Lee Feinberg é legalmente cego do olho esquerdo como resultado de um problema nervoso. Feinberg está ciente da ironia no gerenciamento do elemento telescópio óptico para o Telescópio Espacial James Webb (JWST) nos últimos 20 anos.
Segundo ele, sua motivação inicial para estudar óptica foi descobrir uma solução para o olho esquerdo. O trabalho de Feinberg com a NASA no Telescópio Espacial James Webb no Goddard Space Flight Center da NASA ajudou a melhorar a visão de milhões de pessoas que se beneficiam das vantagens de visão clara que a cirurgia LASIK produz com a tecnologia desenvolvida a partir do programa, embora ele não tenha t ainda encontrou uma cura para seu próprio problema de visão. Informações do portal Popular Mechanics.
Derivações de tecnologia bem-sucedidas são uma característica consistente do trabalho que a NASA vem realizando desde seu início em 1958. Desde alimentos liofilizados e máquinas de diálise renal desenvolvidas para o programa espacial Apollo na década de 1960, até uma câmera infravermelha robusta e um processo para fazer concreto mais forte e menos poluente licenciado comercialmente este ano, os programas da agência levaram a cerca de 2.000 spin-offs no total.
No início dos anos 2000, os engenheiros da NASA Goddard estavam lutando com o problema de como produzir um espelho grande e de vários segmentos para o JWST. O sucessor do Telescópio Hubble foi concebido como o maior telescópio óptico do espaço, com sensibilidade para ver objetos muito cedo, distantes ou fracos para o Hubble. Quando foi lançado em dezembro passado, o desenvolvimento do JWST havia lançado as sementes para uma melhor visão aqui na Terra.
Abordagem medida para um espelho dourado
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
O Telescópio Webb tem um grande espelho dourado com 6 metros de diâmetro; a fina camada de ouro ajuda o espelho do JWST a refletir a luz infravermelha. É incrível de se ver, mas foi um inferno de fazer.
Os telescópios espaciais “vêem” usando espelhos para coletar e focalizar a luz de estrelas distantes. Quanto maior o espelho, mais detalhes o telescópio pode ver. Muitos desses detalhes estão ocultos aos olhos humanos, que não podem ver através da poeira em nosso universo.
Ao olhar para o espaço em um comprimento de onda não visível, o JWST pode ver através da poeira até estrelas e planetas tão distantes que a expansão do universo fez sua luz mudar do visível para o infravermelho.
Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
O grande espelho é na verdade uma combinação de 18 segmentos hexagonais que tiveram que ser dobrados para caber dentro do foguete francês Ariane 5 que lançou o JWST. Cada um dos segmentos é excepcionalmente leve – mais leve que o espelho do Hubble por um fator de dez em densidade aérea, diz Feinberg. Produzi-los com a curvatura e a superfície necessárias no ambiente espacial muito frio não era algo que a NASA tinha certeza de que poderia fazer 20 anos atrás. Afinal, o Telescópio Espacial Spitzer infravermelho, programado para ser lançado em 2003, tinha um espelho de apenas 33 polegadas de diâmetro.
“Projetamos que fazer os espelhos no ritmo dos espelhos Spitzer anteriores levaria 75 anos”, lembra Feinberg. “Tivemos que descobrir uma maneira de torná-los muito mais rápidos.”
A NASA precisava de uma maneira de medir finitamente os espelhos o mais cedo possível durante a produção, garantindo que cada segmento alcançasse a mesma resolução e curvatura pretendida conforme foi construído. “Tivemos que poli-los de tal forma que, quando esfriassem, eles se tornassem a forma de espelho que queríamos”, diz Feinberg. “Tivemos que combinar a curvatura de um espelho com o seguinte, o que foi um problema muito desafiador.”
Feinberg e seus colegas pensaram que poderiam fazer isso usando um dispositivo chamado sensor de frente de onda Shack-Hartmann, um instrumento óptico usado para caracterizar um sistema de imagem. A NASA pediu ajuda a uma empresa sediada em Albuquerque, Novo México, chamada WaveFront Sciences.
A WaveFront já estava usando um sensor Shack-Hartmann para medir a superfície do olho humano para criar imagens 3D para lentes de contato e interoculares, desenvolvendo um sistema chamado Complete Ophthalmic Analysis System (COAS). Usando um diodo superluminescente (semelhante a um laser) para medir a superfície e o contorno do olho, o COAS acabaria encontrando uma aplicação em procedimentos LASIK e em um sistema chamado iDesign.
Um cruzamento natural
Criar novos algoritmos para adaptar o COAS para medir a superfície dos espelhos JWST era algo que a empresa via como um cruzamento natural entre astronomia e oftalmologia, lembra Kristian Santana. Hoje, Santana é o principal engenheiro elétrico da Johnson & Johnson Vision, com sede em Santa Ana, Califórnia, mas naquela época ele fazia parte da equipe WaveFront. “Estávamos ansiosos para ver o que poderíamos fazer para ajudar a NASA a atingir seu objetivo.”
O investimento da NASA no WaveFront ajudou a acelerar o desenvolvimento do COAS enquanto ambos aprendiam a medir os espelhos do Webb. Havia semelhanças significativas na necessidade de superfícies e curvaturas consistentes em 18 espelhos de telescópio ou dois olhos, embora Feinberg admita que não viu isso na época.
“Eu realmente não peguei esse potencial. Havia outras tecnologias no Webb que eu achava que poderiam ser úteis para isso ou aquilo. Em retrospecto, a aplicação [LASIK] parece óbvia”, diz ele.
Santana diz que trabalhar no problema do JWST ajudou a WaveFront a “realmente ultrapassar os limites para medir os olhos das pessoas de maneira mais precisa e rápida com equipamentos melhores”.
A WaveFront desenvolveu o iDesign e lançou o sistema comercialmente em 2015. Até então, a Abbott Medical Optics o havia adquirido. Por sua vez, a Johnson & Johnson adquiriu o iDesign em 2017, que o incorporou ao seu iDesign Refractive Studio, que obteve a aprovação da FDA em 2018.
Se você é alguém que teve LASIK, você pode se lembrar de olhar para o dispositivo iDesign por 20 segundos ou mais. Ele processa medições oculares em 3D, que são registradas em uma tela integral. Um médico insere os dados de medição em um laser para o procedimento cirúrgico LASIK.
O iDesign Refractive Studio é amplamente utilizado em toda a indústria de cuidados ópticos e seus resultados são amplamente elogiados. Assim são as primeiras imagens do JWST que foram lançadas em julho, incluindo uma imagem espetacular de jovens estrelas se formando na Nebulosa Carina.
Outros derivados do JWST variam de interferômetros ópticos a aplicações para medição a laser, corte e perfuração e televisores de tela plana. Feinberg pensou o tempo todo que haveria outras aplicações para tecnologias desenvolvidas para Webb, “mas eu ainda estava muito feliz que esse spinoff [LASIK] se tornasse realidade”.
