Какие космические технологии мы используем каждый день

Без каких вещей, придуманных для космонавтов, невозможно представить нашу жизнь? Разобрался корреспондент медиапортала Caravan.kz.

И снова все так же гудят провода

Одно из самых популярных космических изобретений многие держат в руках прямо сейчас. Фотоаппарат для смартфона изначально был разработан для космонавтов. С большим фотоаппаратом работать на орбите очень неудобно, иногда требуется сделать фото на камеру, закрепленную на шлеме, и она должна быть не больше спичечного коробка. Такие уже разрабатывались прежде для шпионов, но качество изображения на них было совсем ужасное. Кроме того, проявка фотоплёнки в условиях невесомости — процесс долгий и сложный, а результат часто надо увидеть моментально или отправить его в Центр управления полетом. Так появились миниатюрные CMOS-сенсоры, которые потом перекочевали в вебки и смартфоны. Сейчас, делая селфи, фотографируя кота для Инстаграма или отправляя снимок показаний счётчиков, мы и не вспоминаем, что камера смартфона изначально разрабатывалась для серьезных работ в космосе.

Но и на этом «космическое» происхождение смартфона не заканчивается. Ударопрочное стекло для экрана и защитные пленки, которые продавцы в магазинах аксессуаров клеют всего за 1000 казахстанских тенге, сначала производили только для скафандров, и стоили они безумно дорого. В буквальном смысле дороже золота. Ведь для первых астронавтов шлемы покрывали тонким слоем золота, но малейшая царапина мешала обзору, а заменить покрытие на орбите невозможно. Так появились скретч-пленки, которые хорошо защищали от трещин или царапин, а если такая неприятность все-таки случилась, астронавт мог за пару минут убрать старую пленку и приклеить новую. Плёнка годилась не только для шлемов, но и для прочих устройств космического корабля.

И вообще стекло на орбите — вещь опасная. Если от наручных часов отлетит хоть одна стеклянная пылинка, беды не миновать. А поцарапанный объектив оптического прибора может надолго парализовать работу экипажа. Ведь запасного придётся ждать с Земли несколько дней. Так появились особые виды стекла. Оно особо прочное, не боится царапин, а при сильном ударе не разлетается на осколки. Сейчас такое стекло используется в дорогих очках.

Беспроводные наушники — частый спутник смартфонов. Прогуливаться, не путаясь в проводах, возомнивших себя морскими узлами, и правда, намного удобнее. Как и быстро достать наушники из футляра, не разматывая по полчаса макраме, в которое превратились провода в кармане. Астронавту же спутанный провод может стоить жизни. Он может зацепиться за что-то, или штекер вылетит из гнезда в самый ответственный момент, а поправить его в открытом космосе под скафандром невозможно. Так для космонавтов разработали наушники, работающие в ISM-диапазоне, да ещё с крошечными аккумуляторами, гарантирующими несколько часов бесперебойной работы. Позже наушники еще больше усовершенствовались. Их сделали такими, чтобы астронавт мог плотно вставить их в ухо и посторонние шумы, которых на космической станции всегда очень много, не отвлекали покорителя космоса от важных задач.

Сейчас, слушая любимый подкаст в людном месте через вакуумные наушники или во время пробежки под бодрую мелодию, мы легко можем представить, как в свое время новое изобретение облегчило работу астронавтам.

Если на Земле беспроводные наушники, скорее, баловство, то автономные инструменты на аккумуляторах — вещь крайне необходимая в любом хозяйстве. Беспроводные дрели, шуруповёрты, электролобзики и прочие любимцы мастеров позволяют добираться до сложных уголков при ремонте. Провода бы только мешали, да и тащить удлинитель не всегда удобно. Практически все инструменты с собственными аккумуляторами разрабатывались для работы на орбитальных станциях. Это уже потом производители инструментов смекнули, что они облегчат жизнь мастерам и на Земле.

Главное, чтобы ботинок сидел

Любители пробежек и долгих походов знают, как важна хорошая обувь. Брендовые кроссовки очень прочны, ноги в них не потеют, не устают, и при этом обувь очень легкая.

Это неудивительно, ведь для кроссовок и трекинговой обуви сейчас используют технологии, которые разрабатывали для миссии «Аполлон» на Луне. Обувь человека, ступившего на спутник Земли, должна была хорошо амортизировать. Лунная гравитация слабее земной, и от слишком сильного прыжка человек поднимался гораздо выше, чем на родной планете. Кроме того, обувь космонавта должна была хорошо держать сустав, чтобы не допустить вывиха и обеспечивать надежное сцепление с грунтом. Вставать после падения в тяжеленном скафандре очень трудно. Для этого сначала использовались старые спортивные технологии. К сапогам астронавтов прикручивали шипы, как на ботинках для альпинистов, увеличивали толщину подошвы, копировали голенище с берцев. В итоге получились сапожищи весом по 14 килограммов каждый. Даже при низкой гравитации астронавты в них сильно бы уставали.

Чтобы облегчить космическую обувь, все поменяли кардинально. Так появилась полая подошва, которая не только облегчает обувь, но и амортизирует её. Эту технологию сейчас можно встретить даже в дешевых шлепанцах для бани. Фиксацию голеностопа сделали не жёсткой, как в берцах, а мягкой. Этому помогли вспененные материалы.

Космические технологии производства обуви скопировали производители экипировки для участников олимпиады. Для рекордов, где учитывается сотая доля секунды, облегчение кроссовок на сотню граммов эффективнее мощного допинга. Затем обувь, сшитая по космическим технологиям, стала доступна и обычным спортсменам, а потом и всем желающим, кто может позволить себе купить кроссовки в фирменном магазине.

Пот из обуви впитывали специальные стельки, наполненные порошком. Этот порошок, впитывающий не только пот, сейчас используют в гигиенических прокладках. В суровых условиях космоса не до стыдливости, и первым космонавтам приходилось справлять нужду в памперс. Но обычный подгузник в невесомости плохо держит влагу. Так был разработан специальный наполнитель, превращающий жидкость в гель. Впоследствии наполнитель стали применять и на Земле для подгузников и прокладок.

Есть еще одна неаппетитная деталь из быта космонавтов. Доставлять воду на орбиту на заре космонавтики было очень сложно и дорого, поэтому выбрасывать драгоценную влагу в открытый космос — настоящее расточительство. Пусть даже это моча и грязная вода от гигиенических процедур. В итоге для экономии влаги была разработана многоуровневая система фильтрации.  Она обеззараживала воду, очищала от мелких частиц, и даже моча становилась пригодной для питья.

Сейчас фильтры для воды по космическим технологиям стоят во многих квартирах, а еще такие фильтры применяют в уличных водоматах. Конечно, они намного слабее тех, что используют на орбитальных станциях, но и задача перед ними стоит не столь экстремальная. Ведь они фильтруют не мочу, а водопроводную и так уже очищенную воду.

Вкус космоса

Случалось, что вещь появлялась на свет совсем прозаически и уже забылась бы через пару десятков лет, если бы применение в астронавтике не сделало её безумно популярной. Вкус одного «космического» изобретения знаком каждому. Речь идёт о конфетках M&M’s. Шоколад входил а паёк лётчиков еще со времен Первой мировой войны, но обычная шоколадка в космосе станет большой проблемой. Она тает на жаре, а в душной капсуле космического корабля царит не райская прохлада. От шоколадной плитки могут отламываться кусочки, что в условиях невесомости большая проблема. Но при этом шоколад питателен, хорошо утоляет голод и способствует снижению стресса, что для космонавтов очень важно.

Драже в сахарной глазури было изобретено еще в 1941 году, для американских солдат, служащих в жарком климате. Но там глазурь была непрочной, ведь для вояк не было проблемой, если пара кусочков глазури отвалится. Если внимательно рассмотреть дешевые аналоги M&M’s, можно понять, о чём идет речь.

В условиях невесомости же глазурь осыпаться не должна. Так, при изготовлении космического варианта конфеток был разработан особый вид покрытия, прежде используемый для аптечных пилюль. В итоге все драже стали одинаково красивыми, и конфетки, придуманные для космонавтов, завалили прилавки обычных магазинов.

Подобная история произошла и с застежкой-липучкой. Ее изобрел швейцарский инженер Жорж де Местраль, когда снимал репейники с шерсти своей собаки. Патент на изобретение он оформил в 1955 году, но особого фурора новинка не вызвала. Модники просили пришить диковинку на костюм как декор, но в остальном больше доверяли пуговицам.

Для космонавтов же застежка велкро была идеальной. Она помогала не только застегивать одежду, но фиксировать мелкие предметы, например, карандаши и блокноты. Кроме того, липучкой было удобно временно связывать провода. Космические идеи стали перенимать модельеры, и сейчас нет ни одного человека, в гардеробе которого не нашлась бы хоть одна вещь с липучкой.

В каждом холодильнике сейчас лежат продукты в вакуумной упаковке. А ведь такой способ фасовки придумали для питания астронавтов, чтобы колбасная нарезка или виноградины не летали по всему космическому кораблю. Вакуумная упаковка пригодилась и на Земле, где с гравитацией все нормально. Она не позволяет пыли оседать на продуктах, не дает им засохнуть и защищает от микробов.

Пылесос-луноход

Технология Light Detection and Ranging была впервые применена в СССР для легендарного «Лунохода-1» В 1969 году перед создателями транспортного средства, способного передвигаться по другим планетам, стал вопрос: а как электронные мозги смогут определять расстояние до того или иного объекта? На Луне совсем другие условия, и оператору сложно понять на глазок, сколько метров до ближайшего камушка. Оптические приборы заточены под земные условия, и обычный дальномер на других планетах будет выдавать ошибки. А что, если использовать для этого вспышки света и засекать время, когда они отразятся от предмета? Позже луч света заменили на лазерный.

Сейчас технология Light Detection and Ranging используется в роботах-пылесосах, беспилотниках, лазерных дальномерах и устройствах для поиска рыбы, которые приходят на смену эхолотам.

Когда технологию Light Detection and Ranging разрабатывали для лунохода, никто и представить не мог, что она будет применима в быту. Уж слишком прототипы были сложны и дороги, чтобы использовать их где-нибудь еще, кроме освоения других планет.

А вот в 1958 году, когда в космос отправились первые спутники с солнечными батареями, всем казалось, что скоро такой источник бесплатной энергии заменит громоздкие линии электропередач. Прошло почти 70 лет, и солнечные батареи действительно можно встретить в каждом доме, но полностью электростанции они не вытеснили.

Дело в том, что мощные солнечные панели вроде тех, что используются на спутниках, до сих пор слишком дороги. Кроме того, они плохо работают в пасмурную погоду, и их надо регулярно протирать от пыли. В космосе не бывает пасмурной погоды, и пыль на батареях не оседает, поэтому даже слабых панелей вполне хватает, чтобы обеспечить электричеством такую махину, как спутник или орбитальная станция.

На Земле же дешевых панелей хватает разве что на то, чтобы зарядить фонарик или смартфон, да и то если погода будет хорошей.

Владельцы садовых светильников с солнечными батареями знают, насколько капризны эти красивые фонарики.

Мощные дорогие панели, используются лишь там, куда проводить электричество обойдется очень дорого. Правда, уже существуют автомобили, способные ездить на энергии солнца, но это, скорее, дорогая игрушка для сторонников альтернативных видов энергии.

А вот на теплоизоляционный материал для защиты оборудования от резких перепадов температур никто не делал ставки, хоть он и был довольно дёшев в производстве.

В спасательный набор для туриста обязательно входит специальное одеяло из материала не толще целлофана. Люди, далекие от туризма, могли видеть в выпусках новостей, как в такие оранжевые одеяла спасатели закутывают жертв наводнения или выдают их при сильных морозах.

В сложенном виде спасательное одеяло может поместиться в кошелёк, а когда придёт его час, то человек, укутавшись в чудо-материал, способен продержаться на морозе несколько часов. Причем стоит такое одеяло сущие копейки, на маркетплейсах за него просят в среднем 500 казахстанских тенге.

А все началось с того, что рабочие на космодроме, продрогнув, кутались в куски термоизоляционного материала, и тогда инженеры смекнули, что на этом можно делать хороший бизнес.

Таких не берут в космонавты

Нередко предметы, разработанные для работы в космосе, на Земле практически бесполезны, но хитрые предприниматели продают их как особую диковинку.

Например, еду в тюбиках можно купить в специализированных магазинах и на маркетплейсах. Лет 50 назад тюбики с едой брали в дорогу альпинисты. Такая еда весила меньше привычных консервов, и есть ее было удобнее. Но сейчас жестяные консервы ушли в прошлое, и для тех, кто не хочет перегружать рюкзак, существуют готовые блюда в полиэтиленовой упаковке.

Более того, в наши дни из тюбиков не едят даже космонавты. Появились более удобные способы потреблять пищу в невесомости.

Тем не менее еду в тюбиках продают по 3-5 тысяч казахстанских тенге, хотя на большее, чем поиграть в космонавта 60-х, этот продукт не годится.

Не менее забавно вышло с авторучками для космонавтов. Обычная шариковая ручка в невесомости писать не будет, а от карандаша могут отлетать кусочки грифеля. Тем не менее записи на орбите вести нужно. Так, ученые из НАСА более десяти лет разрабатывали авторучку, которая может писать в невесомости.

На Земле невесомости нет, и с такой задачей может справиться и маркер, и карандаш. Тем не менее космическая ручка стала самым покупаемым сувениром из продукции НАСА.

Если писать на столе, эта ручка ничем не будет отличаться от обычной. Чтобы увидеть ее волшебные свойства, писать нужно на потолке. Авторучке из канцелярского магазина такое не под силу. Хотя экспериментатор тоже не напишет поэму на потолке. В лучшем случае он нацарапает свое имя, а в худшем — слово не длиннее трёх букв.

На орбите же сегодня авторучками пользуются крайне редко, предпочитая не писать от руки, а вбивать данные на клавиатуре.

Получается, ученые из НАСА больше десяти лет ломали голову, чтобы не слишком воспитанный любитель космоса накарябал на потолке неприличное слово из трёх букв.