)

3. Designul (D)

4. Ușurința de elaborare (UE)

5. Concordanța cu scopul (CS)

Etapa 3 – Criteriile au obținut următoarele note, conform cărora s-au ordonat descrescător:

1. Concordanța cu scopul (CS) CS = 10

2. Garanție (G) G = 8

3. Design (D) D = 6

4. Prețul (P) P = 3

5. Ușurința de elaborare UE = 1

Etapa 4 – Analiza cerințelor cu eliminări succesive.

Runda 1 – Analiza formei

Se elimină forma hexagonală cu media minimă 4,25.

Runda 2 – Analiza materialului.

Se elimină materialul lemn cu media minimă 4,17.

Runda 3 – Analizarea consumului

Se elimină consumul de 220 W cu media minimă 3,75.

Runda 4 – Analiza dimensiunilor

Se elimină dimensiunile 430 x 300 x 200 mm cu media minimă 4,28.

SELECȚIA 1:

SELECȚIA 2:

Etapa 5 – Rezultă: 6 x 6 = 36 variante.

Analizând aceste variante, 24 din acestea se elimină din cauza incompatibilității dintre forma hexagonală și dimensiuni. În consecință, ne rămân 12 variante, dintre care primele trei sunt:

Varianta primă:

Purificator de aer din material plastic și formă pătrată, cu dimensiunile de 120 x 120 x 120 mm, cu un consum de 40 W. Nota acestei variante fiind:

(7.53 + 7.46) \ 2 = 7.49

Varianta secundă:

Purificator de aer din material plastic și formă dreptunghiulară, cu dimensiunile de 255 x 300 x 180 mm, cu un consum de 40W. Nota acestei variante fiind:

(7.39 + 7.44) \ 2 = 7.41

Varianta terță:

Purificator de aer din aluminiu,având formă pătrată și dimensiuni de 120 x 120 x 120 mm, cu un consum de 50 W. Nota acestei variante fiind:

(7.21 + 7.32) \ 2 = 7.26