От технологий производства пищи до исследования болезней: 10 открытий NASA, которые действительно впечатляют

Какие 10 открытий NASA поражают?

Это, в частности, исследования по медицине, технологий питания, различные технологические эксперименты и астронавты даже тестируют системы очистки воды.

Фундаментальные исследования заболеваний

Исследования в условиях микрогравитации открыли новые возможности для ученых, которые изучают такие заболевания, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, рак, астма, болезни сердца.

К примеру, в условиях, когда земная гравитация не действует, исследователи болезни Альцгеймера изучали белковые кластеры, которые могут вызвать нейродегенеративные заболевания. Исследователи рака изучали рост эндотелиальных клеток на космической станции. Такие клетки обеспечивают кровоснабжение организма, а опухолям нужна кровь на формирование. Клетки, выращенные на космической станции, растут лучше, чем на Земле, и могут помочь в тестировании новых методов лечения рака.

Изучение клеток, органоидов и белковых кластеров без влияния гравитации может помочь исследователям лучше понять их свойства, поведение и реакцию на лечение.

Как исследуют рак в условиях гравитации: смотрите видео

Открытие холодного пламени, стабильно горящего огня

Когда мы видим огонь, сразу в мыслях, что он выделяет тепло. Однако на борту космической станции создали особое пламя, которое выделяет чуть более низкую температуру.

Удалось открыть такое пламя во время так называемого эксперимента FLEX (Flame Extinguishing Experiment – эксперимента по тушению пламени). Ученые сжигали капли горючего, и одна такая капля якобы погасла, но на самом деле продолжала гореть без видимого пламени. Огонь гас дважды: один раз с видимым пламенем, а второй раз без него. Это первый случай, когда ученые наблюдали большие капли гептанового топлива, которые имели два режима горения и угасания. Вторая стадия поддерживалась так называемым химическим тепловыделением холодного пламени.

Так горит холодное пламя в космосе / NASA

На самом деле ранее на Земле также ученым удалось добыть холодное пламя, но здесь оно сразу же гасло. На космической станции такое пламя может гореть несколько минут, что дает ученым больше возможностей для изучения.

Почему это важно? В результате горения обычного пламени возникают сажа, углекислый газ и вода. Холодное пламя оставляет за собой угарный газ и формальдегид. Более глубокое изучение поведения этих химических компонентов пламени поможет разработать эффективные и экологически чистые транспортные средства.

Новые системы очистки воды

Хотя астронавты выполняют свою работу за много километров от Земли, они также зависят от базовых вещей, к которым мы все привыкли. В частности, им нужна чистая вода. Впервые агентство создало специальные фильтры для очистки воды в 1970-х годах. Тогда для очистки воды использовали йод, который поступал из шаттлов.

Эта технология получила название "Микробный обратный клапан" и впоследствии ее начали широко использовать для очистки воды на муниципальных водопроводных станциях. Кроме того, эта технология дала толчок к разработке других способов фильтрации воды. Такие фильтры особенно необходимы в районах, где грунтовые воды загрязнены химикатами. К примеру, первая из многих наземных систем фильтрации воды, использующих технологии NASA, была установлена в Ираке в 2006 году.

Система фильтрации воды в космосе / Фото NASA

Реагирование на стихийные бедствия

Международная космическая станция уже давно является активным участником сбора орбитальных данных, помогающих реагировать на стихийные бедствия по всему миру. Она расположена на наклонной низкой околоземной орбите, которая обеспечивает переменный обзор и освещение более 90% поверхности Земли. Данные, которые получают астронавты, позволяют более обоснованно реагировать на стихийные бедствия и помогают прогнозировать будущие штормы. Ведь из космоса можно увидеть то, чего не видно с Земли.

Астронавты делают снимки стихий, в частности штормов и пожаров. Они следят за ними на протяжении всего их пути, документируя облачность, наводнения и изменения рельефа. Снимки делает как сам экипаж (с помощью портативных камер), так и на самой станции установлено SS-HDTV и HDTV-EF2 камеры. К примеру, камеру SS-HDTV разработали для ночной съемки Земли, а после стихийного бедствия ее используют для проверки восстановления электроснабжения в городах.

Также на станции установлен датчик визуализации молний (LIS) – он отслеживает распределение и изменчивость молний для улучшения прогнозирования экстремальных погодных условий. А система исследований и визуализации окружающей среды (ISERV) помогает развивающимся странам лучше принимать решения по окружающей среде.

Видео урагана Харви, который сняла камера, установленная на МКС

Линзы, устойчивы к царапинам

Еще в далеких 1960 – 70-х годах в NASA столкнулись с проблемой, что стекло довольно тяжелое, а после ударов разбивается на мелкие кусочки, которые могут быть очень опасными. Зато на помощь пришел пластик, который лучше поглощает ультрафиолетовое излучение и не разбивается после падения. Кроме того, в 1972 году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США объявило, что все солнцезащитные очки и линзы для коррекции зрения должны быть устойчивыми к ударам, что фактически заставило производителей линз перейти на более прочный пластик.

Однако оставалась весомая проблема пластика – его легко можно поцарапать. И тут на помощь пришел ученый NASA Тед Вайдевен из Исследовательского центра Эймса. Работая над системой очистки воды для космических аппаратов, он накрыл фильтр тонкой пластиковой пленкой, используя электрический разряд органического пара. Полученное покрытие оказалось на удивление прочным, и NASA использовало эту технологию. Сегодня такое покрытие для пластиковых линз используют в космических шлемах и другом оборудовании. А в 1983 году эту технологию взяла на вооружение компания Foster Grant, производящая культовые солнцезащитные очки Ray-Ban.  

Технологию NASA сегодня можно увидеть в очках Ray-Ban / Фото взято с сайта NASA

Сублимированная пища

Сегодня сублимированную пищу можно спокойно купить или в интернете, или в супермаркете. Туристы и любители приключений берут ее в походы. Также такая пища прекрасно подходит для выживания в условиях войны и блэкаутов, потому что может храниться очень долго.

Но сначала астронавты брали такую еду с собой на орбиту. Когда только зарождалось освоение космоса, одной из проблем стало как раз обеспечение астронавтов питанием во время их пребывания вне Земли. Еда должна была быть длительного хранения, компактной, легкой и простой в приготовлении.

NASA финансировала исследования ряда возможных методов консервирования пищевых продуктов. Самые известные из них – дегидратация, сублимация, промежуточная влажность, пастеризация облучением и упаковка азотом. Все эти методы не были новыми, но NASA внесла свой вклад и стимулировало развитие в этой области.

Со временем NASA усовершенствовала методы сублимационной сушки пищевых продуктов, и эту технологию также начала использовать индустрия сушеных продуктов. Сублимационная сушка давала возможность увеличить срок хранения, ускорить регидратацию и повысить питательную ценность по сравнению с дегидрированными продуктами.

Хотя сублимированное мороженое-сэндвич фактически не входит в рацион астронавтов – во время его производства используются достижения в области технологий сублимационной сушки, которые NASA впервые применила для своих миссий / Фото взято с сайта NASA

Интересно Наиболее опасные для Земли отходы, научились использовать для очистки воды

Пена с эффектом памяти

Пожалуй, это самое популярное побочное открытие NASA. Ученые, которых финансировало космическое агентство, разработали такую пену в 1960-х годах. В своих исследованиях они искали способы обеспечить летчикам-испытателям амортизацию во время полетов и повысить безопасность сидений самолетов.

Сегодня пена с эффектом памяти используется для создания более комфортных кроватей, диванов і кресел. В частности, ее применяют в медицинской сфере – для производства медицинских подушек и систем сидений для людей с тяжелой степенью инвалидности. Также ее можно встретить в производстве обуви, сидений для кинотеатров и даже в шлемах для американского футбола.

Такая пена выдерживает любое давление и медленно возвращается в свою первоначальную форму / Фото взято с сайта NASA

Антикоррозионное покрытие

Одной из проблем освоения космоса является то, что оборудование должно выдерживать экстремальные условия: от жары выхлопных газов ракет до экстремального холода в космосе. И одним из самых разрушительных факторов является коррозия. В частности, от нее больше всего страдают стартовые площадки, откуда запускают ракеты.

В 1970-х годах группа ученых из Центра космических полетов имени Годдарда разработала смесь цинкового порошка и силиката калия для защиты металлических поверхностей от коррозии. Цинк давно использовался в антикоррозийных покрытиях, но NASA нужно было что-то проще и экономнее, поэтому химик Джон Шутт начал экспериментировать с формулой. В результате получился продукт, который не просто покрывал металл, блокируя морские брызги, туман и другие коррозийные вещества. А фактически химически связывался с материалом основы. Получилась невероятно эффективная и долговечная обработка, которая не допускала проникновения воды или коррозии даже на участки, которые были поцарапанными или не полностью покрытыми защитой.

NASA применило это покрытие на конструкциях приморского Космического центра Кеннеди, где оно защищает стартовые комплексы не только от соленой тропической среды, но и от перепадов температур и теплового излучения во время запуска ракет. А со временем это покрытие начали применять на целом ряде металлических конструкций: от мостов и судов до Статуи Свободы.

Сегодня антикоррозионное покрытие, разработанное NASA, широко используется на морских нефтяных платформах / Фото взято с сайта NASA

Тестирование тканевых чипов в космосе

Тканевые чипы – это устройства размером с флешку, содержащие человеческие клетки в трехмерной матрице, которая имитирует функции органа. Так появляется больше возможностей в исследованиях по реакции этих клеток на стрессы, лекарственные препараты и генетические изменения. Благодаря таким исследованиям ученые лучше смогут понять природу заболеваний и потенциально помочь в разработке методов их лечения.

В условиях микрогравитации изменения в организме человека происходят гораздо быстрее. Фактически человек стареет быстрее, в частности теряет костную и мышечную массу. Это означает, что ученые смогут использовать тканевые микрочипы в космосе для моделирования изменений, которые могут произойти на Земле за месяцы или годы. В космос уже были отправлены чипы, имитирующие работу легких, почек, мозга и кишечника.

Так выглядят тканевые чипы / Фото NASA

Беспроводные инструменты

Сегодня никого уже не удивишь инструментами, питающимися от аккумулятора. А обязаны такому чуду техники мы также обязаны NASA.

Началось все в 1961 году, когда стартовала программа "Аполлон". Тогда возникла необходимость в инструменте, который, к примеру, бы мог закручивать болты в условиях невесомости, не вращая при этом астронавта. Так NASA совместно с компанией Black+Decker разработали беспроводной гайковерт с нулевым ударом. А впоследствии появились беспроводные инструменты для различных целей, в частности аккумуляторный перфоратор, который можно использовать для добычи камня с поверхности Луны.

Технология, которую NASA и Black+Decker разработали в 1960-х годах, получила широкое распространение, и большинство инструментов работают от беспроводных аккумуляторных батарей, которые можно перезаряжать между использованиями. Примечательно, что именно на основе тех далеких исследований компания Black+Decker недавно разработала беспроводной ручной пылесос Dust Buster.

Беспроводной гайковерт с нулевым ударом, который совместно разработали NASA и компания Black+Decker / Фото Future

Последние научные открытия, которые поражают

• Исследователи из MIT нашли первые прямые доказательства существования прото-Земли – планеты, существовавшей до гигантского столкновения, которое сформировало современную Землю и Луну.
• Война оставляет после себя тонны строительного мусора. Группа канадских студентов-инженеров нашла способ, как превратить их в ресурс для будущего восстановления страны.
• Ученые нашли в пшенице новый ген, который обладает необычным потенциалом для повышения урожайности