Главной задачей NASA является исследование и понимание космоса, но большое количество технологий, разработанных для космических исследований, стали использоваться в повседневной жизни. Мы встречаемся с такими изобретениями каждый день, и они улучшают качество жизни здесь, на Земле.
Водяной пистолет
Инженер NASA, Лонни Джонсон, создатель бомбардировщиков «Стелс», придумал водяной пистолет. Модель с улучшенными характеристиками появилась в 1989 году и стала намного лучше, чем ранее существующие на рынке. В то же время водный пистолет Super Soaker вошел в 20 самых продаваемых игрушек в мире.
Пена с памятью
Это правда, что благодаря NASA все стали спать лучше. Упругая пена, которая входит в состав матрасов Tempurpedic, была разработана для космических полетов. Она была создана для сидений корабля, чтобы минимизировать неудобства для космонавтов во время посадок. Пена с памятью – это уникальный компонент, способный распределять давление равномерно по всей поверхности, впоследствии она восстанавливает первоначальную форму. Некоторые коммерческие авиакомпании используют это изобретение для оснащения кресел в салонах самолетов. Пена используется в медицине для лежачих больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и в протезировании.
Изоляционные материалы
Давайте вспомним то время, когда NASA искало способы обеспечения безопасности и жизнеспособности космических кораблей и начало эксперименты с изоляционными материалами. Космонавтам необходима была защита от огромных перепадов температур в космосе. Сегодня изоляционные материалы в разных формах широко используются в строительстве.
Резиновый костюм для плавания
В NASA изобрели “riblet” – маленькие, невидимые невооруженному глазу желобки, размером меньше царапины. Их используют на поверхности самолетов, гоночных яхт для уменьшения трения. При сотрудничестве с компанией Spido NASA разработало плавательный костюм с применением технологии. Эти желобки на нём на 10-15% увеличивают скорость пловца и позволяют ему легко скользить в воде. Правда, после пекинской олимпиады 2008 года для участия в соревнованиях эти костюмы запретили.
Портативный беспроводной пылесос
Делая уборку в доме с ручным пылесосом, никто не задумывается, что использует техническое достижение NASA, которое астронавты применили на Луне. Например, во время миссии «Аполлон» NASA потребовалось портативное, независимое устройство для сбора образцов с поверхности Луны. Блэк и Деккер придумали первые устройства на батарейках в 1961 году, но разработки NASA помогли совершенствовать технологию, в результате был получен легкий беспроводной пылесос, беспроводные медицинские устройства и многое другое.
Фильтры для воды
Всем известно, что вода – основа жизни. Так как мы не можем жить без неё, то преобразование загрязненной воды в питьевую стало удивительным и ценным достижением. Технология фильтрации воды появилась в 1950-х годах, но NASA требовалось знать, как очищать воду эффективнее и сберегать ее чистой долгий период времени для потребностей космонавтов на борту космического корабля и для предотвращения возникновения болезней. Через несколько лет многие компании воспользовались технологиями NASA и создали миллионы фильтров, которые теперь используются каждый день.
Прозрачные брекеты
У некоторых предметов необычное начало. Компания Ceradyne и программа NASA по работе с керамикой способствовали появлению прозрачных брекетов. Для их разработки была применена технология, которая используется для отслеживания ракет с тепловым наведением. Прозрачные брекеты прочнее железных, их гладкая и круглая форма предотвращает повреждения во рту.
Небьющиеся линзы
Шансу, что при падении очков на землю линзы не разобьются, все обязаны изобретению пластиковых линз компанией FDA в 1972 году. Во-первых, пластик дешевле стекла, легче и он лучше поглощает ультрафиолетовую радиацию. Так как в космосе существует много неожиданных угроз в виде летающих частиц, NASA требовалось создать специальное защитное покрытие шлемов космонавтов. Вскоре компания Foster-Grant, которая специализируется на выпуске солнцезащитных очков, при сотрудничестве с NASA создала уникальные, покрытые пластиковым защитным слоем линзы, которые в 10 раз прочнее стекла или непокрытого этим слоем пластика.
Сухая заморозка
Есть в космосе тоже необходимо. На орбите космонавты живут и работают в условиях микрогравитации, что означает, что сухая и сыпучая пища будет летать свободно по борту. Вот почему необходима сухая заморозка. Перед началом миссии «Аполлон» NASA интенсивно занималось исследованиями процессов подготовки пищи для космических полетов. При сотрудничестве с компанией Nestle агентство и пришло к способу сухой заморозки - процессу, в результате чего происходит дегидратация продуктов, которые быстро замораживаются и помещаются в вакуумные упаковки. Перед употреблением необходимо добавить воду, и продукт восстановит свои свойства, запах и вкус.
Беговые дорожки
Тренажеры были придуманы агентством NASA, так как на орбите космонавты обязаны заниматься физическими нагрузками, чтобы быть в форме, а мышцы в невесомости не атрофировались. При нулевой гравитации скелет человека тоже постепенно становится слабее.
Инсулиновая помпа
Благодаря исследователям космической программы Mars Viking spacecraft агентство NASA занялось проблемами больных диабетом. Межпланетные путешествия занимают огромный промежуток времени, и вопросы, связанные со здоровьем космонавтов, становятся важными. Медицинские эксперты из центра космических полётов Goddard изобрели устройство, которое может отслеживать состояние больного, а именно уровень сахара в крови, и при необходимости вводить в организм инсулин. Сегодня это изобретение известно как «инсулиновая помпа», и больные диабетом используют его с 80-х годов.
Инфракрасный термометр
В прошлом померить температуру больному было сложно. До 1991 года её измеряли в основном ртутными термометрами, и рассмотреть показатели было сложно. Компания Diatek и агентство NASA разработали инфракрасные термометры со специальным сенсором. Его вставляют в ухо, что намного проще, а показатели получаются точнее и быстрее.
Томограф
В 1960-х годах после программы высадки на Луну, «Аполлон», лаборатория NASA разработала технологию, известную как цифровая обработка фотографии (DPI), которая позволяла обрабатывать на компьютерах снимки Луны. Эти томографы и МРТ стали применяться в медицине для получения снимков человеческого организма для диагностики.
Улучшенное программное обеспечение
При сотрудничестве NASA и компании Google были созданы программы в формате 3D для составления карты Марса и Луны, карты погоды для прогнозирования. Недавно обе компании занялись решением проблем для управления колоссальным количеством данных. В результате были созданы программы-симуляторы для тренировок, программы для обработки фотографий и т.д.
Противообледенительная система
Компания KATS (Kelly Aerospace Therma Systems) при сотрудничестве с NASA создала противообледенительную систему Thermawing, собственно систему кондиционирования для одномоторных самолетов. В основе системы – гибкая, электропроводящая графитовая фольга, которая крепится к передней кромке крыла самолета. При нагревании фольги лед тает.
Кохлеарный имплант
В 1970-х годах Адам Киссиа, младший инженер агентства NASA, который работал над программой космических кораблей многоразового использования, создал кохлеарный имплант. Несмотря на то, что у инженера не было медицинского образования, он занялся проблемой глухих и создал слуховой аппарат на основе телеметрии, электронного зондирования, звуковых и вибрационных датчиков. Аппарат на основе цифровых импульсов стимулирует слуховые окончания, которые передают сигналы головному мозгу.
Устройство для обезвреживания мин
В результате сотрудничества агентства NASA и компании Thiokol Propulsion была создана специальная технология, которая позволяла уничтожать мины с безопасного расстояния с помощью твердого ракетного топлива. В основе технологии лежит устройство, которое действует по принципу электрозажигалки - при воспламенении огонь прожигает отверстие в оболочке мины, выжигает взрывчатое вещество и обезвреживает мину без детонации.
Солнечная батарея
Агентство NASA основало объединение Environmental Research Aircraft and Sensor Technology, членами которого стали 28 стран. Целью его деятельности стало создание беспилотного самолета для полетов на большой высоте на протяжении нескольких дней подряд. Для поддержания его деятельности понадобилась новая технология, позволяет самолету быть энергетически автономным. В результате была создана солнечная батарея на основе монокристалического кремния легкая по весу и недорогая. Она производила на 50% больше энергии, чем традиционные.
Детекторы дыма
Хотя и не агентство NASA создало первый детектор дыма, но в 1970-х годах оно разработало новую и более практичную версию при сотрудничестве с корпорацией Honeywell. Новый детектор был оснащен самозаряжающейся никель-кадмиевой батареей. На орбите на борту первой космической станции Skylab для пожарной и газовой безопасности экипажа были установлены подобные детекторы с более чувствительными сенсорами, которые полностью оправдали надежды.
Протезы
Одним из самых весомых изобретений агентства NASA считается протезирование конечностей для человека и животных на основе щадящих и чрезвычайно практичных технологий, полученных на основе исследований Environmental Robots Inc. Компания достигла великолепных результатов в области разработки и создания искусственной мышцы и космической робототехники при сотрудничестве с инженерами NASA.
Вы когда-нибудь задавались вопросом, какое влияние может оказать на нашу повседневную жизнь освоение космоса? По сути, довольно много вещей, окружающих нас, существуют целиком благодаря научным исследованиям и технологиям, разработанным NASA. Именно они позволяют нам ощутить, какой вклад в нашу повседневную жизнь вносит освоение космоса.
Хотя основной целью NASA всегда было изучение Вселенной, тем не менее, большая часть технологий, разработанных агентством, были внедрены на Земле и теперь кажутся просто незаменимыми. Более того, используя большинство вещей, появившихся на свет благодаря NASA, мы даже не догадываемся об их подлинном происхождении.
Ни для кого не секрет, что ряд стран вкладывает огромные суммы (в основном, это деньги налогоплательщиков) в развитие космических программ, и время от времени многие задаются вопросом: не лучше ли пустить эти деньги на другие цели, чем тратить их на инвестирование в освоение космоса? Но они не совсем правы, большая часть изобретений NASA на сегодняшний день нашла свое применение и на нашей планете, улучшив качество нашей жизни и простимулировав экономику. NASA обладает более 6300 патентами, и сегодня мы ознакомим вас с двадцатью самыми интересными из них.
20. Водяной пистолет Super Soaker
Лонни Джонсон, инженер NASA, чьи исследования помогли отправить астронавтов в космос и создать стелс-бомбардировщик, также стал изобретателем водяного пистолета Super Soaker. Он был впервые представлен в 1989 году, и позволял стрелять более быстрыми и мощными струями воды по сравнению с моделями, которые уже были на рынке. С момента выпуска Super Soaker, этот водяной пистолет вошел в 20 самых продаваемых игрушек в мире.
19. Memory Foam (модифицированный пенополиуретан низкой упругости)
Все верно, в NASA заботятся о вашем сне. Материал, используемый в производстве ортопедических матрасов и подушек, был изначально разработан для полетов в космос. Пенополиуретан был создан для минимизации последствий столкновения с поверхностью при посадке. Это вещество обладает уникальным компонентом, который позволяет ему распределять силу удара по всей поверхности, после чего возвращает его прежнюю форму. Многие современные коммерческие самолеты также оснащены такого рода защитой. Что касается повседневной жизни, то пенополиуретан также используется в медицине, позволяя врачам уменьшить давление на определенные части тела пациентов, а также является составной частью протезов.
18. Теплоизоляция
Еще в те дни, когда в NASA искали способ обезопасить шаттл Apollo и костюмы астронавтов, и сделать их пригодными для обеспечения жизнедеятельности человека, некоторые исследователи начали экспериментировать с теплоизоляцией. Возникла необходимость защитить астронавтов от резких и губительных перепадов температур. Здесь на помощь пришла отражающая теплоизоляция. На сегодняшний день эту технологию иногда используют в строительстве коммерческих и жилых зданий.
17. Водоотталкивающий гидрокостюм
Главным вкладом в усовершенствование гидрокостюма послужило изобретение технологии, при которой для него создавалась специальная «ребристая» ткань, состоящая из неразличимых невооруженным глазом бороздок. Подобная технология также используется при изготовлении материала, покрывающего поверхность самолетов и гоночных яхт, которая позволяет существенно уменьшить трение. NASA совместно со Speedo был разработан гидрокостюм, который позволял плыть на 10-15% быстрее, чем обычный. Этот гидрокостюм был запрещен для ношения во время соревнований после Олимпиады 2008 года в Пекине.
16. Беспроводной пылесос
Вряд ли вы подозревали, что пользуясь беспроводным пылесосом, вы пользуетесь технологией, разработанной для астронавтов, высадившихся на Луну. Дело в том, что во время миссии Apollo, NASA потребовалась портативная дрель, способная отколоть образцы из лунной породы. И хотя первой, кто изобрел беспроводные устройства, была компания Black and Decker в 1961 году, именно исследования NASA позволили развить технологию до того уровня, на котором она находится сейчас, подарив нам беспроводные пылесосы, медицинские инструменты и многое другое.
15. Фильтры для воды
Всем известно, что вода – источник жизни. По этой причине возможность превращать загрязненную воду в чистую невероятно ценна. Технология очистки воды известна с 1950-х годов, но NASA требовалось вывести ее на новый уровень, обеспечив астронавтов, долгое время запертых на МКС, свежей, очищенной и отфильтрованной водой. Многие компании переняли технологию очистки воды, усовершенствованную NASA, и привнесли ее в повседневную жизнь.
14. Невидимые брекеты
Компания Ceradyne, совместно с NASA, занималась разработкой невидимых брекетов в ходе программы Advanced Ceramics Research. Благодаря им, на сегодняшний день ношение брекетов уже не приносит столько дискомфорта, как раньше. Для разработки невидимых брекетов использовалась технология отслеживания теплонаводящихся ракет. В результате были получены брекеты из прозрачного поликристаллического алюминия, который изначально использовался в ракетостроении.
13. Устойчивые к царапинам линзы
Если вы уроните на землю очки, они, скорее всего, не сломаются. Все это потому, что начиная с 1972 года, одним из требований к производителям линз стало использование пластика вместо стекла. Такое требование было выдвинуто по трем причинам: пластик дешевле, легче, менее склонен к раздроблению, и лучше поглощает ультрафиолетовое излучение, чем стекло. Тем не менее, у пластика был серьезный недостаток – он легко царапался. Этим вопросом занялись в NASA, разработав линзы, устойчивые к царапинам, поскольку астронавтам требовалась особая защита. Вскоре Foster-Grant, компания по производству солнечных очков, объединилась с NASA, чтобы создать уникальное пластиковое покрытие, в десять раз более устойчивое к царапинам, чем обычный пластик.
12. Сублимационная сушка
Как и другие вещи, питание в космосе требует тщательного контроля и внимания. Астронавты, находящиеся на орбите Земли, живут и работают в условиях микрогравитации, из-за которой все окружающее пространство очень быстро заполняется летающей едой, если за ней не следить. Как раз для такого случая и была изобретена сублимационная сушка. Совместно с Nestle, NASA изобрели особый процесс замораживания продуктов, который полностью лишал их воды, делая процесс транспортировки и хранения крайне удобным. Для того, чтобы съесть такой продукт, надо просто залить его водой, и пища вновь готова к употреблению. Технологии позволили сохранить не только свойства, но и первоначальный вкус, текстуру и внешний вид продуктов.
11. Тренажеры
Изначально тренажеры были изобретены в NASA и предназначались для того, чтобы астронавты регулярно тренировались и не теряли форму в космосе из-за невесомости. Одним из долгосрочных последствий длительного времяпровождения в условиях невесомости является общее ослабление организма, снижение плотности костей и мышечной массы. Чтобы избежать деградации во время нахождения в космосе, всем астронавтам необходимо подвергать себя интенсивным тренировкам.
10. Инсулиновая помпа
Благодаря исследователям, работавшим над созданием аппарата Mars Viking, NASA помог сделать процесс контроля над сахарным диабетом более управляемым. В те времена путешествие в космос представляло серьезную проблему, особенно важен был мониторинг общего состояния здоровья астронавта. Специалисты NASA искали новые способы отследить жизненные показатели подопечных на больших расстояниях. Тогда медицинские эксперты из центра космических полетов Goddard Space Flight Center создали устройство, позволяющее контролировать уровень сахара в крови человека и, при необходимости, вводить дозу инсулина в организм. Это изобретение, известное сегодня как инсулиновая помпа, помогло контролировать уровень сахара у людей, страдающих диабетом, начиная с конца 80-х годов.
9. Инфракрасный ушной термометр
В прошлом измерение температуры тела было довольно сложной задачей. До 1991 году ее измеряли обычными ртутными термометрами, на которых не всегда можно было разглядеть точную температуру, или ректальными термометрами, которые были попросту неудобны. Компания Diatek решила разработать новые термометры, воспользовавшись технологией NASA, связанной с измерением температуры звезд на основе инфракрасного излучения. Совместно с принадлежащей NASA лабораторией Jet Propulsion Lab, компания Diatek разработала инфракрасный датчик, который должен был выступать в качестве термометра, помещаемого в ухо. Это упростило и ускорило процесс измерения температуры, сведя его к двум секундам.
8. Компьютерная томография
И хотя NASA и не изобрели саму технологию МРТ, но они внесли свой вклад в значительную часть этой области. В середине 1960-х годов, после завершения программы высадки на Луну, лаборатория Jet Propulsion Laboratory, принадлежащая NASA, разработала технологию, ныне известную, как цифровая обработка изображений, что позволило программно улучшить качество фотоснимков Луны. Цифровая обработка изображений сыграла свою роль и в медицине, позволив получать необходимые снимки человеческого тела в нужном формате. На основе этой технологии и была создана компьютерная томография и МРТ.
7. Лучшее программное обеспечение
Google и NASA сотрудничают над различными проектами уже достаточно долгое время. Среди их работ можно отметить трехмерные карты Марса и Луны, отслеживание МКС в реальном времени, а также визуализацию погоды и ее прогнозирование. Теперь эти два гиганта современных технологий занялись изучением вопроса управления данными, взаимодействия человека и компьютера, а также распределением множественных вычислений. Все это с одной лишь целью облегчить и сделать более доступным для нашего восприятия огромное количество информации и данных. На данный момент средства NASA и их партнеров тратятся на изучение вопросов виртуальной реальности, улучшения существующих программ, обучения моделированию и улучшения качества фотоснимков.
6. Противообледенительная система самолета
Компания KATS (Kelly Aerospace Therma Systems) совместно с NASA занималась разработкой механизмов интеграции термоэлектрической противообледенительной системы под названием Thermawing, которая представляет собой кондиционер, предназначенный для однодвигательных самолетов. Система использует гибкую, электропроводящую графитовую фольгу, прикрепленную к передней кромке крыла. После включения системы, фольга быстро нагревается, растапливая весь лед с крыльев.
5. Кохлеарный имплантат
Кохлеарные имплантаты были изобретены в конце 1970-х годов Адамом Киссиа младшим, инженером NASA, работавшим над программой космических челноков. И хотя у него не было медицинского образования, он решил попробовать применить все знания NASA в области телеметрии, систем электронного зондирования и звуковых и вибрационных датчиков, в надежде, что это поможет создать лучший слуховой аппарат. Тогда-то ему и пришла в голову идея создания модернизированного слухового имплантата, который будет передавать цифровые импульсы, стимулирующие слуховые нервные окончания, которые, в свою очередь, будут передавать сигналы мозгу.
4. Обезвреживатель мин
NASA совместно с компанией Thiokol Propulsion сумели создать специальную технологию, позволившую уничтожать мины на безопасном расстоянии при помощи ракетного топлива. Это устройство использует электрозажигалку, которая воспламеняет и нейтрализует мины без какой-либо детонации. Для этого используется твердое ракетное топливо, которое прожигает отверстие в стенке мины и затем выжигает внутри все взрывчатое вещество, обезвреживая ее по максимуму.
3. Солнечная энергия
В NASA была создана программа под названием ERAST, основной целью которой было создание дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, способных летать на больших высотах несколько дней подряд, на что потребовались бы дополнительные источники питания. Но обычный подход увеличил бы вес аппарата, поэтому было решено использовать солнечные элементы на основе монокристаллического кремния, которые на сегодняшний день доступны по относительно низкой цене. Технология этих солнечных устройств обеспечила аппараты на 50% большей мощностью, чем это сделали бы обычные солнечные батареи. Благодаря этому изобретению миллионы домов были обеспечены дешевой и не загрязняющей окружающую среду энергией.
2. Детекторы дыма
На самом деле, в NASA не изобретали первый детектор дыма, но в 1970-х годах, совместно с корпорацией Honeywell, ими была разработана новая версия детектора дыма. Модернизированный детектор дыма был оснащен самоподзаряжающимися никель-кадмиевыми батареями. Все это произошло из-за того, что астронавтам, находившимся на борту первой космической станции США Skylab, было необходимо получать незамедлительное предупреждение в случае пожара или утечки вредных газов. Модифицированные NASA детекторы дыма обладали настраиваемой чувствительностью, что позволяло избегать ложных тревог.
1. Искусственные конечности
Одним из наиболее вдохновляющих изобретений NASA оказалось создание модифицированных протезов. Продолжительное финансирование этой области привело к открытию амортизирующих материалов, позволив создать улучшенные варианты протезов, как для человека, так и для животных. Постоянное развитие более качественных и функциональных динамических искусственных конечностей всецело основывалось на результатах исследований Environmental Robots Inc, связанных исследованием и разработкой искусственной мышцы и космической робототехники специалистами NASA.
Представьте мир, в котором штормы, ураганы, торнадо, наводнения и молнии больше не опасны для человека. Мир, в котором перелет от Лондона до Сиднея занимает один час. Вообразите будущее, в котором наши познания о материи настолько глубоки, что путешествия во времени становятся реальностью. Над этими технологиями уже работают ученые в Калифорнии, в Пало-Альто, в лабораториях компании Lockheed Martin - мирового гиганта в области авиакосмической техники и авиастроения.
Lockheed Martin работает бок о бок с NASA, ведущими мировыми университетами и мощными коммерческими партнерами. Ученые сосредоточены на четырех проектах, которые коренным образом изменят наш мир:
- сохранение человеческой жизни;
- открытие новых знаний о происхождении Вселенной;
- полеты со скоростью звука;
- предотвращение конца света.
Следуя за молнией
H. David Seawell/Corbisimages.comВ мае торнадо, наводнения и другие природные катастрофы обошлись экономике США в сумму более $4,5 млрд. По данным страховой компании AON, за один месяц произошло 412 торнадо. В Китае в том же месяце 81 человек погиб и 100 000 домов были повреждены и разрушены с приходом дождей Мэй-ю.
Никто не застрахован от погодных катаклизмов. В 2011 году в результате наводнения в Таиланде пострадали заводы по производству компьютерных комплектующих, в результате во всем мире поднялись цены на жесткие диски.
Точный прогноз наступающего торнадо поможет спасти жизни. Карта молний (GLM) даст людям шанс укрыться от катастрофы.
Скотт Фос (Scott Fouse), вице-президент Lockheed Martin’s Advanced Technology Center, рассказывает, что молнии формируются в облаках и только через некоторое время достигают земли, поэтому можно предугадывать бедствие. Датчики для сбора данных о молниях ученые подключат к американскому спутнику GOES-R, который запустят в следующем году.
Главный инженер спутника GOES-R Стивен Джолли объясняет, что датчики выполнены с использованием технологии телескопа «Хаббл», только теперь мы будем смотреть не на звезды, а на Землю. Торнадо начинается через 10 минут после начала активности молний, и эти 10 минут спасут множество жизней.
Погодный трекер, снимая Землю со скоростью 500 кадров в секунду, поможет самолетам пробраться сквозь бурю и пошлет предупредительный сигнал электрическим сетям, находящимся под угрозой на Земле. Ученые планируют развернуть систему GLM над всем миром.
John Agnone/Corbisimages.com
Кроме плохой погоды, угрозу для электрических систем и авиации создают корональные выбросы массы - вещества из солнечной короны. Преодолев миллиарды километров в космосе, частицы вещества достигают Земли через 1–3 дня. Даже небольшие выбросы могут ухудшить сигнал от спутников, и мы потеряем контроль над самолетами и электрическими системами.
Чем крупнее выброс, тем опаснее последствия. В зависимости от времени, когда случится выброс, от места на солнце, в котором это произойдет, и от направления движения частиц, некоторые части мира могут лишиться электроэнергии на срок до 5 месяцев. Выплаты страховых компаний, связанные с ущербом от выбросов корональных масс, составляют около $10 млрд в год. Ультрафиолетовый тепловизор, установленный на спутнике GOES-R, будет заранее предупреждать о предстоящих выбросах.
Еще один инструмент на GOES-R - geoCARB - разрабатывается совместно с университетом Оклахомы. Он измеряет уровень углекислого газа в атмосфере Земли, чтобы мы могли прогнозировать изменения, связанные с его количеством.
Путешествия во времени и съемки зарождающихся галактик
Lockheed Martin и университет Аризоны разрабатывают суперчувствительную камеру ближнего инфракрасного диапазона, которой надеются заснять свет самых ранних звезд и галактик на стадии их формирования. Астрономы установили в камеру коронограф, который делает снимки слабовидимых объектов вблизи ярких источников. Механизм работы коронографа в NIRCam похож на то, когда мы прикрываем глаза ладонью от солнечного света, чтобы разглядеть что-то.
NIRCam будет запущена в космос на борту космического телескопа имени Джеймса Уэбба в октябре 2018 года из Французской Гвианы с помощью ракеты «Ариан-5». При помощи спектрометров ученые узнают больше о природе света и увидят, как формируются газовые облака. Это поможет многое понять о происхождении Вселенной.
С NIRCam исследователи изучат темную материю и темную энергию. Сейчас они скрыты от наших телескопов, но мы знаем, что они существуют. Эти знания заложат фундамент в понимание взаимодействия пространства и времени.
Мы считаем, что время движется в одном направлении, но материя не такая, какой мы ее представляем. Существуют впадины в пространстве, вызванные крупными объектами, такими как Солнце, например. Может ли это открытие привести к путешествиям во времени? Я ничего не исключаю. В старом сериале Star Trek рассказывалось о многих подобных технологиях, и мой отец, физик, смеялся над ними. Теперь эти технологии становятся реальностью. Когда мы поймем основы происхождения Вселенной, мы сможем объяснить все явления, которые не можем осознать сейчас.
Стивен Джолли
Исследования с NIRCam важны не только для космологов, но и для всего мира: они повлияют на систему верований и изменят религиозные представления человечества.
В двадцать раз быстрее звука
Navneet Yadav/Flickr.com
Идея гиперзвуковых путешествий не нова. Термин появился в 70-е годы и обозначал скорость в 5 Махов, то есть в 5 раз превышающую скорость звука. Множество проектов посвящено попыткам преодолеть скорость звука в десятки раз. Разработчики из Германии к 2030 году планируют запустить Hypersonic SpaceLiner, который сможет долететь из Европы до Австралии за 90 минут. Компания Lockheed Martin занята разработкой технологий, позволяющих преодолеть скорость в 20 Махов - 24 498 км/ч - и скорость в 30 Махов.
Попытки достичь скорость в 20 Махов сорвались из-за отсутствия надежных материалов, которые смогли бы выдержать нагрев, возникающий на этих скоростях. Сейчас у ученых есть материал, который охлаждается самостоятельно, «проливая» электроны, как человеческое тело выделяет пот.
Компания Lockheed Martin работает совместно с Имперским колледжем Лондона, который владеет гиперзвуковой аэродинамической трубой, необходимой для испытаний материалов. Сверхзвуковые полеты нужны не только обычным пассажирам, чтобы быстро перемещаться из страны в страну. Они важны для оказания незамедлительной гуманитарной помощи или помощи жертвам стихийных бедствий, хотя в первые годы использования стоимость сверхзвуковых перелетов будет очень высокой.
Наряду с гиперзвуковыми материалами для создания машин будущего будут использоваться другие разработки. Например, углеродные нанотрубки, которые в 50 000 раз тоньше человеческого волоса, будут использоваться в аккумуляторах.
Мы используем космические технологии в авиастроении, в автомобилестроении и уже в повседневной жизни. Мы изобрели датчики с источником питания, который может самостоятельно включаться и выключаться, без проводов. Это позволит создавать спутники, в тысячи раз меньшие по размеру, чем нынешние. А какими будут автомобили? Кто знает!
Стивен Джолли
Предотвращение конца света
В 2013 году в Челябинске упал метеорит размером около 15 метров в поперечнике, пострадало около 2 000 человек. Это первый случай в новейшей истории, когда упал крупный метеорит и вызвал значительные разрушения. Небольшие метеориты постоянно падают на Землю. Глобальную угрозу может представлять метеорит размером около 400 метров в диаметре. Но такие прилетают на Землю раз в тысячу лет, по словам ученых из NASA.
В настоящее время NASA наблюдает более 1 400 астероидов, которые могут нанести значительный ущерб. Землю защищают планеты-гиганты Солнечной системы, которые «оттягивают» метеориты на себя. Поэтому последний серьезный метеорит упал на Землю в 1908 году опять же на территории России и вызвал землетрясение силой 5 баллов по шкале Рихтера. Место его падения оказалось безлюдным, только один человек погиб. Если бы метеорит упал на 4 часа и 47 минут позже, он стер бы с лица Земли Санкт-Петербург, население которого составляло на тот момент более миллиона человек.
66 миллионов лет назад, во времена Мелового периода, когда по Земле бродили динозавры, на полуостров Юкатан в Мексике упал метеорит размером около 10 км в ширину, образовав кратер Чиксулуб. Сила воздействия была эквивалентна миллиарду бомб, какие были сброшены на Хиросиму, и вызвала химическую реакцию, которая «вскипятила» Землю.
News.nationalgeographic.com
Ученые из NASA и Lockheed Martin работают над тем, чтобы предотвратить подобные катастрофы в дальнейшем. NASA ведет каталог околоземных объектов с 1998 года, а в 2016 году планирует запустить миссию, которая изменит отношения человечества с астероидами.
Беспилотная миссия OSIRIS-REX отправится к астероиду Bennu, одному из самых потенциально опасных астероидов. Высока вероятность, что он врежется в Землю в конце XXII века. OSIRIS-REX подлетит к Bennu, возьмет образец его состава и принесет на Землю. Ученые надеются понять, каким образом можно повлиять на астероид и его орбиту. Также миссия может найти на астероиде еще не известные ученым химические элементы.
Сохранение нашей планеты - это больше, чем просто ее защита от падения метеорита. Например, одна из самых больших загадок: что произошло с атмосферой на Марсе, что вызвало кардинальные изменения климата? В 2013 году был запущена миссия MAVEN, которая, возможно, даст ответы на эти вопросы и поможет понять, не уготовано ли Земле будущее красной планеты.
Главной задачей NASA является исследование и понимание космоса, но большое количество технологий, разработанных для космических исследований, стали использоваться и в повседневной жизни. Мы встречаемся с такими изобретениями каждый день, и они улучшают качество жизни здесь, у нас, на Земле.
(Всего 20 фото)
20. Водяной пистолет
Инженер NASA Лонни Джонсон, создатель бомбардировщиков «Стелс», придумал водяной пистолет. Модель с улучшенными характеристиками появилась в 1989 году и стала намного лучше, чем ранее существующие на рынке. В то же время водный пистолет Super Soaker вошел в 20 самых продаваемых игрушек в мире.
19. Пена с памятью
Это правда, что благодаря NASA все стали спать лучше. Упругая пена, которая входит в состав матрасов Tempurpedic, была разработана для космических полетов. Она была создана для сидений корабля, чтобы минимизировать неудобства для космонавтов во время посадок. Пена с памятью - это уникальный компонент, способный распределять давление равномерно по всей поверхности, впоследствии она восстанавливает первоначальную форму. Некоторые коммерческие авиакомпании используют это изобретение для оснащения кресел в салонах самолетов. Пена используется в медицине для лежачих больных с нарушениями опорно-двигательного аппарата и в протезировании.
18. Изоляционные материалы
Давайте вспомним то время, когда NASA искало способы обеспечения безопасности и жизнеспособности космических кораблей и начало эксперименты с изоляционными материалами. Космонавтам необходима была защита от огромных перепадов температур в космосе. Сегодня изоляционные материалы в разных формах широко используются в строительстве.
17. Резиновый костюм для плавания
В NASA изобрели riblet - маленькие, невидимые невооруженному глазу желобки размером меньше царапины. Их используют на поверхности самолетов, гоночных яхт для уменьшения трения. При сотрудничестве с компанией Speedo NASA разработало плавательный костюм с применением технологии. Эти желобки на нем на 10-15% увеличивают скорость пловца и позволяют ему легко скользить в воде. Правда, после пекинской олимпиады 2008 года для участия в соревнованиях эти костюмы запретили.
16. Портативный беспроводной пылесос
Делая уборку в доме с ручным пылесосом, никто не задумывается, что использует техническое достижение NASA, которое астронавты применили на Луне. Например, во время миссии «Аполлон» NASA потребовалось портативное независимое устройство для сбора образцов с поверхности Луны. Блэк и Деккер придумали первые устройства на батарейках в 1961 году, но разработки NASA помогли совершенствовать технологию, в результате был получен легкий беспроводной пылесос, беспроводные медицинские устройства и многое другое.
15. Фильтры для воды
Всем известно, что вода - основа жизни. Так как мы не можем жить без нее, то преобразование загрязненной воды в питьевую стало удивительным и ценным достижением. Технология фильтрации воды появилась в 1950-х годах, но NASA требовалось знать, как очищать воду эффективнее и сберегать ее чистой долгий период времени для потребностей космонавтов на борту космического корабля и для предотвращения возникновения болезней. Через несколько лет многие компании воспользовались технологиями NASA и создали миллионы фильтров, которые теперь используются каждый день.
14. Прозрачные брекеты
У некоторых предметов необычное начало. Компания Ceradyne и программа NASA по работе с керамикой способствовали появлению прозрачных брекетов. Для их разработки была применена технология, которая используется для отслеживания ракет с тепловым наведением. Прозрачные брекеты прочнее железных, их гладкая и круглая форма предотвращает повреждения во рту.
13. Небьющиеся линзы
Шансу, что при падении очков на землю линзы не разобьются, все обязаны изобретению пластиковых линз компанией FDA в 1972 году. Во-первых, пластик дешевле стекла, легче и он лучше поглощает ультрафиолетовую радиацию. Так как в космосе существует много неожиданных угроз в виде летающих частиц, NASA требовалось создать специальное защитное покрытие шлемов космонавтов. Вскоре компания Foster-Grant, которая специализируется на выпуске солнцезащитных очков, при сотрудничестве с NASA создала уникальные покрытые пластиковым защитным слоем линзы, которые в 10 раз прочнее стекла или непокрытого этим слоем пластика.
12. Сухая заморозка
Есть в космосе тоже необходимо. На орбите космонавты живут и работают в условиях микрогравитации, что означает, что сухая и сыпучая пища будет летать свободно по борту. Вот почему необходима сухая заморозка. Перед началом миссии «Аполлон» NASA интенсивно занималось исследованиями процессов подготовки пищи для космических полетов. При сотрудничестве с компанией Nestle агентство и пришло к способу сухой заморозки - процессу, в результате чего происходит дегидратация продуктов, которые быстро замораживаются и помещаются в вакуумные упаковки. Перед употреблением необходимо добавить воду, и продукт восстановит свои свойства, запах и вкус.
11. Беговые дорожки
Тренажеры были придуманы агентством NASA, так как на орбите космонавты обязаны заниматься физическими нагрузками, чтобы быть в форме, а мышцы в невесомости не атрофировались. При нулевой гравитации скелет человека тоже постепенно становится слабее.
10. Инсулиновая помпа
Благодаря исследователям космической программы Mars Viking spacecraft агентство NASA занялось проблемами больных диабетом. Межпланетные путешествия занимают огромный промежуток времени, и вопросы, связанные со здоровьем космонавтов, становятся важными. Медицинские эксперты из центра космических полётов Goddard изобрели устройство, которое может отслеживать состояние больного, а именно уровень сахара в крови, и при необходимости вводить в организм инсулин. Сегодня это изобретение известно как «инсулиновая помпа», и больные диабетом используют его с 80-х годов.
9. Инфракрасный термометр
В прошлом померить температуру больному было сложно. До 1991 года ее измеряли в основном ртутными термометрами и рассмотреть показатели было сложно. Компания Diatek и агентство NASA разработали инфракрасные термометры со специальным сенсором. Его вставляют в ухо, что намного проще, а показатели получаются точнее и быстрее.
8. Томограф
В 1960-х годах после программы высадки на Луну «Аполлон» лаборатория NASA разработала технологию, известную как цифровая обработка фотографии (DPI), которая позволяла обрабатывать на компьютерах снимки Луны. Эти томографы и МРТ стали применяться в медицине для получения снимков человеческого организма для диагностики.
7. Улучшенное программное обеспечение
При сотрудничестве NASA и компании Google были созданы программы в формате 3D для составления карты Марса и Луны, карты погоды для прогнозирования. Недавно обе компании занялись решением проблем для управления колоссальным количеством данных. В результате были созданы программы-симуляторы для тренировок, программы для обработки фотографий и т.д.
6. Противообледенительная система
Компания KATS (Kelly Aerospace Therma Systems) при сотрудничестве с NASA создала противообледенительную систему Thermawing, собственно систему кондиционирования для одномоторных самолетов. В основе системы - гибкая, электропроводящая графитовая фольга, которая крепится к передней кромке крыла самолета. При нагревании фольги лед тает.
5. Кохлеарный имплант
В 1970-х годах Адам Киссиа, младший инженер агентства NASA, который работал над программой космических кораблей многоразового использования, создал кохлеарный имплант. Несмотря на то что у инженера не было медицинского образования, он занялся проблемой глухих и создал слуховой аппарат на основе телеметрии, электронного зондирования, звуковых и вибрационных датчиков. Аппарат на основе цифровых импульсов стимулирует слуховые окончания, которые передают сигналы головному мозгу.
4. Устройство для обезвреживания мин
В результате сотрудничества агентства NASA и компании Thiokol Propulsion была создана специальная технология, которая позволяла уничтожать мины с безопасного расстояния с помощью твердого ракетного топлива. В основе технологии лежит устройство, которое действует по принципу электрозажигалки - при воспламенении огонь прожигает отверстие в оболочке мины, выжигает взрывчатое вещество и обезвреживает мину без детонации.
3. Солнечная батарея
Агентство NASA основало объединение Environmental Research Aircraft and Sensor Technology, членами которого стали 28 стран. Целью его деятельности стало создание беспилотного самолета для полетов на большой высоте на протяжении нескольких дней подряд. Для поддержания его деятельности понадобилась новая технология, которая позволяет самолету быть энергетически автономным. В результате была создана солнечная батарея на основе монокристаллического кремния, легкая по весу и недорогая. Она производила на 50% больше энергии, чем традиционные.
2. Детекторы дыма
Хотя и не агентство NASA создало первый детектор дыма, но в 1970-х годах оно разработало новую и более практичную версию при сотрудничестве с корпорацией Honeywell. Новый детектор был оснащен самозаряжающейся никель-кадмиевой батареей. На орбите на борту первой космической станции Skylab для пожарной и газовой безопасности экипажа были установлены подобные детекторы с более чувствительными сенсорами, которые полностью оправдали надежды.
1. Протезы
Одним из самых весомых изобретений агентства NASA считается протезирование конечностей для человека и животных на основе щадящих и чрезвычайно практичных технологий, полученных на основе исследований Environmental Robots Inc. Компания достигла великолепных результатов в области разработки и создания искусственной мышцы и космической робототехники при сотрудничестве с инженерами NASA.
Что общего у «липучек» на куртках и последней модели магнитного биопринтера, способного напечатать живые органы и ткани? Какие «космические» изобретения стали частью нашей повседневной жизни? В специальном проекте ТАСС мы расскажем о 10 важных изобретениях, которые были созданы для работы на орбите, но изменили жизни миллионов людей, вернувшись на Землю
Молнии и липучки
Сложно поверить, но привычные застежки - молния и липучка - своей популярностью во многом обязаны космонавтике. Но их история началась далеко не в космосе.
Первую молнию, точнее «застежку для обуви», разработал американский инженер Уиткомб Лео Джадсон в 1891 году. Публика увидела изобретение в 1893 году, но конструкция оказалась ненадежна. Джадсону пришлось найти партнеров, один из которых пригласил инженера шведского происхождения Гидеона Сундбэка доработать механизм застежки. В 1917 году, после нескольких усовершенствований, версия, максимально похожая на современную, получила патент. Первая неудачная попытка усложнила процесс внедрения, но позже все наладилось: уже в 1918 году продали 24 000 застежек для денежных поясов военных моряков.
Дальше новинку приметили дизайнеры: Эмиль-Морис Эрме, один из потомков основателя модного дома Hermès, предложил использовать молнию при производстве сумок, а Эльза Скиапарелли первой применила ее в одежде. Но настоящий бум на застежки-молнии случился во времена освоения космоса. Например, скафандр модели A7L с проходящей от паховой области до шеи молнией был на Ниле Армстронге в экспедиции «Аполлон-11».
А вот липучка появилась благодаря случаю: в 1941 году инженер Жорж де Местраль вернулся с прогулки с собакой и, очищая шерсть питомца от репейника, решил рассмотреть головки растения под микроскопом. Оказалось, причиной цепкости репейника являются маленькие крючки. Так зародилась идея, на реализацию которой ушли годы. Жорж запатентовал липучку в 1955 году. Первыми новинку оценили космонавты, которые используют застежку не только в одежде: на МКС стены покрыты тканью с микропетлями, а чтобы держать предметы на местах, к ним приклеивают небольшие кусочки материи с крючками. Это и есть составные части липучки.
Так совсем не космические разработки сначала освоили космос, чтобы потом принести пользу на Земле.
Беспроводные ручные пылесосы
В условиях космического полета и ограниченного пространства особенно ценятся предметы без проводов. Современная техника на батарейках и аккумуляторах обязана своему появлению развитию космической отрасли. А у ручных пылесосов особая история.
В начале 60-х годов ХХ века, когда планировалась программа космических миссий «Аполлон», команда NASA искала технологии, которые позволили бы астронавтам собрать образцы грунта с поверхности Луны. Представить, что от космического корабля тянется провод от громоздкой буровой машины или мощного пылесоса, было невозможно, к тому же это было бы небезопасно. Совместно с инженерами компании Black & Decker ученые NASA поработали над эргономичностью аппаратов и сделали их беспроводными за счет работы на батарейках.
Позже компания Black & Decker продолжила применять технологию для производства бытовой техники, включая автомобильные пылесосы, дрели и т. д. В 1961–1962 годах на рынке появилась первая в мире аккумуляторная дрель, работающая на никель-кадмиевой батарее. К концу 1962 года модельный ряд дрелей пополнился четырьмя экземплярами, а кроме того, компания стала производить беспроводные газонокосилки.
За выдающиеся успехи и участие в создании аккумуляторных приборов для программ NASA «Джемини» и «Аполлон» компания Black & Decker удостоена места в Зале славы NASA в США.
Интересно, что iRobot Corporation, один из самых популярных производителей современных напольных роботов-пылесосов, начинал с космических разработок и сотрудничал с NASA.
Когда в следующий раз будете пылесосить салон автомобиля, клавиатуру или собирать крохотным пылесосом крошки со стола, вспомните, что у этого изобретения есть космические корни.
Фильтры для воды
Вода - основа жизни. Пока ни на одной другой планете жизни не обнаружено, а длительные космические экспедиции не позволяют взять с собой огромные запасы воды, ведь на счету каждый килограмм. Но безвыходных ситуаций не бывает: так появились фильтры для воды.
В 50-е годы ХХ века появилась еще одна легендарная разработка NASA, позволившая преобразовывать грязную воду в пригодную для питья. Принципиально новым в фильтрах для воды, установленных на МКС, стало использование ионов серебра, безопасных для человека, так как очистка хлором для этих нужд не подходила. Серебро позволяет нейтрализовать болезнетворные бактерии и предотвратить их дальнейший рост.
Позже, в 1970-х годах, в NASA стали использовать систему, перерабатывающую использованную воду в пригодную для повторного употребления. Очистка воды в таком случае происходит на базе процесса обратного осмоса, что позволяет удалять из жидкости частицы с размерами 0,0001-0,001 мкм. Так можно очистить и морскую воду от соли. Правда, медики не рекомендуют ей увлекаться, так как полезных минералов в такой воде тоже не остается.
В итоге астронавты во время экспедиции пьют воду, получаемую из жидкости, выпитой ими ранее. Согласно расчетам NASA, в 12-месячной экспедиции на каждого члена экипажа МКС в среднем необходимо по 730 литров питьевой регенерированной воды. Круговорот воды в замкнутом пространстве.
Технологии не стоят на месте: в 2013 году миру была представлена бутылка для воды с системой фильтрации ÖKO на базе разработок NASA. Трехуровневая фильтр-система внутри этой бутылки, по заявлениям разработчиков, превращала сладкую газировку в чистейшую воду. В ходе публичного эксперимента выяснилось, что фильтр не всемогущ, а жидкость остается сладковатой. Но если пропускать через фильтр не газировку, то аппарат должен работать. В продажу, правда, он так и не поступил.
Биопринтер
Последние 20 лет методы тканевой инженерии активно используются в исследованиях по изучению воздействия невесомости и космической радиации на организм человека. Глубокое погружение в этот вопрос позволило понять, что и тут космос поможет совершить прорыв на Земле.
Невесомость создает благоприятные условия для формирования сфероидов (строительных материалов для биопечати) из клеток и для их слияния между собой. Ученые предполагают, что созревание напечатанных тканей и органов в условиях невесомости будет происходить намного быстрее и эффективнее.
В условиях земной гравитации используют послойную биопечать, а в космосе можно применить магнитную биопечать. Ранее несколько научных групп смогли получить тканевые сфероиды с помощью магнитного воздействия, что легло в основу разработки принципов использования нанотехнологий для биопечати сложных тканей и органов.
Российская компания 3D Bioprinting Solutions, основной инвестор которой - «Инвитро», разработала новый подход к магнитной трехмерной биопечати. Ученые выяснили, что помещенные в неоднородное магнитное поле тканевые сфероиды формируют биоконструкт более эффективно. В настоящее время компания проводит первый в мире эксперимент по магнитной биопечати на орбите на магнитом 3D-биопринтере, который отправили в космос в начале декабря.
Результаты эксперимента можно будет оценить после возвращения напечатанных тканей и органных конструктов на Землю и проведения гистологических исследований. И уже начале 2019 года они будут обнародованы. В случае успеха эксперимент позволит усовершенствовать технологии трехмерной биопечати. Вместо твердых биодеградируемых каркасов будут магнитные поля. Это даст возможность печатать сложные по строению ткани и органы, а также позволит проанализировать процессы тканевого метаболизма в условиях космического полета. В будущем это поможет совершать космонавтам длительные перелеты, и будет востребованным в сфере трансплантологии и позволит испытывать влияние лекарственных препаратов на распечатанные образцы тканей. Например, можно будет протестировать влияние препаратов на злокачественные опухоли, взятые у человека и распечатанные на принтере.
Космические разработки обладают огромным запасом потенциала и еще не раз внесут изменения в нашу жизнь. Дальше - только интереснее.
Очиститель воздуха или скруббер
Благодаря разработкам для МКС произошла настоящая революция в системах очистки воздуха для больниц, школ, офисов, домов и других помещений с внутренней системой кондиционирования воздуха.
Проблема замкнутой или частично замкнутой системы кондиционирования, когда по помещениям циркулирует один и тот же воздух, к сожалению, обусловлена прогрессом, строительством высотных зданий, улучшенной теплоизоляцией и т. д. Особенно тяжело находиться в подобной обстановке людям, страдающим астмой или аллергией. В стандартных системах кондиционирования нередко забывают менять фильтры - различные аллергены, пыль, плесень и бактерии оседают на стенах и приводят к возникновению неприятного запаха и развитию заболеваний.
Настоящую революцию в очистке воздуха произвело изобретение скруббера - аппарата, способного отфильтровать воздух до практически стерильного состояния без использования химических реагентов. Технология Airocide, которая позволяет очищать даже поверхности в помещении (например, столы в пищевых зонах или сидения унитазов), сокращая загрязнения до 99%, была разработана NASA для МКС. Необходимость в таком устройстве появилась, чтобы избавить воздух от этилена, вырабатываемого растениями. С 1998 года прибор стали в качестве эксперимента устанавливать в продуктовых магазинах, а с 2003-го - в медицинских учреждениях. Одноименный бытовой очиститель воздуха - Airocide - поступил в продажу в 2013 году.
На базе технологии NASA была разработана новая система ActivePure, которая легла в основу устройства Air Scrubber Plus. Производители уверяют, что его легко подключить практически к любой системе отопления и охлаждения. Принцип работы скруббера основан на соединении УФ-излучения, кислорода, молекул воды, пропускаемых через соты, покрытые диоксидом титана и другими металлами, вступающими в реакцию. Дополнительная очистка воздуха происходит за счет окисления ионами супероксида, гидроксила и перекиси водорода.
Так МКС поделилась с человечеством одним из самых жизненно важных изобретений, позволив дышать полной грудью.
Современные шины
Автомобильные шины по типу конструкции делятся на диагональные и радиальные. Последним отдается предпочтение, так как они способны выдерживать более 70 000 км пробега. Но так было не всегда: прочные и износостойкие шины миру подарила экспедиция на Марс.
Космическая программа NASA по изучению Марса готовилась с конца 60-х годов, а запуск с мыса Канаверал состоялся в 1975 году. Миссия получила название «Викинг» и включала отправку двух идентичных аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2» на орбиту и поверхность планеты. При работе над созданием космических аппаратов ведомство сотрудничало со знаменитым производителем шин - компанией Goodyear. Специалистам предстояло разработать ультрапрочные парашютные стропы для высадки на Красной планете.
Волокнистый материал строп стал в итоге базой для производства современных радиальных шин. Он в пять раз прочнее стали, что позволило увеличить пробег резины до 16 000 км. Изобретатели рассчитывали на более короткий срок службы, так что испытания в космосе их приятно удивили.
Секрет радиальных шин кроется в расположении нитей корда под углом 90º вдоль всего шинного протектора, а сталью усилены места сцепления с поверхностью. В наше время практически все заводы выпускают легковые автомобили с радиальными шинами.
С прошлого года NASA снова тестирует новый сверхэластичный материал для миссий на Марс, а использовать его можно будет и на Земле. Конструкция выполнена из сплава металлов, обладает эффектом памяти (первоначальной формы) и способна выдерживать высокие нагрузки. Эластичная она потому, что может менять свою жесткость, контролируя количество передаваемой транспорту энергии.
Сублимационная сушка продуктов
Космические технологии «приложили руку» и к пищевой промышленности. Растворимый кофе, ягоды в сухих завтраках и многое другое проходит процесс лиофилизации, прежде чем попасть к нам в чашки и на тарелки. Технология сублимационной сушки была известна задолго до освоения космоса, но использовалась в основном в медицине, а вот космическая отрасль перенесла метод в пищевую сферу.
В условиях микрогравитации нужно было придумать такой способ питания, при котором еда бы не разлеталась по внутренним помещениям корабля. Помимо того, что это просто неудобно, это еще и опасно, ведь частички пищи могут попасть в дыхательные пути и механизмы. Такая пища должна иметь долгий срок хранения при больших колебаниях температур, а также оставаться безопасной, питательной и вкусной.
Перед стартом космической программы «Аполлон» NASA, по одним данным, сотрудничала с крупнейшим в мире производителем продуктов питания - компанией Nestle. По другой информации, компания Whirlpool произвела первое обезвоженное мороженое как раз для миссии «Аполлон». Как бы там ни было, исследователи в ходе экспериментов применили способ сухой заморозки, основанный на свойстве льда испаряться, минуя жидкую фазу. В результате происходит дегидратация исходного продукта, подверженного шоковой заморозке, с минимальной усадкой, а дальнейшая вакуумизация позволяет сохранить его вкус, запах и питательные свойства. Перед употреблением в еду надо «просто добавить воды».
Технология лиофилизации позволяет закрыть в тюбике с космическим питанием практически любое блюдо - даже супы, котлеты и каши. Приготовленные таким методом блюда и продукты можно хранить до пяти лет при колебаниях температур от -50 до +50°С. Рацион американских астронавтов в настоящее время на 50% состоит из сублимированных продуктов, а вторая половина приходится на полуфабрикаты.
Так технология сублимационной или лиофильной сушки попала и в наш рацион. Быстрорастворимый кофе, производство которого основано на этом методе, сегодня есть в каждом доме.
Противопожарное оборудование
Инциденты на МКС не редкость, и безопасности экипажа уделяется особенно пристальное внимание. Космическая индустрия подарила нам огнеупорную краску и датчики дыма. Последние появились задолго до покорения космоса, а вот современный компактный и едва заметный вид обрели благодаря разработкам для астронавтов.
Случилось это в 1970-х годах, когда специалисты NASA совместно с компанией Honeywell, специализирующейся на электронных системах управления и автоматизации, разработали компактную версию датчика дыма. Подобные детекторы обеспечивали пожарную и газовую безопасность на борту «Скайлэб» - первой и единственной орбитальной станции США.
Новинка работала на самозаряжающейся никель-кадмиевой батарее, а также имела несколько уровней чувствительности во избежание ложного срабатывания. С помощью датчика экипаж мог узнать о возгорании или о присутствии токсичных газов в атмосфере корабля.
На счету космической индустрии еще одна противопожарная разработка - огнеупорная краска. Корпорация AVCO придумала защитный материал для запуска капсулы «Аполлон», чтобы ее обшивка не расплавилась при вхождении в плотные слои атмосферы. Покрытие было создано из материала, который при нагревании расширяется, сгорает и рассеивает тепло. Позднее на его базе разработали краску с аналогичными свойствами. Теперь такой краской покрывают несущие конструкции высотных строений, печи, мангалы и многое другое.
Так космические технологии помогают обеспечивать безопасность и на Земле.
Лазерная коррекция зрения
Операция по лазерной коррекции зрения считается несложной, но вы удивитесь, когда узнаете, что основана она на принципе стыковки космических кораблей.
Название технологии лидар (LIDAR - англ. light identification, detection and ranging, то есть «обнаружение, идентификация и определение дальности с помощью света») стало именем нарицательным. Она помогает получить информацию об удаленности объектов с помощью активных оптических систем, использующих явления поглощения и рассеивания света в оптически прозрачных средах, с точностью до миллиметра.
В 1960-х лидар с лазерными излучателями стали использовать для исследования атмосферы. А в 1969 году его установили на «Аполлоне-11», чтобы оценить расстояние от Земли до Луны. Доставленные в эту миссию «мишени», оставленные на поверхности Луны, до сих пор используют для наблюдений за ее орбитой.
На лидарах основаны системы космической стыковки, их нередко используют в геодезии и картографии для оценки поверхности Земли, а также для измерения глубины моря, спасения людей, предупреждения лесных пожаров и многого другого.
Пригодился LIDAR и в медицине: раньше во время операции по коррекции зрения хирурги с помощью видеокамер направляли лазер на нужные участки роговицы, но глазное яблоко человека совершает огромное количество не улавливаемых камерами микродвижений. Иногда операцию приходилось останавливать из-за повышенного риска. Технология космической стыковки позволила решить эту проблему, так как с ее помощью лазер сам ловит перемещения глаза и позволяет не навредить пациенту.
Так технология для стыковки космических кораблей стала настоящим прорывом в офтальмологии и помогла многим людям навсегда решить проблемы со зрением.
Роботизированная рука Canadarm
13 ноября 1981 года космический челнок Columbia доставил на орбиту одну из самых амбициозных разработок канадских ученых Canadarm. Длина манипулятора составляла 15,2 м, диаметр - 38 см, а вес - 410 кг. Механическая рука была даже маневреннее человеческой, все три «сустава» имели шесть степеней свободы, то есть могли двигаться вперед/назад, вверх/вниз и влево/вправо.
Первый Canadarm и его потомки, Canadarm 2 и Dextre, в значительной степени помогли в строительстве и эксплуатации Международной космической станции. Роботизированные руки доставляли оборудование в нужную позицию, с помощью камер обеспечивали детальный контроль за процессом и даже «держали» человека в скафандре.
После 30 лет успешной работы в космосе технология механической руки нашла применение и на Земле. Манипуляторы используются для работы на атомных электростанциях, дистанционного обслуживания линий электропередач, очистки радиоактивных и других опасных отходов. Но революцию Canadarm совершила в области медицины: на базе этой системы создали роботов-ассистентов для хирургических вмешательств.
В 2008 году компания MD Robotics совместно с исследователями из университета Калгари создали манипулятор NeuroArm, предназначенный для операций на мозге. В 2014 году канадские ученые разработали IGAR - автономную хирургическую платформу для диагностики и лечения рака груди. Робот собирает информацию, которую можно проанализировать с помощью прибора МРТ. Еще через год Synaptive Medical представили робот-микроскоп BrightMatter Drive, а позже его усовершенствованную модель Modus V. Эти роботизированные системы позволяют получить детальное изображение внутренних органов пациента и повышают точность операций.
Так космическая технология Canadarm стала шагом в будущее, где врач сможет положиться на робота-ассистента, а сложные операции будут выполняться с нечеловеческой точностью.
Современные исследования показывают, что человек забывает около 70% увиденной и услышанной за день информации. Предлагаем вам пройти тест и закрепить знания о важных космических изобретениях, чтобы лучше понимать нашу жизнь и при случае блеснуть эрудицией в кругу друзей.