116. 10 космических вещей, которые прочно вошли в нашу жизнь
В День космонавтики мы расскажем о нескольких изобретениях, которые стали возможны благодаря стремлению человека к звездам. Некоторые из этих вещей настолько укоренились в быту, что об их космическом происхождении помнят немногие.
Космическая навигация и связь
Это, наверное, — самое очевидный пример присутствия космоса в нашем быту. Мы смотрим спутниковое телевидение, используем спутниковый интернет, и ориентируемся по навигаторам. Еще 50 лет назад перед человечеством встала одна большая проблема – передача сигнала на большие расстояния. Различные попытки использовать наземные передатчики не привели к успеху и только с появлением искусственных спутников земли удалось обеспечить передачу информации практически в любую точку нашей планеты.
Технология достаточно проста — в космос запускается специальный спутник, который выполняет функции информационного моста. Проще говоря, после запуска он будет находиться на фиксированном расстоянии от Земли и вращаться с той же скоростью, что и сама планета. То есть, относительно наблюдателя на земле спутник всегда будет в одном и том же месте. Так как спутник находится на значительном удалении от Земли, диаметр его «луча» на земле может быть очень большим и охватывать целые материки.
Исследования изменений в организме человека в космосе, вызванные невесомостью, малоподвижностью, позволили создать не только специальные тренажеры для космонавтов, но и костюмы «Адели» – для реабилитации детей, больных церебральным параличом. Напрягая мышцы в таком «скафандре», ребята учатся двигаться активнее.
Нагрузочные костюмы «Пингвин», «Регент» созданы по той же методике для взрослых с болезнью Паркинсона, нарушениями центральной нервной системы. Российские ученые погружали испытателей-добровольцев в ванны, на непромокаемый материал, чтобы имитировать условия невесомости, а теперь такой метод применяется для борьбы с отеками. А еще опыт космических полетов дал возможность разработать средства от декомпрессии, что уже позволило вылечить сотни людей. В российском Институте медико-биологических проблем был создан препарат, помогающий от головокружения и укачивания, уже испытано другое лекарство – для профилактики инфекции верхних дыхательных путей. Давно получили известность препараты, восстанавливающие работу кишечника. И это – лишь часть земной отдачи космоса. Так что ученые заняты не только здоровьем десятков космонавтов, но и десятков, сотен тысяч взрослых и детей в нашей стране.
Тефлон был создан еще в 1938 году, но только его использование в качестве теплоизоляции космических кораблей, открыло материал как отличное покрытие для сковородок. Благодаря уникально низкому коэффициенту трения, тефлон охотно начали использовать при производстве подшипников и прокладок. Тефлоновая электроизоляция защищает электрические схемы космических кораблей.
Ткани, покрытые тефлоном, используют для кровли крыш стадионов, тефлоновые пленки покрывают сотни километров нефтепроводов. Из тефлона уже сейчас делают суставы и изучают возможность создания искусственных нервов: тефлон был выбран в качестве синтетической основы для выращивания искусственных нейронов. Но широкой публике этот материал известен, прежде всего, благодаря своим уникальным антипригарным свойствам, сделавшим его совершенно незаменимым в быту.
«Молнии» и «липучки»
Эти элементы одежды вполне могла постигнуть судьба тефлона, ведь «молния» была изобретена еще в 1914 году, а «липучка» — в 1948. Оба изобретения так и пылились бы на полках патентных бюро, если бы их не начали активно использовать в одежде космонавтов, после чего они стремительно вошли в повседневный обиход. «Космическое измерение» в истории липучек началось в тот момент, когда астронавты обнаружили, что при передвижении в открытом космосе именно «липучки» позволяют быстро и эффективно застегнуться и расстегнуться. Затем липучки стали использовать горнолыжники, обнаружившие, что у их костюмов не так уж много отличий от костюмов астронавтов. За ними последовали и аквалангисты…
Настоящая же популярность пришла к «липучкам» после того, как в одной из телепередач с околоземной орбиты зрители увидели астронавтов, прикреплявших с их помощью продукты к стенам и к тому же демонстрирующих стояние вверх ногами в состоянии невесомости. Именно после этого «липучки» стали привычным элементом детской одежды. Поскольку в космических проектах используются наиболее ценные «земные» изобретения, то в данном случае телереклама «липучек» (скорее всего непреднамеренная) оказалась социально значимой: благодаря ей было существенно ускорено продвижение на рынок крайне полезного изобретения.
В Ракетно-космической корпорации «Энергия» совместно с МГТУ имени Баумана разработали «руку Терминатора» — протез кисти, чувствующий нужную силу сжатия. Речь идет о создании протеза кисти, очень напоминающего кибернетическую руку героев «Терминатора» и «Звездных войн». Безрукие инвалиды, подключившись к устройству, смогут не просто шевелить несколькими искусственными пальцами, но и сжимать их точно в зависимости от мысленного усилия, как если бы сжимались пальцы собственной руки. Эти же технологии могут найти применение при создании экзоскелетов для мощных боевых машин, повторяющих движения человека.
Тут все просто и понятно: изначально они понадобились в космосе, и некоторые из таких инструментов были разработаны для лунной миссии корабля Apollo. Астронавтам требовался инструмент без проводов, которым бы они могли проводить бурение на Луне грунта на глубину до трех метров. В процессе разработки специнструментов были решены не только вопросы «беспроводности», но и эргономичного расхода энергии. Так что, слушая, как соседи делают ремонт с помощью перфоратора, можно «благодарить» космических инженеров.
Строительство спутников дало огромный толчок к развитию технологии производства солнечных батарей. Теперь они есть в каждом калькуляторе, их устанавливают на крышах зданий для автономного энергоснабжения. Идея применять солнечные батареи в космосе впервые появилась больше полувека назад, во время первых запусков искусственных спутников земли. В тот период, в СССР, профессор и специалист в области физики, особенно в сфере электричества – Николай Степанович Лидоренко, обосновал необходимость применения бесконечных источников энергии на космических аппаратах.
Такой энергией могла быть только энергия Солнца, которая добывалась с помощью солнечных модулей. В настоящее время все космические станции функционируют исключительно за счет солнечной энергии. Большим помощником в этом деле является сам космос, так как солнечные лучи, так необходимые для процесса фотосинтеза в солнечных модулях, в избытке имеются в космическом пространстве, и нет никаких помех для их потребления.
Та же самая технология, по которой созданы огромные насосы, в считанные минуты переправляющие сотни тонн топлива в двигатели космических кораблей, помогает детям, которые нуждаются в пересадке сердца, выжить в ожидании донорского органа. Принцип действия и общие детали конструкции главных топливных насосов «Шаттла» оказались пригодными для дублирования в миниатюрном устройстве, подключаемом к сердцу больного человека.
Идея ультралегкого кровяного насоса родилась в сотрудничестве всемирно известного кардиохирурга Майкла Дебейки и инженеров космического центра Джонсона. Прежде всего — Дэвида Сокира, которому Дебейки много лет назад пересадил донорское сердце. Устройство уже было имплантировано более двум сотням взрослых. А теперь американские власти одобрили его использование в детях возрастом от 5 до 16 лет.
Огнестойкая ткань для костюмов пожарных впервые была использована при разработке скафандров астронавтов. Чтобы скафандр для программы «Аполлон» выдерживал все эти воздействия, его изготавливали из высокопрочных синтетических тканей, металла и пластмасс. Наружный слой скафандра защищает космонавта от температурных воздействий и от микрометеоритных частиц. Эта оболочка сделана из огнестойкой ткани (бета-ткань). В наиболее сильно стирающихся местах спереди и сзади сделаны накладки из металлизированной стальной ткани. Между двумя слоями бета-ткани находятся чередующиеся слои бета-маркизета и алюминизированного пластика, которые способны поглотить энергию микрометеоритов в случае пробоя ими скафандра и отразить лучистое тепло.
Прозрачные зубные скобы
Впервые прозрачные зубные скобы (брекеты) появились на рынке в 1987 году, и теперь их выпускают самые разные фирмы. Брекеты – это механические приспособления для исправления врожденной кривизны зубов. Зубы, зажатые в специальным образом установленные скобы, выравниваются. Изначально, металлические «тиски», или брекеты, изготовлялись только из металла. Это было не эстетично, но весьма практично, — спустя некоторое время людям, привыкшим с детства скрывать свою «неровную» улыбку, возвращалась возможность широко улыбаться. В основе прозрачных зубных скоб — прозрачный поликристаллический оксид алюминия, который изначально предназначался для защиты инфракрасных антенн станций сопровождения боевой ракеты с тепловой системой самонаведения.
Эта разработка появилась в результате сотрудничества одной из западных оружейных компаний с группой космических исследователей NASA. В то же время другой производитель, раздумывал над тем, как усовершенствовать брекеты. Оказалось, что прозрачный поликристаллический оксид алюминия отлично подходит в роли базового материала. Сегодня прозрачные скобы — один из самых успешных товаров в стоматологической индустрии. Выходит, что космос «подарил» миллионам землян красивую улыбку.
Источник
Обычные вещи, которые появились благодаря полетам в космос
Приходится слышать мнение о том, что пилотируемые полеты в космос якобы бесполезны. На самом деле обыватель даже представить себе не может, как много в его жизни вещей, появление которых стало возможным благодаря космическим полетам. И речь не только о спутниковой связи, GPS-навигации, телевидении и метеорологии, но и о простых вещах вроде фильтра для воды, очков, кроссовок, мобильных устройств. Мы решили напомнить вам, какие именно технологии пришли на Землю после того, как побывали в космосе.
Инфракрасный термометр
Опция измерять температуру бесконтактным способом сегодня не кажется чудом. Инфракрасный термометр есть почти в каждом доме, а благодаря пандемии он, вероятно, побил все рекорды продаж: закупились школы, детские сады, транспортные и авиакомпании, заводы и предприятия. Но не все знают, что изначально этот прибор был изобретен в космических целях и применялся для измерения температуры звезд и планет. В быт обычного человека инфракрасный термометр вошел в начале 1990-х годов.
Фильтры для воды
Каждая капля воды, отправленная в космос, стоит огромных денег. Поэтому инженеры первым делом задумались о переработке воды на космической станции. Были разработаны фильтры, которые делают пригодными для питья сточные воды, пот и даже мочу. Эти разработки перешли в нашу повседневную жизнь, и теперь почти в каждом доме есть система очищения воды. Бактериологические умягчители воды тоже изначально создавались для космоса: технология ионов серебра НАСА подавляла рост бактерий и смягчала воду для астронавтов «Аполлона», а теперь работает и в обычных домах.
Нецарапающийся пластик
В США в 1972 году было выпущено постановление о том, что очки и линзы, продаваемые в стране, должны быть ударопрочными. В ответ производители стали использовать пластик. Однако у этого материала был существенный недостаток: он легко царапался. Эту проблему решил Тед Видевен из Исследовательского центра Эймса НАСА. Работая над системой очистки воды для космического корабля, он покрыл мембрану фильтра тонкой пластиковой пленкой и обнаружил, что это увеличивает износостойкость материала. Вскоре эта технология стала применяться для защиты шлемов космонавтов и других пластиковых поверхностей аэрокосмического оборудования от возможных повреждений.
Производитель очков Foster-Grant потратил десять лет на исследования, пытаясь сделать идеальные линзы — прочные, как пластик, и не подверженные царапинам, как стекло. Только в 1983 году эта компания наконец получила от НАСА лицензию на использование технологии защиты от царапин. Линзы, изготовленные по космическим канонам, служат в десят раз дольше, чем обычные пластиковые оптические линзы. Сегодня они используются в большинстве солнцезащитных очков и линз, продаваемых в США.
WD-40
Легенда гласит, что известный аэрозольный препарат WD-40 был изобретен с сороковой попытки. Именно поэтому в названии появилось это число, а аббревиатура образована от слов Water Displacement — вытеснение воды. Сегодня это средство, получившее в народе прозвище «вэдэшка», используется повсеместно как смазочно-проникающий материал: для откручивания гаек, смазки деталей и велосипеда, размораживания замков, удаления ржавчины и даже жвачки из волос. И мало кто помнит исконное предназначение аэрозоля WD-40, который в 1953 году был изготовлен в лаборатории в Сан-Диего для компании Rocket Chemical Company. Предназначался он для использования в аэрокосмической промышленности.
Американский химик Норман Ларсен экспериментировал с составом, подбирая вещество, которое будет вытеснять воду в ракетах «Атлас». После того как аэрозоль был изобретен, опробован, попал на полки магазинов в 1958 году и широко разошелся по миру, компания Rocket Chemical Company сменила название на WD-40, а Норман Ларсен вошел в историю как изобретатель «вэдэшки», формула которой до сих пор остается секретом.
Одежда
Многие технологии изготовления космической одежды перешли в нашу земную жизнь. Например, огнестойкая ткань, из которой «шили» скафандры астронавтов, пригодилась для защитной одежды пожарных и военных. Гидродинамические исследования НАСА помогли создать суперкупальник без швов из инновационной ткани, в котором теперь плавают олимпийские чемпионы. Ткань, получившая называние LZR Pulse, снижает сопротивление, отталкивает воду и почти не имеет веса. Также от астронавтов к спортсменам пришло термобелье, отводящее влагу и сохраняющее тепло.
Система охлаждения скафандров была позаимствована европейскими инженерами для создания спецодежды для пожарных и промышленно-производственного персонала, которые сталкиваются с проблемой перегрева и теплового удара на работе. Эта работа, получившая название Safe & Cool, является частью усилий Европейского космического агентства (ЕКА) по передаче технологий. Компании, занимающиеся производством беговой обуви, позаимствовали идею пружинной подошвы из ботинок астронавтов, участвовавших в миссии «Аполлон». Она возвращает энергию от каждого шага и дает спортсмену дополнительный толчок при отрыве ноги от земли. Молнии и липучки хоть и не были изобретены специально для космоса, но стали популярны после трансляций, рассказывающих о быте астронавтов.
Сублимированная еда
Длительные полеты человека в космос требовали нового метода приготовления пищи. Ингредиенты должны были быть компактными, иметь длительный срок хранения и легко превращаться во вкусное и полезное блюдо: например, с помощью холодной воды. Специалисты годами совершенствовали космическую кухню, пробуя обезвоживание, сублимационную сушку, пастеризацию облучением, азотную упаковку и пр. В итоге сублимированная пища оказалась самым лучшим изобретением — при такой обработке сохраняется 98% пищевой ценности и только 20% изначального веса. Сегодня сублимированная пища по технологии НАСА — обычное дело. Многие компании предлагают разнообразные сублимированные блюда — от борща до мороженого. Это удобно для холостяков, туристов, спортсменов, в детском питании. Метод включает замораживание и сушку в вакууме, при этом срок хранения увеличивается в разы без всяких вредных добавок.
Камеры мобильных устройств
CMOS-матрицы используются везде и всюду: в мобильных телефонах, камерах автомобилей, медицинских приборах. Перевороту в мире цифровой фотографии посодействовал инженер лаборатории реактивного движения НАСА Эрик Фоссум. Он представил новый сенсор CMOS Active-Pixel Sensors, который оказался недорогим в производстве и подарил возможность минимизировать камеры, поместив их в сотовый телефон. Изобретатель получил медаль имени Эдвина Лэнда за «огромную научную работу, которая привела к созданию новых изобретений, технологий и продуктов», а мы получили возможность делать селфи.
Материалы
Ортопедические подушки, матрасы и даже бюстгальтеры делаются с применением материала Memory Foam, который изначально придумывался в рамках космической программы НАСА для снижения нагрузки на космонавтов. Пенополиуретан состоит из ячеек: под тяжестью человеческого тела они сжимаются и принимают удобную форму.
Тефлоновое покрытие, без которых сегодня не может обойтись даже сковородка, изначально применялось как теплоизоляционный материал для космических кораблей.
Из оксида циркония раньше делали теплоизоляционную обшивку космического корабля, а сегодня — брекеты.
Аэрогель, который используется как эффективный изолятор в холодном космосе, на Земле применяется в куртках, стельках, ботинках, одеялах. Так называемые материалы с фазовым переходом были разработаны специально для астронавтов, чтобы защитить их от экстремальных температур. Теперь их можно встретить в постельных принадлежностях и детских одеялах.
Если вам мало этих примеров, зайдите на специальный сайт НАСА и устройте себе экскурсию по дому и городу. Вам встретится много вещей, которые были изобретены для космических целей, но со временем стали частью земной жизни.
Источник