Świat obserwuje kolejne testy gigantycznej rakiety Starship od SpaceX i przygotowania do powrotu człowieka na Księżyc, a sektor kosmiczny ponownie staje się jednym z głównych motorów innowacji. Jednak często nie zdajemy sobie sprawy, jak wielki wpływ technologie zaprojektowane dla NASA mają na nasze codzienne życie. A przecież rozwiązania opracowywane dla astronautów i misji orbitalnych z czasem trafiają do smartfonów, samochodów czy urządzeń w naszych domach. NASA przyczyniła się już do powstania ponad 2400 komercyjnych technologii wykorzystywanych dziś przez prywatne firmy na całym świecie. Bez nich trudno byłoby dziś mówić o cienkich laptopach, słuchawkach bezprzewodowych czy inteligentnych urządzeniach domowych.
TOP 5 “kosmicznych” technologii w domu i kieszeni
Czasami warto się na chwilę zatrzymać, by uświadomić sobie jak ogromny procent używanej przez nas technologii nie powstałby bez misji kosmicznych i ambicji organizacji NASA. Mowa chociażby o odkurzaczach, bezprzewodowej elektronice czy nawet ekspresach do kawy.
Bezprzewodowe narzędzia do wszystkiego
Od wiertarek, słuchawek po kolejne generacje robotów Roomba – cały sektor współczesnej elektroniki bezprzewodowej opiera się na idei mobilnego zasilania rozwijanej na potrzeby astronautów. Już na początku lat 70., podczas programu Apollo NASA stanęła przed problemem pobierania próbek skał księżycowych z powierzchni Srebrnego Globu. Astronauci potrzebowali lekkiego, wydajnego i niezawodnego narzędzia, które mogłoby pracować w próżni oraz przy ograniczonych zasobach energii. W odpowiedzi NASA nawiązała współpracę z firmą Black & Decker. Inżynierowie przedsiębiorstwa opracowali specjalistyczną wiertarkę akumulatorową oraz nowatorskie rozwiązania zarządzania energią silnika.
Powstały wówczas system optymalizacji pracy napędu uznawany jest za jednego z przodków współczesnych technologii wykorzystywanych w elektronarzędziach i sprzęcie AGD. Kilka lat później doświadczenia zdobyte przy projekcie Apollo zaowocowały premierą DustBustera – pierwszego popularnego odkurzacza ręcznego bez kabla. Dziś idee rozwijane w latach 60. i 70. można odnaleźć praktycznie wszędzie – od słuchawek Bluetooth i odkurzaczy Dyson czy Shark, po roboty sprzątające oraz urządzenia IoT. Również nowoczesne systemy zarządzania bateriami litowo-jonowymi bazują na doświadczeniach zdobytych przy projektowaniu sprzętu działającego z dala od źródeł zasilania.
Kamery
Korzystamy z technologii stworzonej przez NASA za każdym razem, gdy robimy zdjęcie smartfonem, cofamy samochód z użyciem kamery lub nagrywamy materiał sportową kamerą GoPro. Kompaktowe kamery to jeden z najbardziej spektakularnych przykładów transferu technologii kosmicznych do elektroniki użytkowej. W latach 90. laboratorium Jet Propulsion Laboratory (JPL) należące do NASA rozpoczęło prace nad nową generacją miniaturowych sensorów obrazu przeznaczonych do sond kosmicznych i satelitów. Kluczową rolę odegrał zespół kierowany przez inżyniera Erica Fossuma, który opracował technologię aktywnego piksela CMOS.
Rozwiązanie pozwalało znacząco zmniejszyć zużycie energii przy jednoczesnym zwiększeniu jakości obrazu. W warunkach kosmicznych każdy gram i każdy wat mają znaczenie, dlatego NASA potrzebowała aparatów mniejszych, lżejszych i bardziej energooszczędnych niż wcześniejsze konstrukcje. Efekt tych prac okazał się rewolucyjny. Dzisiaj sensory CMOS znajdują się praktycznie w każdym smartfonie, laptopie, kamerze samochodowej, dronie czy urządzeniu monitoringu. Szacuje się, że od momentu komercjalizacji wyprodukowano miliardy urządzeń wykorzystujących rozwiązania wywodzące się bezpośrednio z badań prowadzonych dla programów kosmicznych.
Materace
Kosmos wpłynął nawet na jakość naszego snu. Popularna pianka memory foam została opracowana pod koniec lat 60. w centrum badawczym NASA Ames Research Center. Materiał powstał początkowo z myślą o zwiększeniu bezpieczeństwa pilotów i astronautów narażonych na ogromne przeciążenia podczas startów oraz lądowań. Inżynierowie stworzyli specjalny materiał poliuretanowy o wysokiej gęstości, który reagował na nacisk i temperaturę ciała. Pianka dostosowywała się do kształtu użytkownika, a następnie powoli wracała do pierwotnej formy.
Początkowo wykorzystywano ją w fotelach samolotów oraz elementach wyposażenia przeznaczonych dla astronautów. Dopiero w latach 80. technologia trafiła do sektora komercyjnego. Dzisiaj memory foam jest standardem w branży meblarskiej i medycznej. Znajdziemy ją w materacach, poduszkach ortopedycznych, fotelach biurowych czy wyposażeniu szpitalnym. Co ciekawe, pierwotny cel wynalazku – redukcja przeciążeń i poprawa komfortu użytkownika – pozostał niezmienny mimo całkowicie odmiennego zastosowania.
Ekspresy do kawy i lokówki
Technologie kosmiczne widać również w urządzeniach wykorzystujących niezwykle precyzyjną kontrolę temperatury. Drukarki 3D, ekspresy do kawy, inteligentne piekarniki, podgrzewacze tytoniu jak Iqosy czy zaawansowane suszarki i lokówki korzystają dziś z rozbudowanych układów czujników oraz mikroprocesorów monitorujących parametry pracy w czasie rzeczywistym. NASA od dekad rozwija systemy pozwalające utrzymywać stabilne warunki działania urządzeń w ekstremalnym środowisku kosmosu. Nawet niewielkie odchylenia temperatury mogą wpływać na pracę elektroniki pokładowej, systemów podtrzymywania życia czy instrumentów naukowych.
Dlatego powstały zaawansowane rozwiązania monitorujące temperaturę z dokładnością do pojedynczych stopni. Współczesne urządzenia konsumenckie korzystają z podobnej filozofii projektowania. Ekspres do kawy musi utrzymywać odpowiednią temperaturę parzenia, prostownica nie może przegrzać włosów, a drukarka 3D wymaga stabilnych parametrów pracy przez wiele godzin. Choć technologie te zostały dostosowane do potrzeb rynku masowego, ich korzenie sięgają badań prowadzonych dla przemysłu kosmicznego.
Składane ekrany
Wynalazki NASA przyczyniły się również do rozwoju smartfonów i laptopów ze składanymi ekranami. Jednym z największych wyzwań w tego typu urządzeniach jest skuteczne odprowadzanie ciepła z bardzo cienkiej konstrukcji. W przeciwieństwie do tradycyjnych laptopów producenci mają znacznie mniej miejsca na zastosowanie klasycznych systemów chłodzenia. Rozwiązaniem okazały się technologie chłodzenia rozwijane pierwotnie dla systemów kosmicznych. Wśród nich znajdują się ultracienkie układy transportu ciepła typu micro-loop heat pipe. Technologia ta była rozwijana przez NASA do zastosowań w satelitach, statkach kosmicznych i przyszłych stacjach orbitalnych, gdzie efektywne zarządzanie temperaturą stanowi jeden z kluczowych problemów inżynieryjnych.
Dzięki takim rozwiązaniom producenci elektroniki mogą projektować coraz cieńsze i bardziej wydajne urządzenia typu fold. Technologie zarządzania temperaturą stają się dziś równie ważne jak procesory czy baterie, ponieważ bez nich składane smartfony nie byłyby w stanie utrzymać stabilnej wydajności podczas codziennego użytkowania.
Rozwój technologii kosmicznych od dekad działa jak katalizator dla rynku elektroniki użytkowej. Rozwiązania opracowywane z myślą o ekstremalnych warunkach poza Ziemią trafiają później do urządzeń codziennego użytku — stając się niewidzialnym fundamentem współczesnego komfortu i mobilności. W praktyce oznacza to jedno: to, co dziś testowane jest w kosmosie, jutro może działać w twojej kieszeni.
Źródło tekstu: NASA / Zdjęcie otwierające: wygenerowane przez Gemini