Космическая отрасль — одна из тех сфер, которая постоянно генерирует появление новых передовых технологий. Многие неожиданно даже для изобретателей со временем стали нашими неотъемлемыми спутниками в повседневности. Вот лишь самые заметные изобретения, которые были созданы для исследования космоса и которыми мы по сей день пользуемся дома и на улице.
Долгое время вопрос получения изображений с космических аппаратов оставался большой проблемой. Пока не появилась цифровая фотография. В 1980-х NASA для съемки использовало так называемые «приборы с зарядной памятью» — ПЗС, или на английском CCD. Первый такой прибор был создан в 1969 году инженерами Bell Laboratories. Сначала предполагалось, что новая технология будет использоваться как устройство памяти. Позднее оказалось, что ПЗС может получить заряд благодаря фотоэлектрическому эффекту, то есть устройство способно создавать изображения при помощи электронов. Технология стала основой для первых цифровых камер.
При чем здесь космические разработки? При том, что в лаборатории реактивного движения NASA взялись усовершенствовать технологию ПЗС и преуспели настолько, что создали абсолютно новую технологию обработки изображений. Сегодня мы знаем ее как CMOS.
CMOS-матрицы отличались куда большей светочувствительностью и скоростью в сочетании с низким энергопотреблением. Сначала новинка стала использоваться для съемок в космосе. Потом технологию лицензировали Kodak, Intel, AT&T… Вскоре CMOS-сенсоры прописались в зеркальных фотоаппаратах, а в конце концов дошли до телефонов. Сегодня во всех телефонах (да и практически во всех устройствах, предназначенных для фотосъемки) установлены матрицы CMOS.
Концепция компактного переносного компьютера Dynabook была известна еще с 1960-х годов. Предполагалось, что такое устройство будет востребовано среди детей для обучения. Но самый первый в истории настоящий ноутбук был создан по заказу американского правительства для использования в космосе.
Проект отдали американской корпорации Grid Systems в 1979 году. Три года спустя был готов GRiD Compass — компьютер в раскладном корпусе из магниевого сплава. Ноутбук весил 5 кг, работал на специфической GRiD O/S и стоил $10 тысяч (с учетом инфляции сегодня это было бы больше $30 тысяч).
Впервые GRiD Compass отправился в космос в 1983 году на борту шаттла «Колумбия». Девайс оставался основным компьютером для астронавтов шаттлов на протяжении почти 10 лет. Астронавты оценили прочность и низкий вес конструкции, передовой по тем временам электролюминесцентный дисплей и долговечную твердотельную память. Говорят, GRiD Compass пережил страшную катастрофу «Челленджера» в 1986 году, во время которой погибли все семь членов экипажа шаттла.
В дальнейшем все производители ноутбуков в той или иной степени использовали технологии Grid Systems. Компания хорошенько заработала на лицензировании, но, что любопытно, в конце 1980-х была куплена корпорацией Tandy, специализировавшейся на… кожгалантерее. В какой-то момент она заинтересовалась компьютерами и принялась скупать все, что с ними связано. Сегодня Tandy известна как RadioShack и располагает большой сетью розничных магазинов по продаже электроники в США. При этом под брендом Grid все еще выпускаются компьютеры в Великобритании.
В 1961 году была принята программа пилотируемых полетов «Аполлон». Моментально были запущены десятки проектов для решения проблем, связанных с выполнением разных повседневных задач. Одной из таких задач было техническое обслуживание корабля в космосе.
Основным партнером NASA в этом направлении стал известный производитель инструментов Black+Decker. Ему, среди прочего, поручили разработать легкую и компактную дрель, с помощью которой можно было бы пробурить поверхность Луны на глубину до трех метров, чтобы собрать образцы лунной породы.
Black+Decker справилась с задачей, а ее наработки в итоге стали повсеместно использоваться при создании не привязанных к розетке портативных дрелей и шуруповертов с низким энергопотреблением.
Чисто технически первый джойстик появился для игровых консолей. Но кардинально его доработали до современного состояния именно в NASA. Все нынешние игровые джойстики базируются на результатах исследований космического ведомства.
За доработки пришлось взяться, когда встал вопрос об управлении луноходом в рамках программы «Аполлон». Астронавту нужно было относительно удобно управлять транспортом, находясь в стесняющем движения скафандре. Одноручный рычаг оказался наиболее пригодным вариантом. Похожие джойстики по-прежнему используются в космических программах, в индустрии развлечений, медицине и некоторых системах вождения.
Кроме того, известна также коллаборация американских военных с производителями привычных консольных геймпадов. Не зря их часто используют для управления беспилотниками, вездеходами, танками и даже небольшими подводными лодками.
В NASA считают, что это самое популярное в мире изобретение из всех технологий ведомства. Начиналось же все с проблемы перегрузок, с необходимости выдерживать невероятное давление и сильные вибрации установленными в шаттлах креслами. Помог инженер Чарльз Йост. Ранее он участвовал в создании спасательного оборудования в рамках программы «Аполлон». В 1966 году ему поручили улучшить конструкцию сидений челнока.
Итогом стало изобретение полимера с открытыми порами — пены с эффектом памяти, которая поглощает энергию и при этом сохраняет мягкость. Йост в итоге открыл собственную компанию, которая постоянно улучшала пену и начала продавать ее не только NASA, но и компаниям из других сфер.
Сегодня самыми популярными продуктами, в которых применяется пена с эффектом памяти, являются матрасы и подушки. Но из нее также делают сиденья для мотоциклов, подкладки для протезов, амортизирующие материалы в медицине и спорте, защитные шлемы и даже мишени для дартса.
Солнечные батареи не изобретали специально для использования в космосе. Первые шаги в направлении создания солнечных панелей были сделаны еще в XIX веке. А первые батареи для получения электрического тока разработали в Bell Laboratories в 1954 году. Однако технология настолько заинтересовала NASA, что ведомство внесло огромной вклад в развитие технологии и доведение ее до современного состояния.
В 1958 году США и СССР запустили спутники на солнечных батареях. Вот уже более полувека все усилия сосредоточены на том, чтобы увеличить эффективность панелей и снизить их стоимость. Первые батареи могли преобразовывать в полезную энергию всего 6% солнечного света. МКС имеет восемь «крыльев» солнечных батарей длиной 35 метров каждое. Здесь эффективность панелей составляет 14%.
В настоящее время появляются технологии с эффективностью около 90%. Сами батареи перестали быть ультрадорогими. Ими питают не только дома, но и более мелкие объекты вроде светофоров. Если поискать, можно даже найти копеечную солнечную зарядку для смартфона.
Благодаря космическому агентству в солнечных батареях стали применять нанотрубки, с помощью которых легко нарастить площадь панелей и уменьшить отраженный свет, еще больше повысив эффективность сбора энергии. Еще одним усовершенствованием стало использование электрического заряда для самоочистки батарей от снижающей их работоспособность пыли.
Бывает, скептики говорят, мол, зачем нам весь этот космос, когда на Земле полно дел. Как видим, все не так просто. Развитие даже, казалось бы, узких направлений может привести к созданию технологий, которые прочно пропишутся в нашей повседневной жизни. Именно это происходит с освоением космоса.
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ga@onliner.by