Как космическите технологии слизат на Земята

15 февруари 2019 г., 18:32
955

 Marc Ward / Shutterstock

Когато чуете “космически технологии”, най-често се сещате за онези скъпи играчки, които се реят в безвъздушното пространство – ракети, совалки, сателити... Малцина биха си помислили за чипс. И все пак следващия път, когато отваряте пакетче от хрупкавата закуска, знайте, че има реален шанс в приготвянето й да е използвана същата технология, която праща космически сонди на мисии из Слънчевата система.

Или нещо още по-„куул” – няма да е много изненадващо да си купите слънчеви очила, направени от материи, устойчиви на надраскване и прах – същите, които се използват за визьорите в шлемовете на астронавтите. А какво ще кажете за възможността да се състезавате с Люис Хамилтън или в тялото ви да тупти технология, която захранва космическите кораби с гориво?

Направление звезди - Земя

Идеята всъщност е горе-долу такава: организации като НАСА и Европейската космическа агенция (ЕSА) хвърлят милиарди в разработката на технологии, които се използват за усвояването на Космоса – дело прогресивно, но (поне за момента) не чак толкова рентабилно. От друга страна, въпросните агенции разполагат с едни от най-добрите лаборатории, компютри и учени на Земята. Цялата тази концентрация на знание и потенциал може би някой ден ще ни помогне да колонизираме Марс, но защо преди това тя не даде едно рамо и на обикновените земни жители?

Гьорг Копенвалнер сигурно е бил доста изненадан, когато преди време от ЕSА му възложили следната задача: да намери начин за по-бързо пакетиране на чипс. Всъщност работата на Копенвалнер няма нищо общо с висококалоричните пържени картофи. Той и неговата компания Hyperschall Technologie Göttingen провеждат експерименти за тестване на аеродинамичните характеристики на космически апарати, включително и тези на ЕSА. Въпреки това екипът на Копенвалнер се заел със странната задача. Била разработена ловка

аеродинамика, която увеличава скоростта на чипса

в поточната линия. Така можело да се пакетират 50% повече торбички чипс за същото време.

Това не е единичен случай. Една от основните фигури, които стоят зад употребата на звездните джаджи за земни цели, е Франк Залцберг – ръководител на отдела за технологичен трансфер на ЕSА в Нордвик, Холандия. Всъщност зад тежкото наименование стои една от най-забавните професии на света. Залцберг следи какво се извършва в лабораториите на агенцията и, въоръжен с това знание, преценява каква част от звездите могат да бъдат свалени сред хората. После осъществява контакт с много компании, предлагайки им космически решения за иначе земните им проблеми. Резултатът – Залцберг и скромният му екип от 10 души осъществяват близо 20 технологични трансфера годишно. Иначе казано, десетки компании черпят от ноу-хауто на ЕSА, за да произвеждат неща, от които всички ние, неастронавтите, да се възползваме.

Сателитни състезания

Едно от тези интересни попадения било необичаен начин за използване на GPS технологията – виртуални състезания във “Формула 1”.

Глобалната позиционна система GPS и в момента има широко приложение в цивилния живот – от сателитната навигация в колите до следене на опасни отпадъци и предсказване на наводнения. Бившият техник от Германия Анди Люрлинг обаче не искал да знае къде му е колата, а искал да се състезава с Люис Хамилтън.
Докато един следобед гледали “Формула 1” с приятели и едновременно играели на състезателен симулатор на гейм конзола, Люрлинг и компания се чудели колко приятно би било вместо с компютъра или помежду си да мерят сили с асовете от телевизията и техните високоскоростни болиди. А най-хубавата част била, че имало начин мечтата им да се осъществи…

Съвременните коли от “Формула 1” са оборудвани с многобройни сензори,

които събират данни от всичко, което прави колата – ускоряване, спиране, завои, – и ги изпращат към техниците в пита. В общи линии така се създава виртуален дубликат на колата, който може да се препрати към конзолата на потребителя чрез интернет. Така в играта се появява кола, управлявана от реален пилот, а едва ли има писта от Ф1, която да няма свое виртуално копие в повечето съвременни игри. Ситуация мечта за всеки фен на рейсинга.

Голямата пречка пред начинанието бил фактът, че GPS устройството във всяка кола изчислява нейното разположение с точност едва до 15 метра. Това е резултат от намесата на американското правителство (GPS e базирана в САЩ), което ограничава точността на системата за цивилни цели поради риск от използването й от враждебни на САЩ сили.
Люрлинг се обърнал за помощ към ЕSА и я получил във вид на 80 хил. евро. Тъй като системата Galileo, която е европейската версия на GPS, едва ли ще заработи преди 2014 г., Залцберг насочил състезателя ентусиаст и компанията, която основал, към друга технология – OmniSTAR.
OmniSТАR e вид услуга, която калкулира грешките при сателитното позициониране с GPS и изпраща приблизителните корекции към своите потребители. Така през октомври ??? близо 5000 геймъри изпробвали софтуера на Люрлинг във виртуално състезание с реална кола, а той и екипът му били доволни да разберат, че тяхното устройство локализира автомобила с точност до 10 см. Разбира се, технологията все още се тества, но звучи обещаващо.

Космосът в медицината

Друго попадение на ЕSА била технология, чрез която да се проверява вискозитетът на кръвта при хора, застрашени от инфаркт. Такива пациенти трябва да знаят точно кога да вземат лекарства, които да разреждат кръвта им, тъй като ако е твърде гъста, може да се стигне до фатален тромб, ако е твърде рядка – до неконтролируемо кръвотечение. Пол Върнън, който работи като брокер за космическата агенция, попаднал на интересно решение на този проблем, докато бил на посещение в лабораторията на университета „Куин Мери” в Лондон. Върнън наблюдавал чрез микроскоп как миниатюрни пластмасови лентички се огъват под влияние на електричество. Тези лентички всъщност се използват за прецизното позициониране на огледалата в сателитите.

Интересното било, че потопени в течност, лентичките се сгъвали според това доколко е гъста течността. Върнън находчиво се досетил, че тази тяхна характеристика може да ги направи ценен мост към пазар за 1 млрд. долара – пазара на устройства за измерване вискозитета на кръвта. Така се появила компанията Microvisk. Само времето ще покаже колко печеливши и ефективни ще са новите устройства. За момента клиничните тестове показват, че уредите, изградени на базата на въпросните лентички, обещават да са най-точните, създавани до момента.

И ако дотук говорихме за добрата стара Европа, от другата страна на Атлантика също не липсват идеи за това как да впрегнем космическите технологии в медицината и други сфери.

Една интересна история показва как

в нечии гърди може да заработи система, която дава „живот” на космическите кораби.

През 1984 г. хирурзите Джордж Нуун и Майкъл Дебейки от колежа по медицина „Бейлър” в САЩ извършили животоспасяваща трансплантация на пациент с инфаркт. В продължение на десетилетия Дебейки работил по създаването на изкуствена сърдечна помпа, която да помага на пациенти със слаби сърца. Оказало се, че пациентът, когото той и колегата му спасили, е ракетният инженер от НАСА Дейвид Саусиър.

Саусиър бил експерт по огромните помпи, които впръсквали гориво в двигателите на совалките. Той споделил това ноу-хау с хирурзите, които от своя страна се заели да въплътят технологията в разработката на нов тип помпа за сърце. Получило се нещо интересно – помпа, която използвала винтообразна перка, затворена в тръба. Първоначално устройството разрушавало кръвните клетки, преминаващи през него. С много усилия и близо 50 опита дизайнът станал дотолкова безопасен, че вече можел да се трансплантира на лабораторни животни.

В крайна сметка последната версия на космическата помпа за сърце се оказала успешна и от 2003 г. до сега в гърдите на близо 400 пациенти работи система, която помага на космическите кораби да развиват своите огромни скорости и да напускат прегръдката на земната гравитация. Предимствата на помпата са многобройни – тя е миниатюрна, може да се имплантира даже на деца, има само една движеща се част, няма клапи и е с много нисък звуков профил.

Пак свързано със здравето е и използването на технологията LADAR.

LADAR дублира функцията на радара -

изпраща сигнал до някакъв материален обект и преценява местоположението му по времето от излъчването до получаването на отразения сигнал. Разликата е, че докато радарът прави това чрез радиовълни, LADAR използва за същата цел лазерен лъч. Системата позволява на космически апарати да се скачват с точност до милиметър. 
Важна за употребата на технологията в медицината я прави това, че може да изпраща и получава хиляди лазерни импулси в секунда. Когато пациент с нарушено зрение подлага очите си на лазерна корекция, хирургът използва камери, които да следят движенията на окото. Така лазерната манипулация се осъществява точно там, където е необходимо. Понякога обаче очите на пациента могат да извършват много бързи – сакадични - движения, които да принудят лекаря да отмени операцията. От своя страна LADAR e в състояние да следи движенията на окото толкова бързо, че сакадичните движения да не пречат по никакъв начин на успешната операция.

Списъкът с успешни приложения на космическите технологии за земни цели не свършва дотук. Много производители на очила например използват не стъкло, а пластмаса за направата на лещи. В случая пластмасата има няколко основни предимства – тя е по-евтина, по-устойчива на чупене и абсорбира ултравиолетовата радиация по-добре от стъклото. Нейният основен недостатък е, че се драска по-лесно. На помощ отново идва технология на НАСА. Агенцията е разработила специално покритие, което да пази космическото оборудване и по-специално визьорите на астронавтските шлемове от прах и други драскащи частици. Преди време компанията Foster-Grant осъзнава потенциала на тази технология и взема лиценза й за своите продукти.

Специалното покритие прави очилата близо 10 пъти по-устойчиви на надраскване.

Друг хубав пример за ползата от звездното ноу-хау са инструменти като бормашини или малки преносими прахосмукачки, които работят с батерии. Може да не ви изглежда много космическо, но това до голяма степен е същата технология, която американските астронавти са използвали на Луната.

През 1961 г. компанията Black & Decker вече е разработила инструменти, които нямат нужда от кабел, а се захранват от батерии. Именно учени от НАСА помагат технологията да се усъвършенства за направата на леснопреносими уреди като медицински инструменти, малки портативни прахосмукачки и т.н. В средата на 60-те години, в разгара на подготовката за кацане на Луната, от американската космическа агенция обмислят как да снабдят астронавтите с лека бормашина, с която да вземат проби от лунната повърхност. Тъй като класическата дрелка с кабел би била доста трудна за употреба в космически условия, НАСА и Black & Decker обединяват усилия в изобретяването на

бормашина с батерии и магнитен мотор.

От компанията създават специална компютърна програма за уреда, така че да се намали консумацията на електроенергия и да се удължи животът на батериите.
След като проектът се увенчава с успех, от Black & Decker внедряват технологията в производството на електроуреди за всекидневна употреба.

Това, разбира се, са малка част от примерите как стремежът към звездите може да подобри живота тук, на Земята. Естествено, списъкът не би бил пълен, ако не споменем и едно от най-важните нововъведения в нашия живот, дошло от усвояването на Космоса – а именно сателитната комуникация. Някои биха опонирали, че даже тези ползи идват на твърде висока цена. Изследването на Вселената е скъпо начинание, а ползите от него невинаги са толкова очевидни. Именно затова подобни „странични” приложения са така ценни. Те носят реална изгода за всички нас и стимулират напредъка на технологии, от чието бъдеще зависи до голяма степен и бъдещето на човечеството.

Николай Тодоров

Ключови думи:
Коментари