CC BY
39
УДК 53.06
Быстрое В.В. студент 1 курса филиал КузГТУ научный руководитель: Сигаееа В.В.
старший преподаватель Россия, г. Прокопьевск КОСМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОВСЕДНЕВНОЙ ЖИЗНИ
Аннотация:
В статье рассматриваются некоторые современные разработки и инновации, которые были созданы для успешных испытаний в космической промышленности. За последние полвека данные изобретения прекрасно служат человеку в быту. Космические технологии применяются не только в спутниковой навигации, но и в повседневной одежде людей. Существуют десятки менее очевидных инженерных разработок, которые упрощают нашу жизнь каждый день.
Ключевые слова: космическая промышленность, спутник, астронавты, луноход, телескопический подъемник, скафандр.
Bystrov V. V., student of 1 course of branch Kuzbass state technical
University Russia, Prokopyevsk Scientific Director: Sigaeva V.V.
senior lecturer SPACE TECHNOLOGIES IN EVERYDAY LIFE
Annotation:
The article discusses some modern developments and innovations that were created for successful tests in the space industry. Over the past half-century, these inventions have served people well in everyday life. Space technologies are used not only in satellite navigation, but also in everyday clothing of people. There are dozens of less obvious engineering developments that simplify our lives every day.
Keywords: space industry, satellite, astronauts, lunar Rover, telescopic lift, space suit.
Человека всегда интересовал космос. Для его освоения требуются новые технологии и приспособления, которые создают ученые. Позднее люди поняли, что некоторые современные разработки, сделанные для космических нужд, отлично служат человеку и на Земле, с успехом заменяют или дополняют привычные нам вещи. Часто после испытаний в космической промышленности, созданное инженерами творение переходит в быт.
За последние 50 лет благодаря космической промышленности было запатентовано более 50 тысяч различных изобретений. Все они были либо специально созданы в процессе разработки космических программ, либо широко использовались сразу после того, как их довели до ума ученые,
работающие в космической отрасли.
Постепенно человечество развивалось, инструменты для изучения космоса становились все более усовершенствованными: более сложными, мощными, эффективными. Были изобретены более прочные и стойкие краски и пластмассы, специальные клеи, микросхемы, телескопы, спутники и зонды.
Первым, кто посчитал возможным использование спутников для создания глобальной системы связи, был английский писатель и ученый Артур Кларк в 1945 году. Он не запатентовал свое изобретение, считая, что его идея должна служить всему человечеству. Спутниковая навигация родилась, когда американские ученые, наблюдавшие сигнал от советского спутника, заметили, что благодаря эффекту Доплера частота принимаемого сигнала увеличивается при приближении спутника и уменьшается при его отдалении. 4 октября 1957 года был запущен первый спутник Земли, а через 8 лет - геостационарный спутник связи «Ранняя птица». Он мог передавать 240 телефонных каналов или 1 телевизионный канал одновременно через Атлантический океан. Таким образом, зная свои точные координаты на Земле становилось возможным измерить скорость и расположение спутника, и наоборот, зная местоположение спутника, можно узнать скорость и координаты того или иного объекта на Земле.
Сегодня спутниковые системы используются повсеместно - в метеорологии, геологоразведке, для передачи телевизионных и интернет -сигналов, в телефонии. В настоящее время одной из самых востребованных космических технологий является глобальная система позиционирования GPS. Спутниковая навигация помогает ориентироваться на неизвестных дорогах, в дополнение к предварительному прогнозированию наводнений и обнаружению значительного загрязнения окружающей среды. GPS не уникальна; есть и российская система ГЛОНАСС. В то же время, ведется разработка чисто гражданской европейской спутниковой системы Galileo. Современный широкополосный интернет и спутниковое телевидение - это прямое использование космических технологий буквально в каждом доме.
Телескопические подъемники спасли тысячи жизней на Земле, хотя изначально они были предназначены для строительства больших ракет-носителей. Благодаря телескопическим подъемникам пожарные со всего мира могут достигать верхних этажей многих зданий высотой 55-60 метров. «Машины-вышки» также используются для прокладки кабелей, подъема небольших грузов, ремонта и покраски.
Фильтры для воды также изначально были разработкой для космонавтов: запас воды минимален, должен храниться в течение некоторого времени, жидкость должна повторно использоваться астронавтами без вреда для их здоровья. Хотя «домашняя» и относительно несложная система фильтров известна с середины прошлого века, ученым пришлось модернизировать фильтры, чтобы они очищали воду в экстремальных космических условиях. Со временем их инновации с использованием древесного угля были заимствованы компаниями-изготовителями бытовых
фильтров.
А портативные беспроводные вакуумные пылесосы, идеально подходящие для уборки автомобиля, сделаны по принципу магнитно -бурильного аппарата, представляющего собой дрель с мотором на базе электромагнита, который позволяет инструменту работать максимально долго на одном заряде аккумулятора. Это изобретение было разработано NASA для забора лунного грунта.
Тефлон был открыт еще в 1938 году, но, только начав использовать его в качестве теплоизоляции космических кораблей и при изготовлении скафандров, люди поняли, насколько полезным этот материал может быть в повседневной жизни. Например, благодаря своим антипригарным свойствам он отлично подходит для изготовления сковородок, позволяя готовить вкусные блюда и сохранять естественный вкус и полезные свойства исходных продуктов.
Говоря об этом материале несколько более подробно, следует отметить, что категорически не рекомендуется допускать контакта тефлонового покрытия на сковороде с металлическими предметами - это может просто испортить очень тонкое покрытие. Таким образом, космическая техника способствует развитию народных промыслов, ремеслу изготовления специальных деревянных кухонных предметов. Также необходимо следить за тем, чтобы при приготовлении пищи не использовались сковороды, на которых тефлоновое покрытие треснуло - материал способен выделять вредные вещества, которые могут попасть в пищу.
Одним из главных преимуществ тефлона является низкий коэффициент трения, что делает материал одним из основных компонентов подшипников, уплотнений, изоляции электрических схем космических аппаратов и даже искусственных суставов. Ткани с содержанием тефлона широко используются для покрытия трубопроводов и крыш.
Специалисты космической отрасли разработали полиуретан, представляющий собой силиконовый пластик для изготовления сидений, снижающих нагрузку на тело космонавта при посадке. Этот материал равномерно распределяет вес и давление, легко поглощает удары и восстанавливает свою первоначальную форму даже после многократного сжатия. Сегодня он используется в основном для производства матрасов.
Даже небольшой пожар в большом здании очень опасен. Что можно сказать о воспламенении в условиях очень ограниченного пространства космического корабля. Поэтому первые настраиваемые детекторы дыма, чтобы избежать ложных срабатываний, использовались даже на первой американской космической станции «Скайлэб», запущенной в 1970 году. Тогда детекторы дыма начали появляться в обычных зданиях и стали обязательной частью любого государственного учреждения.
Конструкция лунохода NASA была бы невозможна без колес, которые могли бы противостоять любым погодным условиям, экстремальным температурам, проколам и механическим повреждениям. Американское
аэрокосмическое агентство не смогло создать такие колеса самостоятельно, поэтому Michelin, мировой лидер по производству шин, пришел на помощь. В результате появился Tweel - шины, которым не нужен воздух. Теперь Tweel устанавливаются не только на космические корабли, но и на сельскохозяйственную технику и обычные автомобили.
Длинные узкие каналы, которые удаляют избыточную влагу с поверхности взлетно-посадочных полос и автомагистралей, впервые появились на испытательном полигоне исследовательского центра NASA во время первых экспериментов в 1960-х годах. Теперь это изобретение также можно найти в плавательных бассейнах, пешеходных дорожках и загонах для скота.
Астронавты на орбите используют костюмы, которые позволяют детям с церебральным параличом учиться ходить. Таким образом, космонавты держат свои мышцы в тонусе, бездействие которых в невесомости приводит к атрофии.
Мало кто знает, что микросхемы из светочувствительных кремниевых фотодиодов, используемые в современных камерах с ПЗС-матрицей, были созданы при разработке новых электронных телескопов и улучшении астрономических наблюдений, поскольку даже самая лучшая пленка не может дать половину преимуществ цифровых камер. Всякий раз, когда мы делаем снимки или видео на смартфоне, мы используем CMOS-сенсоры. Эта технология была создана для уменьшения размеров камер для межпланетных полетов беспилотных летательных аппаратов. Эти датчики также позволили уменьшить некоторые оптические медицинские устройства.
Многочисленные частицы пыли, плавающие в космическом пространстве, могут легко повредить скафандр, ухудшить видимость или сделать дыру в стекле, что приведет к утечке в скафандре. Это обстоятельство заставило инженеров космической промышленности разработать устойчивое к повреждениям стекло, которое сейчас используется во многих обычных очках. Также в 1980-х годах ученые задавались вопросом, как защитить глаза космонавтов от вредных ультрафиолетовых лучей. С этой целью стекла, защищающие от ультрафиолетовых лучей, стали устанавливать в скафандрах. В современных скафандрах применяются стекла, не только защищающие от солнечных лучей, но и улучшающие цветопередачу. На земле солнцезащитные очки получили еще большую популярность: их можно встретить в лыжных масках, телескопах и защитных масках для сварки.
Динамические туннельные испытания в исследовательском центре NASA сыграли решающую роль в создании плавательного костюма Speedo LZR Racer. При его разработке были найдены материалы и типы соединений, которые вызывают минимальное сопротивление при плавании. По данным NASA, на Олимпийских играх 2008 года почти все чемпионы были одеты в эти костюмы. С тех пор модель LZR Racer была запрещена для использования на международных соревнованиях, но многие профессиональные спортсмены продолжают использовать специальную модифицированную версию
костюма.
Впервые в скафандрах использовалась огнезащитная ткань для костюмов пожарных. Кроме того, скафандр для выхода в открытый космос стал прообразом защитного костюма нового поколения с интегрированной системой охлаждения, разработанного итальянской компанией D'Appolonia для пожарных и автогонщиков.
Термобелье, которое носят любители зимних видов спорта, изначально задумывалось как элемент гардероба космонавтов. Благодаря специальной технологии пряжи оно способствует испарению избыточной влаги, выделяемой организмом при нагрузках, и сохранению тепла.
В производстве беговых кроссовок используется трехмерная ткань с полиуретановой пеной: она правильно распределяет нагрузку на ногу во время движения. Идея была заимствована из лунных сапог, разработанных для серии миссий «Аполлон». Ботинки лунных пионеров давали дополнительный импульс, когда нога отрывалась от поверхности, и обеспечивали вентиляцию.
Застежки на липучках приобрели популярность благодаря телевизионной программе с орбиты Земли, в которой зрители увидели, что в условиях невесомости астронавты прикрепляют предметы к стенам с помощью липучки. Приспособления, позволяющие быстро и надежно закрепиться, быстро переместились на костюмы лыжников, дайверов, а затем на детскую одежду. Однако патент на липучки был получен в 1955 году.
Молния для одежды была изобретена в 1914 году американцем Гидеоном Сундебеком, но заинтересовала массы только тогда, когда ученые начали работать над снаряжением космонавтов. Застежка-молния оказалась гораздо более практичной, чем обычные кнопки и пуговицы, которые могли отсоединиться, на их закрытие-открытие требовалось больше времени и усилий.
Исследование космоса также дало человечеству некоторые продукты питания. Например, органические продукты - йогурты, соки и сыры, обогащенные бифидобактериями, появились на прилавках магазинов в 1990 -х годах. Однако в 1963 году микробиологи обнаружили бактерии, которые подавляли развитие гнилостных и патогенных микробов, и продукты с их добавлением стали неотъемлемой частью диеты астронавта.
Также в 60-х годах для космонавтов были изобретены легкие сублимированные, то есть обезвоженные, продукты, так как поднятие 1 кг в космос обходится от 5 до 10 тысяч долларов. И теперь мы можем насладиться супами быстрого приготовления, хлопьями, лапшой, растворимым кофе, что значительно экономит наше время.
Космос не только изобрел, но и переосмыслил привычные предметы. Например, тюбик изначально использовался для хранения зубных паст и кремов. Но когда стало необходимо кормить космонавтов, пастообразный борщ и фрикадельки начали упаковывать в тюбики. Вся космическая пища хранилась в них до 1982 года, когда были введены другие методы длительного
хранения продуктов. Сегодня любой человек может найти десятки продуктов в тубах в ближайшем к дому магазине.
Конечно, это далеко не все изобретения, которые сначала продемонстрировали свои навыки в космосе, и только потом вошли в нашу жизнь. Существуют десятки менее очевидных технологических инноваций, которые упрощают нашу жизнь каждый день. Это стандарты организации хранения продуктов питания, а также лучшие смеси для детского питания, портативные медицинские термометры и многие другие замечательные вещи, без которых многие сегодня просто не могут представить свое существование. К счастью, космическая индустрия растет, все больше и больше новых устройств перестают быть узкоспециализированными, и благодаря усилиям таких компаний, как SpaceX, которые открывают свои патенты для всех, у человечества скоро могут появиться, например, относительно доступные реактивные ранцы, новые типы батарей или что -то еще.
Использованные источники:
1. «Космическая техника» / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 2018
2. «Транспортные космические системы» / С.В. Чекалин, М.: Наука, 2018
