DIVERSE APLICAȚII DATORATE INGINERIEI COSMICE – O INTRODUCERE ÎN TEMATICA TEHNOLOGIILOR SPAȚIALE ȘI IMPACTULUI ACESTORA ÎN VIAȚA COTIDIANĂ

Cel mai special lucru legat de sateliți este comunicarea wireless. Imaginați-vă 5000 de sateliți în orbita Terrei, comunicând cu ajutorul firelor! Eu nu îmi pot închipui așa ceva. Iar comunicarea wireless este o parte foarte importantă a vieților noastre, incluzând Internetul difuzat prin routerul wireless de acasă sau comunicațiile mobile realizate între celule și telefoanele inteligente cu multe funcții pe care le deținem. Și în curând Internetul va curge rapid de pe rețele de sateliți plasă lansați de SpaceX. Ca să nu mai vorbim de viitorul imediat, tehnologia 5G. Toate aceste dispozitive sunt relaționate cu tehnologiile spațiale și sunt dezvoltările unor dispozitive proiectate să asigure comunicarea wireless între Terra și facilitățile sau dispozitivele aflate în spațiul cosmic.

Haideți să călătorim puțin în timp, pentru a descoperi sursele unora dintre tehnologiile utilizate frecvent în viața cotidiană și care au fost inițial proiectate pentru un rol în spațiul cosmic.

Vedem la televizor multe reclame despre saltelele și pernele cu memorie, cât de sănătoase și utile pot fi acestea pentru un somn bun, însă nu ne-ar trece ușor prin minte să ne gândim că tehnologia de fabricație a acestor bunuri a fost proiectată și utilizată pentru a-i proteja pe astronauți în misiunile lor. Dezvoltată de NASA în 1966, ideea originală a acestei tehnologii a fost de a personaliza fotoliile astronauților pentru a neutraliza parțial efectele forțelor G în timpul decolărilor și aterizărilor. Această tehnologie a devenit, eliberată de NASA, bun al domeniului public la începutul anilor 1980. Dacă la început, produsele de acest tip erau foarte costisitoare, costurile de manufacturare au scăzut dramatic în timp și astăzi sunt accesibile financiar oricui. Cele mai moderne produse cu memorie din zilele noastre sunt realizate din poliuretan și alți aditivi care să-i sporească vâscozitatea și densitatea, în funcție de aplicație.

Știm cât de important este laptele matern pentru copii, în primele luni de viață, iar reclamele duduie pe televizoare pentru a sublinia acest aspect. Însă nu toate mamele pot oferi bebelușilor lapte matern. Putem de asemenea să ne întrebăm ce fel de alimentație este potrivită pentru astronauți și cosmonauți, pentru perioade mai mari de timp petrecute în spațiul cosmic. Și probabil că nu știați de formula Baby-Aid, dezvoltată de specialiștii NASA, care a explorat potențialul utilizării algelor ca agent de reciclare pentru zboruri spațiale de lungă durată. Acest ulei vegetal bazat pe alge a fost produs comercial de către corporația Martek Biosciences în Maryland, de către foști cercetători NASA care au lucrat la proiectul spațial în anii 1980 și au obținut un patent pentru invenția FormulaAid în 1994 – rețetă considerată a avea înalte beneficii pentru dezvoltarea mentală și vizuală a bebelușilor, dar și un supliment foarte bun al dietelor, datorită celor doi acizi grași poli-nesaturați, cunoscuți ca Acidul Docohexaenoic și Acidul Arachidonic, care pot fi găsiți de asemenea în laptele uman și care compensează în cadrul formulelor adiționale de alimentație a bebelușilor, absența laptelui matern sau prezența discontinuă a compușilor de bază din acesta. Produsul, în diverse ipostaze, este comercializat actualmente în peste 65 de țări din lumea întreagă.  

”Dustbuster” este un aspirator de mână și acesta este motivul pentru care îl considerăm esențial. Îl utilizăm pentru a curăța mașina sau suprafețe speciale, însă nu ne gândim neapărat că acest dispozitiv a fost utilizat în premieră pentru a colecta material de pe suprafața lunară. Parte a Misiunii Spațiale Apollo, dispozitivul original a fost dezvoltat ca o formă de aspirator portabil, auto-sustenabil, care să poată extrage mostre de rocă de pe suprafața lunară. Un program de computer a fost utilizat pentru rafinarea tehnologică pentru a oferi putere de motorizare maximă cu un consum minim de combustibil. Cercetarea a condus în cele din urmă la o serie de dispozitive casnice cu materii, dar prima mașinărie portabilă (de mână) de aspirat a fost prezentată în 1979. După ce prototipul din 1970 a fost numit ”Dustbuster”.

Poate că într-o situație de campare în tabără ați răscolit la nevoie în trusa de prim ajutor și ați dar de ea: este o ”pătură” subțire aurie sau argintie, capabilă să reflecte până la 97% din căldura radiată. Această folie subțire de plastic cu proprietăți reflective a radiațiilor este de fapt o ”pătură spațială”, realizată din tereftalat metalizat de polietilenă, ca rezultat al cercetării de către NASA, inițiată de către  Centrul de Zboruri Spațiale Marshall în 1964, pentru utilizarea în programul spațial al SUA, datorită rezistenței mare la mediul ostil din spațiu.

Nu este chiar o tehnologie proiectată special de NASA pentru spațiul cosmic, însă această unealtă numită ”implant auditiv”, care a îmbunătățit viețile a sute de mii de oameni, a fost inventată de Adam Kissiah, un fost inginer instrumentist. Studiul său în biblioteca tehnică a Centrului Spațial Kennedy și dezvoltarea prototipului au necesitat trei ani și – în 1977 – a obținut un patent pentru inventarea implantului auditiv. Dispozitivele auditive ajutătoare tradiționale amplifică doar sunetele pentru pacient, însă invenția sa era capabilă să selecteze informația semnal a vorbirii și să o convertească în impulsuri electrice pentru urechea pacientului, trimise către diferitele regiuni ale nervilor auditivi din creier.

În anul 2019 termometrele digitale cu infraroșu care pot lua temperatura de la distanță sunt loc comun și pot fi găsite nu doar în farmacii ci și la supermarket. Ei bine, dispozitivul a fost inițial produs într-o cooperare a NASA cu Corporația DIATEK, prin intermediul Programului de Afiliere Tehnologică al NASA. Acest dispozitiv măsoară radiația termică emisă de către urechea internă a pacientului în același fel în care este măsurată temperatura stelelor și planetelor. Și face asta prin deducția temperaturii bazată pe radiația termică emisă de către un obiect care este măsurat. Fiecare dispozitiv constă dintr-o lentilă ce focalizează energia termică infraroșie către un detector ce convertește energia într-un semnal electric.

În prezent, majoritatea ochelarilor de soare, lentilele prescrise sau lentilele de protecție din lumea întreagă sunt produse din plastic rezistent la zgârieturi. Plasticul rezistent la zgârieturi a fost inventat printr-o inițiativă comună a Centrului de cercetare AMES a NASA și Corporația Foster Grant. Înaintea acestei invenții, lentilele erau realizate din sticlă polizată. Noul regulament din 1972, care prevedea ca ochelarii de soare și de vedere prescriși medical să devină rezistenți la șocuri i-a condus pe producători la ideea înlocuirii sticlei cu plasticul. Dar plasticul era predispus la zgârieturi iar soluția a venit în cele din urmă de la NASA, când a dezvoltat o serie de suprafețe rezistente la zgârieturi, pentru căștile de protecție ale astronauților și alte echipamente aerospațiale. Foster Grant a câștigat o licență de la NASA în 1983, pentru a dezvolta mai departe și a produce plastic rezistent la zgârieturi și impact. Iar aceștia au adus noua tehnologie pe piață.

Probabil că nu ați auzit nici o vorbă despre programul de Cercetare Ceramică Avansată, dezvoltat de către Ceradyne pentru NASA, o aplicație intenționată inițial pentru utilizare în tehnologia militară, utilizată astăzi de asemenea pentru aplicații dentare, datorită transparenței materialelor. Da, ortodonția utilizează o formă transparentă de alumină policristalină, pentru a repara dinții și a salva mulți oameni de jenă, pentru că este aproape … invizibilă. La origine, Ceradyne împreună cu NASA au încercat să găsească un material care poate fi utilizat în radomuri infraroșii pentru a capta proiectile căutătoare de căldură. Radomurile sunt structuri ce protejează echipamentul radar, care trebuie să fie cât mai transparent posibil pentru ca energia radar să treacă prin el. În 1986 Ceradyne și Corporația Unitek au inițiat un proiect de colaborare care a condus la dezvoltarea brățărilor dentare invizibile. Pentru că, începând cu 1987, peste 300.000 de unități au fost produse pe lună, acesta a fost unul dintre cele mai de succes produse ortodontice din istorie.

Arată ca o armă periculoasă dar este de fapt o jucărie grozavă atractivă atât pentru părinți cât și pentru copii … este pistolul cu jet de apă Super Soaker, inventat de un fost inginer al NASA. Înțelegând potențialul unui pistol cu apă presurizată, prototipul său consta dintr-un tub PVC, sticlă acrilică și un recipient de suc gol din plastic. Compania de jucării Larami a dezvoltat acest pistol cu apă ca jucărie începând cu 1989 și primul său super-soaker, ”Power-Drencher” a ajuns în magazine în 1990. De ce oare această jucărie este listată aici, într-un compendiu ce vizează influența și beneficiile tehnologiilor spațiale în viețile noastre? Pentru că mințile minunate creează lucruri frumoase și utile. Și un fost inginer spațial este responsabil pentru această invenție!

NASA a contribuit imens în domeniul prosteticii și membrelor artificiale și această investiție a condus la incorporarea multor achiziții științifice și tehnologice spațiale, precum absorbirea șocului și amortizării. Prin colaborarea cu companii, precum Environmental Robot`s Inc., multe alte dezvoltări – sisteme de mușchi artificiali, senzori și actuatori sunt rapid rafinate și încorporate în membrele artificiale dinamice ale zilelor noastre.

Embedded Web Technology Software a fost inițial dezvoltat de către NASA, pentru a le permite astronauților să opereze și să monitorizeze experimente pe ISS de la distanță, prin intermediul Internetului. Mai târziu, NASA a publicat această tehnologie ca domeniu public, pavând calea către recenta explozie a Internetului Lucrurilor. Acum multe companii utilizează principiul controlului dispozitivelor și managementul acestora via internet, precum termostatele inteligente, becurile smart, sistemele de blocare inteligente, camerele de supraveghere wireless și multe alte gadgeturi – toate beneficiind de această tehnologie spațială a NASA.

Există multe alte beneficii ale aplicațiilor tehnologiilor spațiale, datorită cărora viețile noastre sunt mult mai ușoare și mai fără griji. În anii 1990, o echipă a Laboratorului Jet Propulsion (JPL) a lucrat pentru a crea camere de fotografiat destul de mici pentru a fi integrate în navele spațiale și care să ofere o rezoluție de calitate. În prezent, una din trei camere foto conține această tehnologie. Scanerele CAT au fost inventate, de asemenea, în scopuri științifice, pentru explorarea spațiului cosmic, ca tehnologie capabilă să răspundă nevoilor de captare a imaginilor digitale de calitate pentru programul spațial și JPL a jucat un rol important în dezvoltarea tehnologiei care a condus la scanerele CAT și la radiografie. Sistemele de purificare a apei sunt o tehnologie inventată la origine pentru scopuri spațiale de către NASA în anii 1960, prin crearea iodizării electrolitice cu argint pentru a purifica apa de băut a astronauților. Această tehnologie este larg utilizată în prezent pentru a ucide bacteriile din apă.  Unealta de descarcerare pentru a elibera persoanele blocate în mașinile bușite în accidente. Acești clești ai vieții aplică o versiune miniaturizată a sistemelor de separare a treptelor navetei spațiale. Căștile audio wireless au fost la început o tehnologie avansată de comunicare dezvoltată de NASA pentru a permite astronauților să opereze hands-free. Ei bine, astronauții au nevoie, de asemenea, de un anumit regim alimentar – iar NASA a realizat o cercetare aprofundată în domeniul alimentației spațiale. Una dintre tehnicile dezvoltate a fost înghețarea uscată, care reține 98% dintre nutrienți și conservă o greutate de doar 20% din greutatea originală. NASA a ajustat de asemenea o versiune mult mai modernă a unei invenții deja existente de detector de fum, creând cel mai sofisticat sistem de alarmare inventat vreodată. Mouse-ul și Computerul portabil au fost de asemenea inventate pentru operarea în spațiul cosmic. În anii 1960, un cercetător a explorat ideea de a face computerele mult mai interactive și epifania l-a condus către o cale nouă de a manipula datele pe ecranul computerului, conducând către banalul acum ”mouse”. Mai mult, SPOC (un acronim ce provine de la Shuttle Portable On-Board Computer) a fost creat prin adaptarea dispozitivului GRID Compass, primul laptop portabil. În crearea sa, atât zona hardware, cât și partea software au trebuit să fie ajustate pentru a corespunde cerințelor pieței comerciale.

O inimă artificială, capabilă să susțină viața până finalul unui transplant de cord – veți spune că nu este tehnologie spațială. Dar această invenție a fost o colaborare între NASA și MicroMed Technology Inc, care a condus la realizarea unei pompe salvatoare de vieți, pentru pacienții aflați pe lista de așteptare a transplantului de cord. Mult mai mic decât alte dispozitive pulsatile, acest dispozitiv de asistență a funcțiilor ventriculare poate opera până la 8 ore pe baterii, oferind pacienților mobilitate pentru a-și realiza activitățile zilnice.

Sistemele anti-înghețare utilizate în aviație, beneficiază de inițiativa susținută și derulată de NASA, prin inginerii săi, ca program proiectat să creeze ”Thermawing”, un sistem anti-înghețare și dezghețare viabil, care să le permită piloților să zboare în siguranță în zonele de contact cu gheață și oferă piloților avioanelor cu un singur motor tehnologia de încălzire rezervată de obicei pentru avioanele mari power-jet.

Toată lista de mai sus reprezintă doar vârful unui aisberg al influenței ingineriei spațiale în zona domeniului public și rolul inventicii avansate în realizarea confortului uman cotidian. În mai puțin de două decenii, majoritatea sarcinilor plictisitoare pe care astăzi oamenii le realizează pentru o punguță cu doi bani, vor fi realizate de roboți. Însă – mai înainte – roboții vor fi emisarii omului pe Lună și pe Marte, pentru a facilita realizarea unor baze pentru taberele științifice și de agrement. Inteligența artificială care, în prezent, domină tehnologia mobilă și ne selectează setările inteligent pentru a realiza cadre foto de neuitat, în timp va gestiona resursele caselor noastre, ne va conduce mașinile și ne va ajuta să luăm decizii logice în baza unor informații obiective. Nu trebuie să ne temem de viitor, de tehnologie. Tehnologia prezentului a fost patentată în filmele Science Fiction ale trecutului.

• Bibliografie info online: jpl.nasa.gov, spinoff.nasa.gov;
• Traducere, Prelucrare și adaptare: Crișan Petru Ciprian

(PUBLISHED AS AN ARTICLE ON 23 DECEMBER 2019)