ראשי » מדע ומחשבים » מדע » חידושים והמצאות

עולם הסטארט-אפ הישראלי: תעשיית הלייזר בחוד החנית

שלל חידושים בתחום הלייזר, שעתיד לשנות את פני העולם באופנים רבים ומגוונים, הוצגו בכנס בינלאומי שנערך בתל-אביב. וגם הערצה לישראל נשמעה שם מצד גדולי המדענים

העסקה לקניית 'מובילאיי' בידי אינטל תפסה את הכותרות בארץ בשבוע שעבר. רבים השתבחו בהצלחה הישראלית, ובכך ששוב מוכח כי אנו אומת סטארט-אפ. אולם מעט אנשים עסקו בשאלה כיצד פועלת המערכת הזו ומה בדיוק הייחוד שלה. כאן נכנסת לקדמת הבמה תעשייה שלמה, שיש לה בארץ יותר מ-500 חברות פעילות שרובנו כלל לא מכירים: תעשיית הלייזר.

קרני הלייזר, שהיכולת להשתמש בהן התגלתה רק במחצית השנייה של המאה ה-20, הן שסורקות את הדרך ומזהות מכשולים בעבור תוכנת המחשב של 'מובילאיי'. המערכת הזו תלך ותשתכלל עם השנים בשל היכולות החישוביות של החברה, וגם בזכות פיתוחים רבים של תעשיית הלייזר - חוד החנית של עולם הטכנולוגיה כיום.
 
מערכות לייזר חדישות יאפשרו עיבוד נתונים מהיר באופן חסר תקדים, וממילא יתפתחו יכולות לזהות מכשולים במהירויות ובעוצמות שלא נראו עד כה. בנוסף, מערכות לייזר יאפשרו גם למכוניות "לשוחח" ביניהן בלי צורך בהתערבות אנושית. באותו אופן, מערכת אוטונומית של רכב תוכל לתקשר עם חיישנים של "העיר החכמה" ותקבל מהם מידע על פקקים, חניות פנויות ועוד. אולם חוץ מהמכונית העצמאית, עולם הלייזר יחולל מהפכה אדירה בשלל תחומים - בהם מאבק בטרור, הגנה על לוחמים ואף העברת מסרים מהירים בחלל. 

דמיינו לעצמכם את התרחיש הבא: טרוריסט אסלאמי חמוש בטיל תופס עמדה באחת הגבעות ליד נתב"ג, וממתין לנחיתה או להמראה של מטוס ישראלי עמוס בנוסעים. ברגע ההגעה של המטוס משגר הטרוריסט את הטיל המונחה והמדויק, מתוך כוונה לחולל פיגוע אסטרטגי.

תרחיש האימים הנורא הזה, שדומה לו כבר קרה בעבר באפריקה, לא יֵצא אל הפועל. הסיבה לכך אינה נס, אלא מערכת ההתרעה החדשנית שקיימת על המטוס. המערכת מזהה את הטיל, ויורה לעברו קרן לייזר מדויקת שמשבשת את העין האלקטרונית שלו ומונעת ממנו לפגוע במטרה - כלומר בנוסעים. 300 האנשים שבטיסה וכן עשרות האלפים שבשדה למטה כלל לא מודעים בזמן אמת לדרמה ולפיגוע הנורא שנמנע.

 
הטכנולוגיה הזו, וגם רבות אחרות שכבר קיימות בשוק או שעתידות להיכנס אליו בקרוב, הוצגו בסוף פברואר ל-1,500 משתתפי כנס 'אואזיס' לאלקטרו-אופטיקה של לשכת המהנדסים, בהם גם חתני פרס נובל, שהתקיים בתל-אביב. טכנולוגיות לייזר שיזהו פיגועים המוניים בגז, שיטות חדשות לחקר הסרטן והקלה משמעותית בתחום הניתוחים, וגם פתח לעולם חדש של בידור המונים - כל אלה הם רק חלק מהאפשרויות החדשות שנידונו בכנס. הטכנולוגיות החדישות האלו צפויות לשנות בעשורים הקרובים את פני האנושות ולחולל מהפכה טכנולוגית חדשה.

הכנס המיוחד הביא לישראל את מיטב המוחות מהעולם, בהם גם את אחד מאבות התחום המפורסמים בעולם, פרופ' קומאר פאטל. כשפרופ' פאטל מדבר על תחום המחקר שלו עיניו בורקות מהתרגשות. הוא לא רק גאה בכך שהפיתוחים שלו, על 36 הפטנטים שהוא מחזיק, דחפו את התחום עשרות מונים קדימה, אלא גם נרגש מהגילויים שעוד נכונו לאנושות.

לייזר, למאותגרים מדעית שבינינו, היא קרן אנרגיה ממוקדת ומרוכזת שנעה בקצב אחד בתחום צר ומדויק. אנרגיה בתצורתה החופשית בעולם מורכבת מאורכי גל שונים הנעים בכיוונים שונים, ומתגלה כאור או כחום. כדי לייצר לייזר דרוש תהליך שבו גבישים מעלים את רמת האנרגיה בחלקים הבסיסיים של האור ואז ממקדים אותם על ידי מראות לקרן דקה עוצמתית וממוקדת. "הלייזר עצמו הומצא בשנת 1958.

המכשיר הראשון שפותח ועבד היה ב-1959. אלא שהמכשירים הראשוניים האלו ייצרו מעט מאוד כוח", אמר. "לשם המחשה אסביר כי אם מנורת הלוגן יוצרת 60 וואט, הלייזר אז ייצר בין 10 ל-20 מיליוואט. הוא היה חלש מאוד ולא היה הרבה מה לעשות בו. המהפכה התחילה כשבשנת 1964 מצאתי דרך להעצים בצורה דרמטית את הכוח של קרן הלייזר - הקארבון דייוקסייד לייזר. מדובר בגז שמייצר קרן לייזר חזקה שמסוגלת לשרוף את העור שעל ידך. ההשתנות של הכוח הייתה ממיליוואט ל-100 וואט. זה היה זינוק ענק. בבת אחת הפכנו את הלייזר ממשהו שמשתמשים בו רק כציינים למטרות למשהו חזק ועוצמתי.
 
"מכאן התקדמנו כל הזמן בהגדלת העוצמה של הקרניים. ב-10 קילו וואט אפשר לחתוך מתכות. את כל המכוניות המודרניות מייצרים בעזרת קרני לייזר. זה מאפשר חיתוך מדויק של המתכת בלי להיעזר בתמיכה או בסגירת מעגל מהצד השני. הדיוק של הקרן גדול בהרבה מכל מכשיר אחר, היא חותכת רק בנקודה אחת וחוסכת פחת בחומר שהוא לא פעם יקר מאוד".

פרופ' פאטל גם מציין את עולם הניתוחים שכיום אפשר לבצע עם לייזרים בצורה מדויקת בעזרת הכנסת סיב אופטי גמיש לתוך הגוף. "הניתוחים שלנו היום עם קרני לייזר בריאים יותר כי לא מתבזבז הרבה דם, החום של הקרן סוגר מיד את כלי הדם. מעבר לכך הקרן מדויקת מאוד, הרבה יותר מסכין מנתחים, לכן הפגיעה ברקמות קטנה יותר. אפשר לשלוט בגודל הקרן ולבצע חיתוכים מדויקים ועדינים מאוד". הוא דיבר גם על החיסכון הרב באנרגיה שמניב השימוש בלייזר: בנורות הלהט הישנות רוב האנרגיה מתבזבז בצורה של חום; בקרן הלייזר יש מיקוד של גלי האור ופליטת חום קטנה בהרבה. לחיסכון באנרגיה נודעת כמובן השפעה ענקית על זיהום כדור הארץ.

אחת היכולות המשופרות שמאפשר עולם הלייזר מתגלה כמובן בתחום הצבאי, ואבטיפוס של כלי נשק מבוסס לייזר כבר פועל ברחבי העולם. נכון, לא מדובר בחרבות אור מ'מלחמת הכוכבים' אבל עדיין מדובר בכלים מדויקים וקטלניים. פרופ' פאטל מודע לפיתוחים הצבאיים של הלייזר, אבל תחום ההגנה האזרחית חשוב בעיניו יותר.

"קרני הלייזר מכילות ספקטרום צבעים ענק, חלקם נראים לעין הרגילה וחלקם מצריכים כלים מיוחדים. הקרניים האלו מגיבות לכל חומר בטבע באופן אחר, ומייצרות אור שונה במפגש עמו. לכן, אם למשל הכניסו גז עצבים למערכת אוורור של מלון - קרן לייזר תוכל לזהות זאת במהירות. המערכת תוכל לזהות את צבעו המיוחד של הגז במפגש עם הלייזר, לתת התרעה מיידית ותעצור את כל פעולת האוורור עוד לפני שהחומר המסוכן יתפשט באוויר.

"באותו אופן הלייזר יכול לבדוק את איכות האוויר, לזהות זיהומים ולהעריך את חומרתם. ככה אפשר יהיה לעקוב בצורה מדויקת אחרי פליטות גזים וגם לדעת אם המאמץ לסינון האוויר עולה יפה. זו מערכת שיש לה השלכות על היומיום. אני כבר לא מדבר על ההגנה שהטכנולוגיה הזו מספקת למטוסים מפיגועי טילים. הלייזר משבש את הטיל ושולח אותו למקום אחר. זה ממש נפלא".
 

 
פאטל מציין כי את אותו עיקרון אפשר להפעיל גם נגד מטעני צד וחומרי נפץ. "קרני הלייזר יכולות להגיע מרחוק ולקבוע על פי האור שמופץ האם המטען מכיל חומר נפץ או שזהו מטען דמה. זה יחסוך לחבלן את הצורך להתקרב. המערכת יכולה לפעול לבדה, בלי שהחייל יודע עליה, ולהתריע לו בזמן אמת שבשטח שלפניו יש מטען. תארו לכם כמה בעיות יכולה מערכת כזו לפתור בלחימה בשטח בנוי או סבוך. מדובר במערכת שלא מתעייפת ושיש לה יכולת עבודה אינסופית לפי מקור האנרגיה שלה. לכן בתנאי אמת היא הרבה יותר טובה מגשש או מקצין חבלה".

האם נראה בעתיד חיילים עם רובי לייזר?
"יש היום לייזרים חזקים דיים (100 קילו וואט) להרוס מטרות מסוימות ממרחק של כמה קילומטרים. הצבא האמריקאי כבר הצליח לשרוף כך ספינות קטנות ולהפיל מטוסים קטנים. מחקרים שנערכים היום מנסים להפוך את הלייזרים הללו לקטנים יותר כך שלוחמים יוכלו לשאת מערכת כזו על גבם. נדרש כמובן מקור אנרגיה זמין וקל לנשיאה, ולהערכתי אנחנו במרחק של 50 שנה מהשמדת טנקים באמצעות לייזר.

בתחילת הדרך בחנו את המערכת הזו נגד טילים, בדגש על טילים בליסטיים גרעיניים. זו הייתה תקופת המלחמה הקרה והנושא הזה העסיק את כולם. גילינו אז שקשה לפגוע בטילים חכמים שנעים עצמאית, כי צריך לכוון את הקרן כל פעם מחדש. אבל טילים לא חכמים כמו קטיושות אפשר לפוצץ בקלות רבה, ואני מניח שככה אפשר לפעול גם נגד טילים מרצועת עזה. אבל שיהיה ברור: ככל שהמחקר בתחום יעמיק וככל שנפתח יכולות צבאיות, נוכל להגן על עצמנו גם מטילים ארוכי-טווח".

העיסוק הצבאי בלייזר הוא כיום אחד הכובעים המרכזיים שחובש פרופ' פאטל, שמחזיק בחלק מהותי מהפטנטים בתחום, ויושב בהנהלה של חברת-ענק עולמית הפעילה בתחום. החברה הזאת עובדת רבות עם חברות הנשק והטכנולוגיה המובילות בישראל, כמו אלביט מערכות, רפאל, אלישרא ועוד. "אני מגיע לארץ רבות, בין השאר להרצות בכנסי אואזיס. בתי גם נשואה ליהודי, ואני מבקר כאן גם עם משפחתי. בכל פעם שאני מגיע אני מתלהב מחדש. יש כאן אנשים מלאי התלהבות וחשיבה מחוץ לקופסה ומתקדמים מאוד. היקף החדשנות לנפש בישראל הוא גבוה מאוד. זו מדינה קטנה וחכמה. מישראל מגיעה הרבה יותר חדשנות ביחס לנפש לעומת ארה"ב, וזה מיוחד ומרתק".

מהפכת-ענק נוספת שמאפשר תחום הלייזר נמצאת בעולם המחשבים. הריכוז של קרן הלייזר, יכולת ההעברה שלה בסיב אופטי ויכולת השידור המהירה של מידע באמצעות גלי האור שבקרן מאפשרים להעביר מידע עצום במהירות הבזק. מבחינה זו העברת המידע בקרני לייזר יכולה להגדיל עשרות מונים את המידע שעובר ברשתות האינטרנט בכל שנייה נתונה.

"ככל שתחום הלייזר התקדם, יכולנו למקד את הקרן יותר ולחסוך אנרגיה. יש כיום קרניים שגודלן פחות מעובי שערה ואפשר להעביר דרכן מידע רב בגלל תנועות הגלים שלהן. הלייזר הזה לוקח את המידע שלך, הופך אותו ל'ביט' אופטי ומעביר אותו למרחק ארוך כאורך הכבל שהוא זורם דרכו, ואת כל זה הוא עושה בלי לפגוע במידע. עקרונית אפשר להגיע ככה עד ל-100 ק"מ בקרן אחת. אם זה לא מספיק, יש בנקודת הקצה מכשיר קטן שמעצים מחדש את הקרן ומעביר אותה הלאה. כך בעצם אין גבול למרחק. הטכנולוגיה הזו מופעלת כבר היום בכבלים האופטיים.

"כשהמידע מגיע ליעד הוא מעובד בחזרה מאור למידע אלקטרוני. אפשר גם להעביר מידע בין שני אנשים מקרוב בצורה מהירה, בלי לנצל רשת כללית ובלי שאדם אחר יהיה חשוף למידע הזה. נוכל להרכיב חיישן לייזר בכל סמארטפון, ואז אם אני יושב בהרצאה ורוצה להעביר לחבר בצד השני של החדר מידע, הוא ואני נכוון את הטלפונים שלנו זה לעבר זה והקרן תשלח את הנתונים בלי להפריע לאיש מהנוכחים", הוא מסביר.

אפשר לשלוח כך מידע מכדור הארץ ללוויין בחלל? או לחללית רחוקה?
"החיסרון של קרן הלייזר הוא שהיא נחלשת כשהיא עוברת באוויר לא נקי. לכן קרן שתישלח מכדור הארץ תעבור דרך האטמוספרה ותיחלש. אמנם לייזרים ארוכי-טווח מתפזרים פחות ואפשר להשתמש בהם. העניין הוא שתצטרך לעמוד בדיוק בנקודה שאליה מגיעה הקרן. כלומר אם נרצה לשלוח קרן לחללית רחוקה נצטרך שהיא תדע בדיוק לאן שלחנו את הקרן ולעמוד במדויק שם.
 

אמנם בניסוי שנערך לפני 40 שנה ירינו קרן לירח לנקודה ממוקדת של מטר אחד והצלחנו. אבל זה מצריך דיוק רב אם נשלח קרן כזו למרחקים. מצד שני, היתרון כמובן הוא בכך שאף אחד לא יוכל לצותת לקרן הזו כי הוא לא ידע היכן היא עוברת. לוויינים שמשדרים מידע לנקודות רבות, כמו לווייני תקשורת, זקוקים לטכנולוגיה אחרת ולא ללייזר. אבל אם אני רוצה מידע ממוקד שהלוויין יעביר לנמען אחד אז זה בהחלט יהיה יתרון גדול".

יש עוד יישומים ללייזר?
"יש הרבה מאוד. למשל, בתעשיית הבדים נעזרים בלייזר לחיתוך מדויק ולחיסכון בפחת. גם בתחום היהלומים משתמשים בלייזר. היום על כל יהלום כתוב מהיכן הוא מגיע, מי עיצב אותו, מאיזה מכרה הוא בא. הכול נכתב בקרן לייזר בצורה זעירה על היהלום. זו דרך אפקטיבית להילחם בסחר לא חוקי וביהלומים שמגיעים ממדינות שמנצלות ילדים ואזרחים, מה שנקרא 'יהלומי דם'. גם כל מערכות האבטחה הביתיות משתמשות בלייזר. הלייזר הזה יכול אפילו לזהות אם אתה בבית או לא ואם מי שעומד בדלת הוא בן משפחה. כל קוראי הדיסקים למיניהם הם לייזרים שלא פוגעים בתקליטורים ובשאר הכלים שבהם אנחנו מאחסנים חומר".

פיתוח נוסף חשוב שמציין פרופ' פאטל הוא זה שעליו זכה פרופ' ויליאם מרנר בפרס נובל. "ויליאם הצליח להאיר מולקולה אחת בלייזר, וכך אנחנו יכולים לראות אותה ולדעת לטפל בחומרים ברמה הכי בסיסית וראשונית שלהם".

פרופ' מרנר עצמו, שנכח בשיחה עם פרופ' פאטל, מציין בשלב הזה בצניעות כי "מדובר בהישג של כל הצוות שלי ולא רק שלי, גם אם אני זכיתי בפרס". הוא אומר כי גם הוא נמנה על מעריצי מדינת ישראל, והוא אף חנך במעבדתו את בנו של חתן פרס נובל הישראלי פרופ' דן שכטמן. על הבן, ד"ר יואב שכטמן, כמו גם על ישראלים רבים אחרים, הוא מלא בשבחים. "בזכות הדיוק של הלייזר אפשר לזהות אפילו מולקולה בודדה. זו דרך טובה מאוד לזהות מבנים קטנים ובודדים שבלי הלייזר לא היה לנו איך לראות אותם. כך אנחנו יכולים לפרק את הרצף הגנטי לחומצות הראשונות שמהן הוא מורכב, וכך למשל להבחין בין תאים סרטניים לתאים רגילים ולשפר מאוד את התחום הכירורגי".

בסוף דבריו מציין פרופ' מרנר כי "אחד הדברים הנפלאים בישראל הוא שיש כאן קבוצה של יזמים שיצרו חברות שהפכו לחשובות מאוד. רואים כאן מוסדות מחקר מדהימים. אני לא מדבר רק על חברות גדולות אלא על מאות חברות קטנות שצומחות כאן והן חלק חשוב מהתחום.  יש כאן התרגשות גדולה מההתקדמות ומהפיתוחים הרבים שהטכנולוגיה הזו מאפשרת לנו לעשות".

אהוד נוף, יושב ראש לשכת המהנדסים, האדריכלים והאקדמאים במקצועות הטכנולוגיים בישראל אומר שלא בכדי הכנס נערך דווקא בארץ. "הגעתם של יותר מ-150 אורחים בכירים מפסגת המחקר והפיתוח באירופה לכנס, והעובדה שהכנס נערך בישראל הן מקור גאווה לכולנו. התעשייה האלקטרו-אופטית בישראל נמצאת בצמיחה מתמדת, ומציבה את מדינת ישראל בחזית העולמית של המחקר והפיתוח בתחום. התרומה הכלכלית של הענף היא אדירה. כ-500 החברות הפועלות בישראל מוכרות בסכום שעולה על 4 מיליארדי דולרים בשנה". עם התפתחות התעשייה הזו בישראל ניתן להניח שעסקת הענק של מובילאיי לא תהיה האחרונה.

היכנסו לעמוד הפייסבוק החדש של nrg