Від технологій виробництва їжі до дослідження хвороб: 10 відкриттів NASA, які справді вражають

Які 10 відкриттів NASA вражають?

Це, зокрема, дослідження з медицини, технологій харчування, різні технологічні експерименти та астронавти навіть тестують системи очищення води.

Фундаментальні дослідження захворювань

Дослідження в умовах мікрогравітації відкрили нові можливості для вчених, які вивчають такі захворювання, як хвороби Альцгеймера та Паркінсона, рак, астму, хвороби серця.

До прикладу, в умовах, коли земна гравітація не діє, дослідники хвороби Альцгеймера вивчали білкові кластери, які можуть викликати нейродегенеративні захворювання. Дослідники раку вивчали зростання ендотеліальних клітин на космічній станції. Такі клітини забезпечують кровопостачання організму, а пухлинам потрібна кров на формування. Клітини, вирощені на космічній станції, ростуть краще, ніж на Землі, і можуть допомогти у тестуванні нових методів лікування раку.

Вивчення клітин, органоїдів і білкових кластерів без впливу гравітації може допомогти дослідникам краще зрозуміти їхні властивості, поведінку та реакцію на лікування.

Як досліджують рак в умовах гравітації: дивіться відео

Відкриття холодного полум'я, що стабільно горить

Коли ми бачимо вогонь, одразу в думках, що він виділяє тепло. Однак на борту космічної станції створили особливе полум'я, яке виділяє трохи нижчу температуру.

Вдалося відкрити таке полум'я під час так званого експерименту FLEX (Flame Extinguishing Experiment – експерименту щодо гасіння полум'я). Вчені спалювали краплі пального, і одна така крапля нібито згасла, але насправді продовжувала горіти без видимого полум'я. Вогонь гас двічі: один раз із видимим полум'ям, а другий раз без нього. Це перший випадок, коли вчені спостерігали великі краплі гептанового палива, які мали два режими горіння та згасання. Друга стадія підтримувалася так званим хімічним тепловиділенням холодного полум'я.

Так горить холодне полум'я у космосі / NASA

Насправді раніше на Землі також вченим вдалося видобути холодне полум'я, але тут воно одразу ж гасло. На космічній станції таке полум'я може горіти кілька хвилин, що дає вченим більше можливостей для вивчення.

Чому це важливо? В результаті горіння звичайного полум'я виникають сажа, вуглекислий газ і вода. Холодне полум'я залишає за собою чадний газ і формальдегід. Глибше вивчення поведінки цих хімічних компонентів полум'я допоможе розробити ефективні та екологічно чисті транспортні засоби.

Нові системи очищення води

Хоча астронавти виконують свою роботу за багато кілометрів від Землі, вони також залежать від базових речей, до яких ми усі звикли. Зокрема, їм потрібна чиста вода. Вперше агенція створила спеціальні фільтри для очищення води в 1970-х роках. Тоді для очищення води використовували йод, який надходив із шатлів.

Ця технологія отримала назву "Мікробний зворотний клапан" і згодом її почали широко використовувати для очищення води на муніципальні водопровідних станціях. Крім того, ця технологія дала поштовх до розробки інших способів фільтрації води. Такі фільтри особливо необхідні в районах, де ґрунтові води забруднено хімікатами. До прикладу, перша з багатьох наземних систем фільтрації води, що використовують технології NASA, була встановлена ​​в Іраку у 2006 році.

Система фільтрації води у космосі / Фото NASA

Реагування на стихійні лиха

Міжнародна космічна станція вже давно є активним учасником збору орбітальних даних, що допомагають реагувати на стихійні лиха по всьому світу. Вона розташована на похилій низькій навколоземній орбіті, яка забезпечує змінний огляд і освітлення понад 90% поверхні Землі. Дані, які отримують астронавти, дозволяють більш обґрунтовано реагувати на стихійні лиха та допомагають прогнозувати майбутні шторми. Адже з космосу можна побачити те, чого не видно із Землі.

Астронавти роблять знімки стихій, зокрема штормів та пожеж. Вони слідкують за ними протягом усього їхнього шляху, документуючи хмарність, повені та зміни рельєфу. Знімки робить як сам екіпаж (з допомогою портативних камер), так і на самій станції встановлено SS-HDTV та HDTV-EF2 камери. До прикладу, камеру SS-HDTV розробили для нічної зйомки Землі, а після стихійного лиха її використовують для перевірки відновлення електропостачання в містах.

Також на станції встановлено датчик візуалізації блискавок (LIS) – він відстежує розподіл і мінливість блискавок для покращення прогнозування екстремальних погодних умов. А система досліджень і візуалізації навколишнього середовища (ISERV) допомагає країнам, що розвиваються, краще ухвалювати рішення щодо навколишнього середовища.

Відео урагану Гарві, який зняла камера, встановлена на МКС

Лінзи, стійкі до подряпин

Ще в далеких 1960 – 70-х роках у NASA зіткнулися з проблемою, що скло доволі важке, а після ударів розбивається на дрібні шматочки, які можуть бути дуже небезпечними. Натомість на допомогу прийшов пластик, який краще поглинає ультрафіолетове випромінювання та не розбивається після падіння. Крім того, у 1972 році Управління із санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США оголосило, що всі сонцезахисні окуляри та лінзи для корекції зору повинні бути стійкими до ударів, що фактично змусило виробників лінз перейти на міцніший пластик.

Однак залишалася вагома проблема пластику – його легко можна подряпати. І тут на допомогу прийшов учений NASA Тед Вайдевен з Дослідницького центру Еймса. Працюючи над системою очищення води для космічних апаратів, він накрив фільтр тонкою пластиковою плівкою, використовуючи електричний розряд органічної пари. Отримане покриття виявилося напрочуд міцним, і NASA використало цю технологію. Сьогодні таке покриття для пластикових лінз використовують у космічних шоломах та іншому обладнанні. А у 1983 році цю технологію узяла на озброєння компанія Foster Grant, що виробляє культові сонцезахисні окуляри Ray-Ban.

Технологію NASA сьогодні можна побачити в окулярах Ray-Ban / Фото взято із сайту NASA

Сублімована їжа

Сьогодні сублімовану їжу можна спокійно купити чи то в інтернеті, чи то в супермаркеті. Туристи та любителі пригод беруть її в походи. Також така їжа чудово підходить для виживання в умовах війни та блекаутів, бо може зберігатися дуже довго.

Але спочатку астронавти брали таку їжу із собою на орбіту. Коли тільки зароджувалося освоєння космосу, однією з проблем стало якраз забезпечення астронавтів харчуванням під час їхнього перебування поза межами Землі. Їжа мала бути тривалого зберігання, компактною, легкою та простою в приготуванні.

NASA фінансувала дослідження низки можливих методів консервування харчових продуктів. Найвідоміші з них – дегідратація, сублімація, проміжна вологість, пастеризація опроміненням і пакування азотом. Всі ці методи не були новими, але NASA зробила свій внесок і стимулювало розвиток у цій галузі.

З часом NASA удосконалила методи сублімаційного сушіння харчових продуктів, і цю технологію також почала використовувати індустрія сушених продуктів. Сублімаційне сушіння давало можливість збільшити термін зберігання, прискорити регідратацію та підвищити поживну цінність порівняно з дегідрованими продуктами.

Хоча сублімоване морозиво-сендвіч фактично не входить до раціону астронавтів – під час його виробництва використовуються досягнення в галузі технологій сублімаційного сушіння, які NASA вперше застосувала для своїх місій / Фото взято із сайту NASA

Піна з ефектом пам'яті

Мабуть, це найпопулярніше побічне відкриття NASA. Учені, яких фінансувала космічна агенція, розробили таку піну у 1960-х роках. У своїх дослідженнях вони шукали способи забезпечити льотчикам-випробувачам амортизацію під час польотів і підвищити безпеку сидінь літаків.

Сьогодні піна з ефектом пам'яті використовується для створення більш комфортних ліжок, диванів і крісел. Зокрема, її застосовують у медичній сфері – для виробництва медичних подушок і систем сидінь для людей з тяжким ступенем інвалідності. Також її можна зустріти у виробництві взуття, сидінь для кінотеатрів і навіть у шоломах для американського футболу.

Така піна витримує будь-який тиск і повільно повертається у свою початкову форму / Фото взято із сайту NASA

Антикорозійне покриття

Однією з проблем освоєння космосу є те, що обладнання має витримувати екстремальні умови: від спеки вихлопних газів ракет до екстремального холоду в космосі. І одним з найбільш руйнівних факторів є корозія. Зокрема, від неї найбільше страждають стартові майданчики, звідки запускають ракети.

У 1970-х роках група вчених із Центру космічних польотів імені Годдарда розробила суміш цинкового порошку та силікату калію для захисту металевих поверхонь від корозії. Цинк давно використовувався в антикорозійних покриттях, але NASA потрібно було щось простіше й економніше, тому хімік Джон Шутт почав експериментувати з формулою. В результаті вийшов продукт, що не просто покривав метал, блокуючи морські бризки, туман та інші корозійні речовини. А фактично хімічно пов'язувався з матеріалом основи. Вийшла неймовірно ефективна та довговічна обробка, яка не допускала проникнення води або корозії навіть на ділянки, що були подряпаними або неповністю вкритими захистом.

NASA застосувало це покриття на конструкціях приморського Космічного центру Кеннеді, де воно захищає стартові комплекси не лише від солоного тропічного середовища, а й від перепадів температур і теплового випромінювання під час запуску ракет. А з часом це покриття почали застосовувати на цілій низці металевих конструкцій: від мостів та суден до Статуї Свободи.

Сьогодні антикорозійне покриття, розроблене NASA, широко використовується на морських нафрових платформах / Фото взято із сайту NASA

Тестування тканинних чипів у космосі

Тканинні чипи – це пристрої розміром з флешку, що містять людські клітини у тривимірній матриці, яка імітує функції органу. Так з'являється більше можливостей у дослідженнях щодо реакції цих клітин на стреси, лікарські препарати та генетичні зміни. Завдяки таким дослідженням учені краще зможуть зрозуміти природу захворювань і потенційно допомогти у розробці методів їх лікування.

За умов мікрогравітації зміни в організмі людини відбуваються набагато швидше. Фактично людина старіє швидше, зокрема втрачає кісткову та м'язову масу. Це означає, що вчені зможуть використовувати тканинні мікрочипи у космосі для моделювання змін, які можуть статися на Землі за місяці або роки. У космос вже було відправлено чипи, що імітують роботу легенів, нирок, мозку та кишківника.

Такий мають вигляд тканинні чипи / Фото NASA

Бездротові інструменти

Сьогодні нікого вже не здивуєш інструментами, що живляться від акумулятора. А завдячувати такому диву техніки ми також зобов'язані NASA.

Почалося все в 1961 році, коли стартувала програма "Аполон". Тоді постала необхідність в інструменті, який, до прикладу, би міг закручувати болти за умов невагомості, не обертаючи при цьому астронавта. Так NASA спільно з компанією Black+Decker розробили бездротовий гайковерт з нульовим ударом. А згодом з'явилися бездротові інструменти для різних цілей, зокрема акумуляторний перфоратор, який можна використовувати для видобутку каменя з поверхні Місяця.

Технологія, яку NASA та Black+Decker розробили в 1960-х роках, набула широкого поширення, і більшість інструментів працюють від бездротових акумуляторних батарей, які можна перезаряджати між використаннями. Примітно, що саме на основі тих далеких досліджень компанія Black+Decker нещодавно розробила бездротовий ручний пилосос Dust Buster.

Бездротовий гайковерт з нульовим ударом, який спільно розробили NASA та компанія Black+Decker / Фото Future

Останні наукові відкриття, які вражають

• Дослідники з MIT знайшли перші прямі докази існування прото-Землі – планети, що існувала до гігантського зіткнення, яке сформувало сучасну Землю та Місяць.
• Війна залишає по собі тонни будівельного сміття. Група канадських студентів-інженерів знайшла спосіб, як перетворити їх на ресурс для майбутньої відбудови країни.
• Науковці знайшлиу пшениці новий ген, який володіє незвичайним потенціалом для підвищення врожайності