12 изобретений NASA, которые сделали нашу жизнь лучше

Скафандр, разработанный для лунной программы «Аполлон», был сложнейшим инженерным сооружением. В его комплект входили специально сконструированные ботинки, которые не только обеспечивали вентиляцию, но и пружинили, придавая дополнительную энергию каждому шагу астронавта. Впоследствии производители спортивной обуви переняли эту концепцию и использовали ее для создания технологичных кроссовок, которые эффективно гасят ударные нагрузки на стопы и суставы во время ходьбы и бега.

Изначально термоэластичная пена (temper foam), более известная как пена с эффектом памяти (memory foam), была создана для кресел космических аппаратов NASA, чтобы снизить ударные перегрузки астронавтов во время посадки. Сегодня этот материал нашел широчайшее применение в производстве матрасов, подушек, мебели и защитной экипировки. Открытопористый полиуретан на силиконовой основе обладает уникальным свойством равномерно распределять вес и давление по поверхности, обеспечивая выдающуюся амортизацию. Даже при сжатии до 10% от своего первоначального объема такая пена всегда возвращается к исходной форме. Благодаря этой космической разработке NASA в буквальном смысле помогло миллионам людей крепче и спокойнее спать по ночам.

Для миссий программы «Аполлон» агентству NASA требовался портативный автономный бур — достаточно мощный и надежный, чтобы извлекать образцы керна из глубины лунного грунта. В сотрудничестве с компанией Black & Decker инженеры создали компьютерную программу для оптимизации конструкции электродвигателя и минимизации энергопотребления. Это программное обеспечение в итоге послужило толчком к разработке беспроводных мини-пылесосов, портативных медицинских приборов и сотен других аккумуляторных инструментов, без которых сегодня невозможно представить домашний ремонт и мастерские.

Появление незаметных брекетов стало возможным благодаря поликристаллическому оксиду алюминия (TPA). Компания Ceradyne совместно с отделом передовых керамических исследований NASA разработала этот материал для защиты инфракрасных антенн в оптических головках самонаведения ракет с тепловым наведением. Примерно в то же время другая компания, Unitek, искала новый подход к дизайну ортодонтических скоб, стремясь сделать их более эстетичными и отказаться от броских металлических деталей. Специалисты обратили внимание на TPA и поняли, что это идеальный кандидат для создания невидимых брекетов: материал полупрозрачен, отлично сливается с цветом зубов и обладает достаточной прочностью для многомесячного ношения. Прозрачные брекеты сразу же завоевали рынок и до сих пор остаются одним из самых успешных продуктов в истории ортодонтии.

Чтобы сшить парашюты, способные гарантировать мягкую посадку космических зондов «Викинг» на поверхность Марса, NASA заключило контракт с компанией Goodyear Tire and Rubber Company. Задача заключалась в создании волокнистого материала, который был бы в пять раз прочнее стали. Инженеры Goodyear разработали полимер с цепочечной молекулярной структурой, обладавшей невероятной прочностью на разрыв при минимальном весе. Оценив потенциал инновации, компания решила адаптировать ее для земных нужд и запустила производство радиальных шин для потребительских автомобилей. Срок службы протектора таких покрышек вырос почти на 16 000 километров по сравнению со стандартными моделями того времени.

Накопленный NASA опыт в области робототехники и амортизирующих материалов дал мощный импульс частным компаниям, разрабатывающим инновационные протезы для людей и животных. Системы искусственных мышц с роботизированными датчиками и приводами, изначально созданные компанией Environmental Robots Inc. для космических манипуляторов и работ в открытом космосе, были модернизированы для создания биомиметических, подвижных искусственных конечностей. Кроме того, адаптация полиуретановой пены NASA позволила изготавливать индивидуальные гильзы и оболочки протезов, которые точно повторяют мягкость и контуры человеческой плоти, а также обеспечивают комфортный, не травмирующий контакт между кожей и механизмом.

Было время, когда случайное падение очков почти неизбежно приводило к трещинам или глубоким сколам на стекле. К счастью, эта проблема осталась в прошлом более 40 лет назад. В 1972 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) обязало производителей оптики перейти со стекла на пластик. Решение было вполне оправданным: пластик дешевле, легче, лучше защищает от ультрафиолета и практически не бьется на опасные осколки. Однако у него был один критический недостаток — он моментально покрывался царапинами. Чтобы решить эту проблему, научно-исследовательский отдел NASA разработал специальное твердое полимерное покрытие.

Поскольку в открытом космосе парит множество микрочастиц космической пыли, NASA требовался защитный слой для дорогостоящего оборудования, и прежде всего — для визоров на шлемах космонавтов. Почувствовав коммерческий потенциал, производитель очков Foster Grant приобрел лицензию на технологию NASA. Специальный защитный слой сделал пластиковые линзы в десять раз более устойчивыми к царапинам по сравнению с аналогами без покрытия.

Хотя инженеры NASA не изобретали первый в мире датчик дыма, они существенно усовершенствовали эту технологию. Их модификация, разработанная совместно с корпорацией Honeywell, превратила пожарные датчики в удобный и надежный бытовой прибор: устройство получило перезаряжаемую никель-кадмиевую батарею и возможность настройки порога чувствительности.

В период работы «Скайлэб» — первой американской орбитальной станции — экипажу требовалась система, способная моментально предупредить о возгорании или утечке токсичных газов в герметичном отсеке. Настраиваемая чувствительность оказалась ключевой функцией, позволившей свести к минимуму риск ложных тревог.

NASA объединило усилия с компанией Intelligent Optical Systems (IOS) для создания сенсоров, реагирующих на влажность и изменения уровня pH. Задача заключалась в том, чтобы оперативно выявлять возникновение агрессивных коррозионных сред внутри конструкций самолетов задолго до появления механических повреждений. Основой детектора стало специальное оптоволокно, меняющее цвет при контакте с конкретными химическими соединениями.

Позднее Министерство обороны США поручило IOS модернизировать технологию, чтобы сенсоры могли распознавать боевые отравляющие вещества, а также опасные промышленные токсины и нервно-паралитические газы. Продемонстрировав выдающуюся эффективность, IOS начала поставлять оптические кабели ведущим аэрокосмическим и автомобильным гигантам. Компании нашли разработке множество применений: от контроля утечек при испытаниях альтернативных видов топлива до надежных систем мониторинга выбросов на масштабных промышленных объектах.

Светодиоды (LED) излучают свет при прохождении электрического тока через полупроводниковый переход в прямом направлении. Красные светодиоды изначально исследовались и разрабатывались NASA для экспериментов по выращиванию растений на борту космических челноков («Спейс Шаттл»). Однако со временем светодиоды стали неотъемлемой частью электронных приборов, освещения и медицинской техники.

Ярким примером медицинского применения стал прибор WARP 10 — портативное высокоинтенсивное светодиодное устройство, созданное компанией Quantum Devices Inc. Аппарат разрабатывался для людей, страдающих артритом, мышечными спазмами и тугоподвижностью суставов, обеспечивая снятие болевого синдрома за счет глубокого фототерапевтического воздействия. Он стимулирует циркуляцию крови и активно применялся ВМС США как индивидуальное средство помощи военнослужащим на передовой для ускорения реабилитации после легких травм. Модификация следующего поколения, WARP 75, показала отличные результаты в облегчении болей у пациентов после трансплантации костного мозга, а также помогла уменьшить выраженность симптомов при рассеянном склерозе, болезни Паркинсона, мышечной атрофии и диабетических осложнениях.

Прием пищи на орбите — задача не из легких. В условиях микрогравитации сухие крошки, сыпучие приправы и порошки моментально разлетаются по отсеку, что чревато коротким замыканием электроники и раздражением дыхательных путей космонавтов. Именно поэтому сублимационная сушка продуктов стала стандартом орбитального рациона.

Готовясь к продолжительным пилотируемым миссиям программы «Аполлон», NASA провело всесторонние исследования в области космической кулинарии. В результате инженеры довели технологию сублимационной сушки до совершенства, а компания Action Products впервые вывела этот метод на массовый потребительский рынок. Делая упор на питательные снеки, компания сначала готовила блюдо, затем мгновенно замораживала его и плавно подогревала в вакуумной камере, чтобы выпарить образовавшиеся кристаллы льда без перехода в жидкую фазу. Такой продукт сохраняет до 98% питательных веществ и витаминов, теряя при этом до 80% исходной массы. Обезвоженную еду можно герметично запечатать в вакуумную упаковку и хранить годами без холодильника в ожидании момента, когда ее понадобится просто залить теплой водой.

Возможно, вы удивитесь, но астронавты на орбитальных станциях пьют воду, регенерированную в том числе из собственной мочи и пота, поэтому технологии глубокой очистки воды здесь ценятся невероятно высоко. Хотя базовые методы фильтрации зародились еще в 1950-х годах, именно NASA требовалось изобрести способ гарантированного обеззараживания и длительного хранения питьевой воды в замкнутых объемах, исключая риск бактериального заражения экипажа.

За минувшие десятилетия производители переняли и адаптировали космические методы очистки; весьма вероятно, что прямо сейчас на вашей кухне стоит фильтр-кувшин, работающий на тех же принципах. Системы очистки с активным углем и ионами серебра, популяризированные такими брендами, как Brita, ведут свою прямую родословную от лунных миссий «Аполлон». Конечно, бытовой фильтр не превратит любые стоки в кристальный родник, но он гарантирует, что вода в вашем стакане будет чистой, безопасной и лишенной неприятных привкусов.