Меню

Изобретения связанные с космосом

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.

Читайте также:  Гоу про с космоса

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

10 интересных и безумных космических технологий и идей будущего

Будущее сферы космических технологий обещает быть настолько интересным, что очень хотелось бы верить в то, что все мы сможем дожить хотя бы до начала реализации тех идей и миссий, о которых сегодня поговорим. Некоторые представленные здесь концепты выглядят как вполне логичный шаг развития в правильном направлении, другие же кажутся совершенно безумными и даже самоубийственными идеями. Однако и у первых, и у вторых есть реальный шанс.

Магнитный космический поезд Startram

Проект предложенной системы космических запусков Startram, для старта строительства и реализации которого потребуется, по предварительным меркам, около 20 миллиардов долларов, обещает возможность доставки на орбиту грузов весом до 300 000 тонн с очень демократичной ценой в 40 долларов за килограмм полезной нагрузки. Если учесть, что в настоящий момент стоимость доставки 1 кг полезной нагрузки в космос составляет в лучшем случае 11 000 долларов, проект выглядит весьма интересным.

Для реализации проекта Startram не потребуются ракеты, топливо или ионные двигатели. Вместо всего этого здесь будет использоваться технология магнитного отталкивания. Стоит отметить, что концепт поезда на магнитной подушке далеко не нов. На Земле уже функционируют составы, которые двигаются по магнитному полотну со скоростью около 600 километров в час. Однако на пути всех этих маглевов (использующихся преимущественно в Японии) находится одно серьезное препятствие, которое ограничивает их максимальную скорость. Для того чтобы такие поезда смогли раскрыть свой полный потенциал и достигать максимально возможной скорости, нам необходимо избавиться от атмосферного воздействия, которое замедляет их движение.

Проект Startram предлагает решение этого вопроса путем строительства длинного навесного вакуумного тоннеля на высоте около 20 километров. На такой высоте сопротивление воздуха становится менее выраженным, что позволит производить космические запуски на гораздо более высоких скоростях и с гораздо меньшим сопротивлением. Космические аппараты в буквальном смысле будут выстреливаться в космос, без необходимости в преодолении атмосферы. Строительство такой системы потребует около 20 лет работы и инвестиций на общую сумму в 60 миллиардов долларов.

Читайте также:  Как выглядит земля с космоса для детей

Ловец астероидов

Среди любителей научной фантастики в свое время жарко горели споры об антинаучном способе и явно недооцененной сложности посадки на астероид, показанной в знаменитом американском фантастическом триллере «Армагеддон». Даже в NASA как-то отметили, что нашли бы вариант получше (и реальней), чтобы попробовать спасти Землю от неминуемой гибели. Более того, аэрокосмическое агентство недавно выделило грант на разработку и строительство «ловца комет и астероидов». Космический аппарат специальным мощным гарпуном будет цепляться к выбранному космическому объекту и за счет силы своих двигателей оттягивать эти объекты от опасной траектории сближения с Землей.

Кроме того, аппарат можно будет использовать для ловли астероидов с прицелом дальнейшей добычи полезных ископаемых на них. Космический объект будет притягиваться гарпуном и отводиться в нужное место, например, на орбиту Марса или Луны, где будут располагаться орбитальные или наземные базы. После чего к астероиду будут отправляться группы добычи.

Солнечный зонд

Как и на Земле, на Солнце тоже есть свои ветра и шторма. Однако в отличие от земных, солнечные ветра способны не просто испортить вашу прическу, они способны вас в буквальном смысле испарить. На многие вопросы о Солнце, ответов на которые нет до сих пор, по мнению аэрокосмического агентства NASA, сможет ответить «Солнечный зонд», который отправится к нашему светилу в 2018 году.

Космический аппарат должен будет приблизится к Солнцу на расстояние около 6 миллионов километров. Это приведет к тому, что зонду придется испытать на себе воздействие радиационной энергии такой мощности, какую не испытывал ни один рукотворный космический аппарат. Защититься от воздействия губительной радиации зонду, по мнению инженеров и ученых, поможет карбоно-композитный тепловой экран толщиной 12 сантиметров.

Однако NASA не может просто направить зонд сразу к Солнцу. Космическому аппарату придется сделать как минимум семь орбитальных пролетов вокруг Венеры. А на это у него уйдет около семи лет. Каждый оборот будет ускорять зонд и подстраивать траекторию для правильного курса. После последнего облета зонд направится к орбите Солнца, на расстояние 5,8 миллиона километров от его поверхности. Таким образом он станет наиболее приближенным к Солнцу рукотворным космическим объектом. Нынешний рекорд принадлежит космическому зонду «Гелиос-2», который находится на расстоянии примерно 43,5 миллиона километров от Солнца.

Марсианский форпост

Открывающиеся перспективы будущих полетов на Марс и Европу грандиозны. В NASA верят, что если им не помешают никакие мировые катаклизмы и падения убийственных астероидов, то агентство отправит человека на марсианскую поверхность в течение ближайших двух десятилетий. В NASA даже уже успели представить концепт будущего марсианского форпоста, строительство которого планируется начать где-то в конце 2030-х годов.

Радиус планируемой исследовательской области будет составлять около 100 километров. Здесь будут располагаться жилые модули, научные комплексы, стоянка марсианских роверов, а также горно-шахтное оборудование для команды из четырех человек. Энергия для комплекса частично будет добываться благодаря нескольким компактным ядерным ректорам. Кроме этого, электричество будут добывать солнечные панели, которые, конечно же, будут становиться малоэффективными на случай марсианских песчаных бурь (отсюда и необходимость в компактных реакторах).

Со временем в этой области поселится множество научных команд, которым придется самостоятельно выращивать пищу, собирать марсианскую воду и даже создавать на месте ракетное топливо для полетов обратно на Землю. К счастью, множество полезных и необходимых материалов для строительства марсианской базы содержится прямо в марсианском грунте, поэтому везти некоторые вещи для основания первой марсианской колонии не придется.

Ровер NASA ATHLETE

Ровер ATHLETE (All-Terrain Hex-Limbed Extraterrestrial Explorer), похожий на паука, однажды займется колонизацией Луны. Благодаря своей особой подвеске, состоящей из шести независимых ног, способных поворачиваться во все стороны, ровер может передвигаться по грунту любой сложности. При этом наличие колес позволяет ему быстрее двигаться по более ровной поверхности.

Этот гексопод может оснащаться самым разным научным и рабочим оборудованием и при необходимости легко справляется с ролью передвижного крана. На фотографии выше, например, на ATHLETE установлен жилой модуль. Другими словами, ровер можно еще и использовать в качестве передвижного дома. Высота ATHLETE составляет около 4 метров. При этом он способен поднимать и перевозить объекты весом до 400 килограммов. И это при земной гравитации!

Самое важное преимущество ATHLETE заключается в подвеске, которая наделяет его невероятной подвижностью и способностью выполнять сложную работу по доставке тяжелых объектов, в отличие от неподвижных посадочных модулей, которые использовались в прошлом и используются сейчас. Одним из вариантов использования ATHLETE является и 3D-печать. Установка на него 3D-принтера позволит использовать ровер в качестве мобильного печатного оборудования лунных жилищ.

3D-напечатанные марсианские дома

Чтобы приблизить момент начала подготовки полета человека на Марс, NASA организовало архитектурный конкурс, задачей которого является разработка и спонсирование технологий 3D-печати, которые позволят методом трехмерной печати строить марсианские дома.

Единственное условие конкурса заключалось в использовании материалов, которые широко доступны для добычи на Марсе. Победителями стали две дизайнерские компании из Нью-Йорка, Team Space Exploration Architecture и Clouds Architecture Office, предложившие свой концепт марсианского дома ICE HOUSE. В качестве основы концепт предлагает использование льда (отсюда и название). Строительство зданий будет производиться в ледяных зонах Марса, куда будут отправляться посадочные модули, загруженные множеством компактных роботов, которые будут собирать грязь и лед для возведения сооружений вокруг этих модулей.

Читайте также:  Антропогенные объекты т е варианты ответов созданы человеком созданы природой созданы космосом

Стенки сооружений будут выполнены из смеси воды, геля и кремнезема. Как только материал замерзнет благодаря низким температурам на поверхности Марса, получится весьма себе подходящее для жилища помещение с двойными стенками. Первая стенка будет состоять из ледяной смеси и предоставлять дополнительную защиту от радиации, роль второй стенки будет выполнять сам модуль.

Продвинутый коронограф

Глубокому изучению солнечной короны (внешний слой атмосферы звезды, состоящий из заряженных частиц) мешает одно обстоятельство. И этим обстоятельством, как бы иронично это ни звучало, является само Солнце. Решением проблемы может являться так называемый объемный солнечный затемнитель, шар размером чуть больше теннисного мяча, выполненный из сверхтемного сплава титана. Суть затемнителя заключается в следующем: он устанавливается перед спектрографом, направленным на Солнце, и создает тем самым миниатюрное солнечной затмение, оставляя только солнечную корону.

В настоящий момент аэрокосмическое агентство NASA на своих космических аппаратах SOHO и STEREO использует плоские солнечные затемнители, однако плоский дизайн таких устройств создает некоторую расплывчатость изображения и лишние искажения. Решение этой проблемы подсказал сам космос. Земля, как известно, обладает своим собственным солнечным затемнителем, находящимся примерно в 400 000 километрах от нас. Этим затемнителем, конечно же, является Луна, благодаря которой мы время от времени становимся свидетелями солнечного затмения.

Объемный затемнитель NASA должен будет воспроизводить эффект лунного затмения, конечно же, только для космического аппарата, который будет исследовать Солнце, однако находясь на расстоянии двух метров от его спектрографа, затемнитель поможет исследовать солнечную корону без каких-либо проблем, помех и искажений.

Технологии Honeybee Robotics

Небольшая западная частная компания Honeybee Robotics, занимающаяся разработкой и производством различных космических технологий, недавно получила от аэрокосмического агентства NASA заказ на проведение двух новых технологических разработок для космической программы Asteroid Redirect System. Основная цель программы заключается в изучении астероидов и поиске способов борьбы с возможными угрозами их столкновения с Землей в будущем. Помимо этого, компания занимается разработкой и других не менее интересных вещей.

Например, одной из таких разработок является космическая пушка, которая будет выпускать по астероидам специальные снаряды и отстреливать куски от космического объекта. Отстрелив таким образом кусочек астероида, специальный космический аппарат поймает его своими роботизированными клешнями и переправит на лунную орбиту, где исследованием его структуры ученые смогут заняться уже более подробно. NASA планирует испытать это устройство на одном из трех астероидов: Итокава, Бенну или 2008 EV5.

Второй разработкой является так называемый космический нанобур для сбора образцов грунта с астероидов. Вес бура составляет всего 1 килограмм, а по размерам он чуть больше среднестатистического смартфона. Бур будет использоваться либо роботами, либо астронавтами. С помощью него будет производиться забор необходимого количества грунта для его дальнейшего анализа.

Солнечный спутник SPS-ALPHA

SPS-ALPHA представляет собой орбитальный космический аппарат, работающий на солнечной энергии и состоящий из десятков тысяч тонких зеркал. Накапливаемая энергия будет конвертироваться в микроволны и отправляться обратно на специальные земные станции, где оттуда уже будет передаваться на линии электропередач для питания целых городов.

Данный проект является, пожалуй, одним из самых сложных в плане реализации среди представленных в сегодняшней подборке. Во-первых, описываемая платформа SPS-ALPHA будет по размерам гораздо больше Международной космической станции. Ее строительство потребует очень много времени, целую армию астронавтов-инженеров и вложение колоссальных средств. Ввиду гигантских размеров, платформу придется строить прямо на орбите. С другой стороны, элементы платформы будут производиться из относительно дешевых и несложных с точки зрения массового производства материалов, а значит проект автоматически переходит из «невозможного» в «очень сложный», что, в свою очередь, открывает надежду на то, что однажды его реализацией действительно займутся.

Проект «Objective Europa»

Проект «Objective Europa» является самой сумасшедшей из когда-либо предложенных идей космических исследований. Его главной целью является отправка человека на Европу, одну из лун Юпитера, на борту специальной субмарины, благодаря которой будет производиться поиск возможной жизни в подледном океане спутника.

Безумства данному проекту добавляет еще и тот факт, что эта миссия в один конец. Любому астронавту, который решит отправиться на Европу, фактически придется согласиться пожертвовать своей жизнью во благо науки, получив при этом возможность ответить на самый сокровенный вопрос современной астрономии: есть ли в космосе жизнь, помимо земной?

Идея проекта «Objective Europa» принадлежит Кристину фон Бенгстону. В настоящий момент Бенгстон проводит краудсорсинговую компанию по привлечению средств в этот проект. Сама субмарина будет оснащена самыми современными технологиями. Здесь будет и сверхмощный бур, и многомерные тяговые двигателями, и мощнейшие прожектора, и, возможно, пара многофункциональных роботизированных рук. Подводной лодке, как и космическому аппарату, который доставит ее к Европе, потребуется мощная защита от радиации.

Выбор места посадки будет играть решающее значение. Толщина льда Европы практически по всей ее поверхности составляет несколько километров, поэтому аппарат лучше всего будет сажать рядом с разломами и трещинами, где ледяная корка не такая прочная и толстая. Проект, конечно же, вызывает очень много вопросов, в том числе морального характера.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *