Эксперт: Мы каждый день используем изобретения, созданные с учетом особенностей космоса, например: в наших смартфонах

Многие изобретения, изначально созданные для астронавтов и космических миссий, в конечном итоге нашли широкое применение на Земле. Сегодня они воспринимаются как должное. Примером могут служить решения, используемые в смартфонах, рассказал PAP доктор Томаш Барчиньски из Центра космических исследований Польской академии наук.

Исследование космоса началось в середине 20 века. С тех пор развитие космических технологий оказало влияние на жизнь людей, и появилось множество изобретений и инноваций, которые используются сегодня каждый день.

К ним относятся спутниковая навигация (например, GPS), термоизоляционная фольга (например, в спасательных одеялах), углеродные композиты (легкие и прочные материалы), пена с эффектом памяти формы (например, в матрасах или шлемах), угольные фильтры для очистки воды (в фильтрах-кувшинах), армированные шины, инфракрасные термометры, тефлон (хотя и не изобретенный NASA, но широко используемый), цифровая обработка изображений (которая, среди прочего, повлияла на развитие технологии компьютерной томографии), а также беспроводные пылесосы и наушники.

Космические изобретения нашли свое применение и в смартфонах. «Сегодня мы не можем представить себе смартфон без камеры. Его сердце — крошечная электронная матрица, называемая CMOS-матрицей, которая была разработана для нужд межпланетных миссий NASA», — вспоминает в интервью PAP доктор Томаш Барчиньски, руководитель Лаборатории спутниковой мехатроники и робототехники Центра космических исследований Польской академии наук.

По его словам, специалисты знали, что фотографировать планеты на пленку с помощью старой техники невозможно, поскольку такие фотографии невозможно проявить в космосе. «Поэтому нужен был новый способ каким-то образом зафиксировать это изображение и отправить его на Землю по радио. В 1970–1980-х годах использовались крупные и энергозатратные устройства, похожие на телекамеры, в 1990-х годах велись работы по миниатюризации регистрации изображения. Это стало толчком к созданию электронных матриц, в которых вместо пленки использовался экран со светочувствительными пикселями, преобразующими попадающие на них фотоны в электрический сигнал, который можно было усилить и отправить на Землю по радио», — рассказал он.

Много лет спустя это изобретение перекочевало в смартфоны, следуя тенденции миниатюризации технологий.

В свою очередь, так называемый «смартфон», используемый сегодня в смартфонах, появился во время первой лунной миссии «Аполлон». Фильтр Калмана. «Это новаторский алгоритм», — сказал Барчиньски.

Он объяснил, что благодаря навигации в наших телефонах мы с большой точностью знаем, где находимся. Мы также знаем, в каком направлении и в какой плоскости ориентирован наш телефон. Это делается благодаря датчикам магнитного поля и датчикам ускорения.

«Это акселерометры, или датчики ускорения, гироскопы, или датчики угловой скорости, датчики магнитного поля и сигналы GPS, которые вместе обеспечивают множество сигналов. Однако, используя необработанные данные, можно измерить не так много, поскольку они очень шумные. У NASA также была такая задача, когда нужно было +исправить+ эти данные, чтобы они показывали положение и ориентацию, а также скорость космического корабля. Был использован алгоритм, разработанный Рудольфом Калманом, который может отбросить этот шум, чтобы получить оценку или приближение этого значения — настолько хорошо, насколько это возможно. Ему это удалось. Этот алгоритм когда-то направлял астронавтов на Луну, а сегодня он направляет нас во время путешествия», — рассказал ученый.

Он также упомянул светодиодную технологию, которая, хотя и не была создана для космических целей, ее развитие и применение значительно ускорились благодаря исследованиям, связанным с космическими программами, особенно проводимыми НАСА.

«Первые диоды были слабыми, они не могли осветить комнату. Поэтому они работали над их эффективностью, чтобы использовать их в исследованиях по выращиванию растений в космосе. Цель была достигнута, и позже светодиодная технология прочно заняла свое место на рынке освещения», — сказал Томаш Барчиньски.

Он добавил, что технологии, разработанные для нужд современных пилотируемых миссий, также находят свое применение в повседневном использовании. «Космический корабль должен иметь так называемую систему жизнеобеспечения, которая не только обеспечивает необходимые условия для жизни астронавтов, но и повышает их комфорт. Это достигается, в том числе, за счет все более совершенных систем фильтрации воздуха или воды, которые затем быстро используются на Земле. Возможно, это не новаторские изобретения, но их оптимизация, доработка, повышение качества и энергоэффективности являются здесь ключевыми, что совпадает с тенденцией на Земле к максимальному повышению эффективности устройств и технологий», — подчеркнул он.

На вопрос, какое направление развития космических технологий является доминирующим: создание инновационных решений или совершенствование существующих, эксперт ответил, что существует баланс.

«Космическое сообщество, если говорить проще, делится на две группы: консерваторов и прогрессистов. Первые используют технологические достижения с идеей: если что-то работает, зачем это менять, можно лишь немного улучшить. Вторые используют новейшие тенденции и ищут совершенно новые идеи. Интересно, что решения, предлагаемые обеими группами, часто работают одинаково хорошо. Поэтому баланс имеет решающее значение», — заключил Томаш Барчиньски.

Агнешка Кликс-Пудлик (PAP)

акп/ агт/ ктл/