Blog

Eksploracja kosmosu wydaje się być niezwiązana z naszym codziennym życiem. Gdzieś tam daleko mądre głowy planują kolejne misje, poznają coraz dalsze kawałki kosmosu, szukają życia lub próbują zasiedlić inne planety. Z sektorem kosmicznym zwykły człowiek ma jednak do czynienia co najwyżej wtedy, kiedy śledzi stream startu rakiety. Czy tak jest naprawdę?

Naukowcy na całym świecie pracują nad technologiami, które pozwolą nam na bardziej efektywne i sprawne poznanie przestrzeni kosmiczne. Ich odkrycia pozwalają ludzkości sięgać dalej i formułować coraz to bardziej śmiałe plany podboju kosmosu. Jak się jednak okazuje, technologie tworzone na rzecz sektora kosmicznego, wykorzystywane są także na Ziemi.

Jedzenie i jego przygotowywanie

Planując misje z udziałem astronautów, trzeba zadbać o wiele aspektów. Zaraz za odpowiednimi warunkami – temperaturą czy powietrzem, znajduje się jedzenie. Nie jest to prosty temat. Z jednej strony przy tak wymagających dla ludzkiego organizmu warunkach musimy dostarczyć mu wszystkie niezbędne elementy. Z drugiej strony minimalizacja wagi to podstawa – każdy kilogram ładunku przekłada się na ogromne koszty. Dodatkowo warunki panujące w przestrzeni kosmicznej nie wpływają pozytywnie na posiłki, dlatego najlepiej, aby były one w formie proszku. Podczas badań nad algami zauważono, że niektóre gatunki wytwarzają kwasy bardzo podobne do tych zawartych w mleku karmiących matek. Tak odkryto naturalne źródło kwasu tłuszczowego omega-3 , co przyczyniło się do powstania wzbogaconego o te kwasy mleko modyfikowane. Szybko jednak zostało ono zaadaptowane na Ziemi – do odżywek dla dzieci czy kulturystów. 

Forma jedzenia to jednak tylko jeden problem – drugim jest jego przechowywanie. Popsute jedzenie mogłoby się skończyć tragicznie dla załogi misji. Rozpoczęto więc prace nad szczelnymi opakowaniami, które pozwoliłyby na utrzymanie pożywienia w dobrym stanie i ochronę przez wszelkimi zagrożeniami biologicznymi, fizycznymi czy chemicznymi. Rozwiązania te stosujemy też z powodzeniem również na naszej planecie.

Woda

Woda jest niezbędnym elementem każdej misji załogowej. Nie jest możliwe jednak zabranie takiej ilości czystej wody, która wystarczy do picia czy higieny podczas całej misji, dlatego musi ona krążyć w obiegu zamkniętym. Filtrowanie wody to nie jest nowa technologia, ale na potrzeby misji została przez naukowców NASA zmodyfikowana. Zaproponowano wykorzystanie wzbogaconego węgla drzewnego oraz jonów srebra, które odpowiadają za neutralizację bakterii, wirusów czy związków chemicznych. Pozwala to nie tylko oczyścić wodę, ale też zapobiec ponownemu rozwojowi bakterii w niej. Tą samą technologię stosuje się w filtrach do wody w czajnikach czy kranach.

Ubrania

To nie żart, technologie kosmiczne wpłynęły również na ziemską odzież! Stroje astronautów muszą być niezawodne. Do skafandrów stosuje się elementy z polimerów. Tą samą technologię wykorzystano na Ziemi, do strojów, które muszą wytrzymać ciężkie warunki – czyli na przykład ognioodporne włókna stosuje się w strojach strażaków czy wojska, a nawet na kombinezonach kierowców Formuły 1. 

Skafandry astronautów są również testowane w tunelu aerodynamicznym. Rozwiązania stosowane przy ich budowie przeniesiono… do strojów kąpielowych. O ile zwykły człowiek raczej zakłada prosty i tani strój, tak już profesjonalni pływacy to inna historia. W 2008 r. wprowadzono stroje kąpielowe, w których zastosowano materiał i szwy zmniejszające tarcie w momencie przecinania wody. Nie powinno więc dziwić, że prawie wszyscy rekordziści i medaliści Zimowych Igrzysk w tym roku korzystali właśnie z takiego stroju. W roku wprowadzenia tych kostiumów na wszystkich zawodach ustanowiono łącznie 108 nowych rekordów świata. Nic dziwnego, że zostały zabronione, aby umożliwić rywalizację fair play, ale zmodyfikowane rozwiązania alej są stosowane wśród profesjonalnych pływaków. 

Kilka rozwiązań, nad którymi pracowała NASA, zostało przeniesione również w świat dodatków. Wiele soczewek okularów wykonywanych jest nie ze szkła (które jest dosyć odporne na zarysowania), ale z tworzyw sztucznych. Tworzywa te są też stosowane w hełmach skafandrów kosmicznych. Muszą one zapewniać duży komfort, chronić przed promieniowaniem i być odporne na zarysowania. W jednym z ośrodków NASA wymyślono powlekanie tworzyw sztucznych warstwą węgla diamentopodobnego. Jeśli korzystacie z markowych okularów przeciwsłonecznych, być może Wasz model też korzysta z tego rozwiązania. Stosowane jest ono w jednej z serii Ray-Bana, ponieważ powierzchnia jest dzięki temu 10-krotnie bardziej odporna na zarysowania. 

Innym przykładem nowoczesnej i kosmicznej technologii są materiały zawierające piankę poliuretanową. Opracowana przez NASA do taniej amortyzacji pilotów testowych, a obecnie stosowana we wkładkach butów, pozwalają amortyzować uderzenia stopy o ziemię i zapewniają wentylację, która jest ważna podczas uprawiania sportu. Buty to nie jedyne zastosowanie pianki – znajdziecie ją w meblarstwie (materace czy krzesła), w piłkach czy nawet kaskach. 

Czujniki

W tej kategorii mamy prawdziwy wysyp zastosowań technologii kosmicznej. Zacznijmy od podstawy – czujników gazu i dymu. Aby ograniczyć negatywne skutki niekontrolowanego wycieku gazu czy pożaru instalacji w wahadłowcach, należało wymyślić skuteczny sposób natychmiastowego informowania astronautów o incydencie. Tak powstały pierwsze czujniki gazu i dymu, a obecnie spotkacie je w większości miejsc – również w wielu domach. 

Badając zawartość dymu i gazu, zależy też wspomnieć o temperaturze. To właśnie w NASA opracowano czujniki na podczerwień. Dzięki temu mamy termometry, które błyskawicznie wskazują temperaturę obiektu. Czujnik taki dokonuje kilkaset pomiarów na sekundę i wyciąga z nich średnią. Korzysta się z nich i w domach, i w szpitalach. 

Przykład kosmicznej technologii trzyma każdy z nas w rękach i to każdego dnia. Co to?  Zwykły smartfon, lustrzanka, kamera GoPro. Ich bardzo ważnym elementem jest kamera, a obecna w niej matryca CMOS została opracowana przez NASA podczas badań nad miniaturyzacją kamer do misji, a następnie zaadaptowana na rynku fotograficznym. Stosuje się ją również w obrazowaniu medycznym. I to właśnie medycyna jest kolejnym obszarem, pełnym rozwiązać z kosmosu. 

Medycyna

Zacznijmy od folii NRC. Co to jest folia NRC?  To bardzo cienka, metalizowana płachta tworzywa sztucznego. Charakteryzuje ją nieprzepuszczalność pary wodnej i odbijanie 97% promieniowania cieplnego. Nie tylko w kosmosie musimy chronić się przez przegrzaniem. Dziś powszechnie stosowana w ratownictwie czy produkcji śpiworów, swój początek miała w laboratoriach NASA w latach 60. 

Innym ciekawym przykładem jest skonstruowanie urządzenia wspomagającego pracę komór serca. Projekt inspirowany pompą paliwową stosowaną w promach kosmicznych obecnie pomaga pacjentom z niewydolnością serca oczekującym na przeszczep, dzięki czemu mogą oni pozostać stabilni hemodynamicznie w oczekiwaniu na znalezienie dawcy. Zdarza się również, że ta automatyczna pompa działa tak dobrze, że przeszczep serca staję się zbędny.

Co więcej, naukowcy z Jet Propulsion Laboratory opracowali system cyfrowego przetwarzania obrazów wykorzystywany obecnie w diagnostyce obrazowej. Urządzenia takie jak rezonans magnetyczny czy tomograf komputerowy dostarczają lekarzom bezcennych informacji niezbędnych w diagnozowaniu nowotworów, zatorów naczyń oraz innych schorzeń. Bez technologii wynalezionych przez NASA mogłoby być to niemożliwe.

Obecnie w medycynie wykorzystywany jest szereg urządzeń, które mają swoje korzenie w technologiach kosmicznych. Termometry na podczerwień, pompy insulinowe, protezy kończynowe czy diody LED wykorzystywane w neurochirurgii to tylko kilka innych przykładów szerokiej gamy kosmicznych technologii wykorzystywanych bardziej przyziemnie. Systemy telemedyczne, automatyczne roboty chirurgiczne oraz liczne czujniki kontrolujące podstawowe parametry życiowe astronautów to obecnie testowane i ulepszane urządzenia, które z powodzeniem znajdują zastosowanie w wielu szpitalach na świecie. Dzięki ‘medycynie na odległość’ stanie się możliwe niesienie pomocy medycznej w obszarach trudno dostępnych np. dotkniętych wojną czy katastrofą klimatyczną. 

Inne rozwiązania

Nikomu wyjaśniać nie trzeba, że kable nie są najwygodniejszym rozwiązaniem w kosmosie. To rozwój tej technologii dla zastosowań kosmicznych sprawił, że teraz mamy bezprzewodowe zestawy słuchawkowe czy sprzęty użytku domowego, jak odkurzacze. Oczywistym przykładem jest także nawigacja satelitarna. Rój satelitów w przestrzeni kosmicznej nad Ziemią pozwala nam określać naszą pozycję. Systemy GPS wykorzystywane są w transporcie – kierowaniu ruchem samochodów, samolotów czy nawet na drodze morskiej. Wykorzystujemy je w geodezji, przemyśle turystycznym czy pomagają nam zabezpieczyć nasze dobra przed kradzieżą.

To tak naprawdę tylko wybrane zastosowania technologii, które pierwotnie zostały wynalezione na potrzeby naszej eksploracji kosmosu. Jeśli coś jednak sprawdzi w tak wymagających warunkach, jakie panują w kosmosie, to z pewnością sprawdzi się również na Ziemi. Nie powinna nas więc dziwić szybkość i skuteczność, z jaką adaptujemy te rozwiązania do zastosowań bardziej przyziemnych. Rozwój technologii kosmicznych jest tak dynamiczny, że biorąc pod uwagę, iż  bez nie tak dawnych wynalazków dziś nie wyobrażamy sobie codziennego życia, możemy domniemywać, że już wkrótce następne obszary naszego życia diametralnie zmienią się dzięki kolejnym odkryciom naukowców NASA i pokrewnych.

Artykuł ukazał się pierwotnie w Magazynie eXperyment. Link do wydania znajduje się tutaj.