Новые космические технологии. Класссный час "космические технологии в нашей жизни". Вы будете удивлены, но настолько банальная вещь как липучка и молния тоже появились и были востребованы вначале в космосе, а потом уже перекочевали в нашу повседневную жиз

Представьте мир, в котором штормы, ураганы, торнадо, наводнения и молнии больше не опасны для человека. Мир, в котором перелет от Лондона до Сиднея занимает один час. Вообразите будущее, в котором наши познания о материи настолько глубоки, что путешествия во времени становятся реальностью. Над этими технологиями уже работают ученые в Калифорнии, в Пало-Альто, в лабораториях компании Lockheed Martin - мирового гиганта в области авиакосмической техники и авиастроения.

Lockheed Martin работает бок о бок с NASA, ведущими мировыми университетами и мощными коммерческими партнерами. Ученые сосредоточены на четырех проектах, которые коренным образом изменят наш мир:

• сохранение человеческой жизни;
• открытие новых знаний о происхождении Вселенной;
• полеты со скоростью звука;
• предотвращение конца света.

Следуя за молнией

В мае торнадо, наводнения и другие природные катастрофы обошлись экономике США в сумму более $4,5 млрд. По данным страховой компании AON, за один месяц произошло 412 торнадо. В Китае в том же месяце 81 человек погиб и 100 000 домов были повреждены и разрушены с приходом дождей Мэй-ю.

Никто не застрахован от погодных катаклизмов. В 2011 году в результате наводнения в Таиланде пострадали заводы по производству компьютерных комплектующих, в результате во всем мире поднялись цены на жесткие диски.

Точный прогноз наступающего торнадо поможет спасти жизни. Карта молний (GLM) даст людям шанс укрыться от катастрофы.

Скотт Фос (Scott Fouse), вице-президент Lockheed Martin’s Advanced Technology Center, рассказывает, что молнии формируются в облаках и только через некоторое время достигают земли, поэтому можно предугадывать бедствие. Датчики для сбора данных о молниях ученые подключат к американскому спутнику GOES-R, который запустят в следующем году.

Главный инженер спутника GOES-R Стивен Джолли объясняет, что датчики выполнены с использованием технологии телескопа «Хаббл», только теперь мы будем смотреть не на звезды, а на Землю. Торнадо начинается через 10 минут после начала активности молний, и эти 10 минут спасут множество жизней.

Погодный трекер, снимая Землю со скоростью 500 кадров в секунду, поможет самолетам пробраться сквозь бурю и пошлет предупредительный сигнал электрическим сетям, находящимся под угрозой на Земле. Ученые планируют развернуть систему GLM над всем миром.

Кроме плохой погоды, угрозу для электрических систем и авиации создают корональные выбросы массы - вещества из солнечной короны. Преодолев миллиарды километров в космосе, частицы вещества достигают Земли через 1–3 дня. Даже небольшие выбросы могут ухудшить сигнал от спутников, и мы потеряем контроль над самолетами и электрическими системами.

Чем крупнее выброс, тем опаснее последствия. В зависимости от времени, когда случится выброс, от места на солнце, в котором это произойдет, и от направления движения частиц, некоторые части мира могут лишиться электроэнергии на срок до 5 месяцев. Выплаты страховых компаний, связанные с ущербом от выбросов корональных масс, составляют около $10 млрд в год. Ультрафиолетовый тепловизор, установленный на спутнике GOES-R, будет заранее предупреждать о предстоящих выбросах.

Еще один инструмент на GOES-R - geoCARB - разрабатывается совместно с университетом Оклахомы. Он измеряет уровень углекислого газа в атмосфере Земли, чтобы мы могли прогнозировать изменения, связанные с его количеством.

Путешествия во времени и съемки зарождающихся галактик

Lockheed Martin и университет Аризоны разрабатывают суперчувствительную камеру ближнего инфракрасного диапазона, которой надеются заснять свет самых ранних звезд и галактик на стадии их формирования. Астрономы установили в камеру коронограф, который делает снимки слабовидимых объектов вблизи ярких источников. Механизм работы коронографа в NIRCam похож на то, когда мы прикрываем глаза ладонью от солнечного света, чтобы разглядеть что-то.

NIRCam будет запущена в космос на борту космического телескопа имени Джеймса Уэбба в октябре 2018 года из Французской Гвианы с помощью ракеты «Ариан-5». При помощи спектрометров ученые узнают больше о природе света и увидят, как формируются газовые облака. Это поможет многое понять о происхождении Вселенной.

С NIRCam исследователи изучат темную материю и темную энергию. Сейчас они скрыты от наших телескопов, но мы знаем, что они существуют. Эти знания заложат фундамент в понимание взаимодействия пространства и времени.

Мы считаем, что время движется в одном направлении, но материя не такая, какой мы ее представляем. Существуют впадины в пространстве, вызванные крупными объектами, такими как Солнце, например. Может ли это открытие привести к путешествиям во времени? Я ничего не исключаю. В старом сериале Star Trek рассказывалось о многих подобных технологиях, и мой отец, физик, смеялся над ними. Теперь эти технологии становятся реальностью. Когда мы поймем основы происхождения Вселенной, мы сможем объяснить все явления, которые не можем осознать сейчас.

Стивен Джолли

Исследования с NIRCam важны не только для космологов, но и для всего мира: они повлияют на систему верований и изменят религиозные представления человечества.

В двадцать раз быстрее звука

Идея гиперзвуковых путешествий не нова. Термин появился в 70-е годы и обозначал скорость в 5 Махов, то есть в 5 раз превышающую скорость звука. Множество проектов посвящено попыткам преодолеть скорость звука в десятки раз. Разработчики из Германии к 2030 году планируют запустить Hypersonic SpaceLiner, который сможет долететь из Европы до Австралии за 90 минут. Компания Lockheed Martin занята разработкой технологий, позволяющих преодолеть скорость в 20 Махов - 24 498 км/ч - и скорость в 30 Махов.

Попытки достичь скорость в 20 Махов сорвались из-за отсутствия надежных материалов, которые смогли бы выдержать нагрев, возникающий на этих скоростях. Сейчас у ученых есть материал, который охлаждается самостоятельно, «проливая» электроны, как человеческое тело выделяет пот.

Компания Lockheed Martin работает совместно с Имперским колледжем Лондона, который владеет гиперзвуковой аэродинамической трубой, необходимой для испытаний материалов. Сверхзвуковые полеты нужны не только обычным пассажирам, чтобы быстро перемещаться из страны в страну. Они важны для оказания незамедлительной гуманитарной помощи или помощи жертвам стихийных бедствий, хотя в первые годы использования стоимость сверхзвуковых перелетов будет очень высокой.

Наряду с гиперзвуковыми материалами для создания машин будущего будут использоваться другие разработки. Например, углеродные нанотрубки, которые в 50 000 раз тоньше человеческого волоса, будут использоваться в аккумуляторах.

Мы используем космические технологии в авиастроении, в автомобилестроении и уже в повседневной жизни. Мы изобрели датчики с источником питания, который может самостоятельно включаться и выключаться, без проводов. Это позволит создавать спутники, в тысячи раз меньшие по размеру, чем нынешние. А какими будут автомобили? Кто знает!

Стивен Джолли

Предотвращение конца света

В 2013 году в Челябинске упал метеорит размером около 15 метров в поперечнике, пострадало около 2 000 человек. Это первый случай в новейшей истории, когда упал крупный метеорит и вызвал значительные разрушения. Небольшие метеориты постоянно падают на Землю. Глобальную угрозу может представлять метеорит размером около 400 метров в диаметре. Но такие прилетают на Землю раз в тысячу лет, по словам ученых из NASA.

В настоящее время NASA наблюдает более 1 400 астероидов, которые могут нанести значительный ущерб. Землю защищают планеты-гиганты Солнечной системы, которые «оттягивают» метеориты на себя. Поэтому последний серьезный метеорит упал на Землю в 1908 году опять же на территории России и вызвал землетрясение силой 5 баллов по шкале Рихтера. Место его падения оказалось безлюдным, только один человек погиб. Если бы метеорит упал на 4 часа и 47 минут позже, он стер бы с лица Земли Санкт-Петербург, население которого составляло на тот момент более миллиона человек.

66 миллионов лет назад, во времена Мелового периода, когда по Земле бродили динозавры, на полуостров Юкатан в Мексике упал метеорит размером около 10 км в ширину, образовав кратер Чиксулуб. Сила воздействия была эквивалентна миллиарду бомб, какие были сброшены на Хиросиму, и вызвала химическую реакцию, которая «вскипятила» Землю.

Ученые из NASA и Lockheed Martin работают над тем, чтобы предотвратить подобные катастрофы в дальнейшем. NASA ведет каталог околоземных объектов с 1998 года, а в 2016 году планирует запустить миссию, которая изменит отношения человечества с астероидами.

Беспилотная миссия OSIRIS-REX отправится к астероиду Bennu, одному из самых потенциально опасных астероидов. Высока вероятность, что он врежется в Землю в конце XXII века. OSIRIS-REX подлетит к Bennu, возьмет образец его состава и принесет на Землю. Ученые надеются понять, каким образом можно повлиять на астероид и его орбиту. Также миссия может найти на астероиде еще не известные ученым химические элементы.

Сохранение нашей планеты - это больше, чем просто ее защита от падения метеорита. Например, одна из самых больших загадок: что произошло с атмосферой на Марсе, что вызвало кардинальные изменения климата? В 2013 году был запущена миссия MAVEN, которая, возможно, даст ответы на эти вопросы и поможет понять, не уготовано ли Земле будущее красной планеты.

Startram — магнитный поезд для отправки грузов на орбиту. Постройка подобной системы будет стоить в районе 20 миллиардов долларов, но должна окупиться сверхдешёвой ценой доставки грузов на орбиту — 40$ за килограмм (сейчас — 11$ тыс. за килограмм). Startram основан на уже испытанной концепции магнитной левитации и будет перемещаться по вертикальной трубе длиной в 20 км.

«Автостопщик комет» — аппарат, в данный момент разрабатываемый НАСА для исследования астероидов и комет. На них нелегко приземлиться из-за малой массы и слабой гравитации, но «Автостопщик» будет вооружён системой гарпунов, которая теоретически позволит ему с лёгкостью цепляться за небольшие небесные объекты, используя затем их кинетическую энергию для новых прыжков.

Солнечный зонд Solar Probe Plus будет запущен в 2018 году. Для защиты от жара его снабдили 12-сантиметровым углепластиковым щитом. После семилетней раскрутки вокруг Венеры, зонд отправится к Солнцу, на расстояние в 6 миллионов километров, что в десять раз ближе, чем орбита Меркурия. До этого к светилу удавалось приблизиться лишь на 43 млн. км. с помощью «Гелиоса 2».

Аванпост на Марсе не за горами, и скорее всего он будет устроен солиднее, чем в «Марсианине». К 2030 году на красной планете планируется развернуть зону в 100 км, в которую будут входить жилые помещения и научные постройки. Со временем на Марсе возможно будет выращивать еду и добывать воду.

ATHLETE — шестиногий вездеход, разрабатываемый НАСА для исследования других планет. Благодаря большому количеству конечностей он будет способен передвигаться по любым поверхностям, транспортируя грузы и модули построек. В условиях земной гравитации ATHLETE способен поднять 400 кг и перемещаться со скоростью 2 км/ч.

Марсианские дома, отпечатанные на 3D-принтере — одна из идей для грядущей колонизации красной планеты. НАСА проводило конкурс на лучший дом, созданный из «подручных материалов» Марса. Первый приз взяла команда с проектом психоделического «Ледяного дома», также были варианты жилищ из песка и грунта.

Оккультер для коронографов (телескопов для наблюдения за солнечной короной) размером с бейсбольный мяч совсем недавно был представлен НАСА. Оккультер — устройство для блокирования света звёзд, в телескопах он обычно плоский. Сферический объект должен дать более чёткую картину, снизив уровень «солнечного шума».

Две технологии «перенаправления астероидов» от компании Honeybee Robotics сейчас находятся в активной разработке. Первая — «космический дробовик», стреляет в астероиды дробью и откалывает от них куски, чтобы определить их прочность. Вторая — система бурения Nano Drill, размером всего лишь со смартфон, предназначена для взятия образцов породы.

SPS-ALPHA — теоретическая конструкция на орбите Солнца, состоящая из десятков тысяч миниатюрных зеркал. Его задачей будет собирать солнечную энергию, конвертировать в микроволновый луч, а затем поставлять на Землю. Эта задумка открывает невероятные возможности, но её воплощение сопряжено с массой проблем и вряд ли планируется в ближайшем будущем.

Проект «Objective Europa» — один из самых амбициозных и безумных среди всех исследовательских миссий. Он предполагает высадку астронавтов на спутник Юпитера, Европу, в субмарине для исследования подлёдного океана. Чего он не предполагает, так это их возвращения назад. Проект спонсирует датский учёный Кристиан фон Бенгстон, разрабатывающий также множество других космических программ.

Какие-то идеи уже стали реальностью, другие ожидают своего выхода в ближайшие годы, третьи, возможно, произойдут уже в иную эпоху. Мечта о космическом будущем требует чудовищных ресурсов и жертв — но будем честны, её воплощение того стоит.

Современные астронавты все еще вынуждены мириться с невесомостью. Создать искусственную гравитацию можно за счет центробежной силы, заставив корабль или орбитальную станцию вращаться вокруг своей оси. Однако этот способ приемлем лишь для станций величиной с футбольное поле. На более мелких объектах скорость вращения будет такой, что астронавты начнут испытывать дезориентацию и головокружение — вплоть до потери сознания.

Для человека не только утомительно, но и опасно выходить в открытый космос. Было бы неплохо, если бы все «внешние» работы за астронавтов совершали летающие роботы. Специалисты NASA уже сделали первый шаг к достижению этой цели, создав шарообразную автоматизированную камеру AERCam, которая будет проверять внешнюю поверхность Международной космической станции. В дальнейшем роботы смогут самостоятельно проводить техобслуживание и ремонт.

Чтобы покинуть корабль или вновь зайти на борт, астронавт проходит через воздушный шлюз. Альтернативой этой неудобной и небезопасной технологии может стать «порт скафандров» с герметичной кабиной и скафандром снаружи. Астронавты больше не будут страдать кессонной болезнью. Также уменьшится количество травм, связанных с длительным пребыванием в скафандре.

Цель международного проекта MAGDRIVE — создание бесконтактных механических узлов для космической техники. Зазор между частями механизмов обеспечивают магниты с одноименными полюсами. Принцип магнитной левитации, который применяется в поездах на воздушной подушке, позволит забыть о проблемах истирания, температурных деформаций и замерзания антифрикционных составов.

Для успеха космических миссий очень важна связь. Однако современные радиопередатчики потребляют слишком много энергии, что особенно критично в длительных межпланетных путешествиях. Одно из возможных решений проблемы — использование лазера, который позволит передавать данные со скоростью от 10 до 100 раз выше, чем радиопередатчик. Ожидается, что лазерные передатчики начнут использовать в 2017 году.

Человекоподобный робот Робонавт разработан NASA совместно с компанией General Motors. На сегодняшний момент один из Робонавтов находится на борту Международной космической станции, выполняя некоторые виды работ наряду с астронавтами. Однако для более широкого использования конечностям машины не хватает гибкости.

CleanSpace One — небольшой ящик с захватывающим устройством для сбора космического мусора. Разработку Швейцарского федерального института технологий уже дважды применяли для того, чтобы убрать с орбиты швейцарские спутники. В будущем подобные устройства будут блюсти чистоту в околоземном пространстве, где сейчас болтается около 55 тысяч различных объектов, в том числе и рукотворных.

Серьезную угрозу для покорителей космоса представляет радиация. Во время путешествия на Марс астронавты получают дозу радиации, в сто раз превышающую годовую норму на Земле. Один из способов решить эту проблему предложила британская Лаборатория Резерфорда-Эплтона. Их разработка называется мини-магнитосферой. Идея состоит в том, чтобы создать вокруг космического корабля магнитное поле, сходное с магнитным полем Земли.

Специалисты национальной лаборатории в Беркли трудятся над технологиями синтеза биологических молекул. Эти разработки позволят астронавтам создавать еду, лекарства, горючее из минералов, газов и почв, собранных на чужеродных планетах, а также из продуктов человеческой жизнедеятельности. Биосинтез открывает безграничные возможности. Например, еду можно получить из бактерии спирулины, а микроб Methanobacterium thermoautotrophicum пригодится для производства метана и кислорода.

В 2012 году японская строительная компания Obayashi Corporation пообещала, что к 2050-му создаст космический лифт высотой 96000 км. В лифте будут использоваться кабины на магнитных подушках. Благодаря японской разработке стоимость вывода килограмма груза на орбиту снизится с нынешних $22 000 до $200.

Многие изобретения, сделанные с прицелом на космос, в итоге находят свое применение на Земле — в виде детского питания, подошв для обуви, солнцезащитных очков, которые поглощают ультрафиолетовое излучение, прочих полезных и приятных предметов. Даже любопытно, как скоро новые научно-фантастические технологии станут частью повседневной жизни.

МКС — место, где проводятся эксперименты и научные исследования

Многие из нас задумываются, для чего страны вкладывают сотни миллионов и миллиардов в исследования космоса и фундаментальных основ Вселенной? Выгода не очевидна, вот мы и постараемся рассказать какую пользу приносят новейшие космические технологии.

Всем нам знакома технология GPS. Которая наверняка не раз спасала заблудившихся водителей в дебрях каменных джунглей. Это самый очевидный пример космических технологий в повседневной жизни. Практически не один смартфон уже не выпускается без GPS/Глонасс.

Вы будете удивлены, но настолько банальная вещь как липучка и молния тоже появились и были востребованы вначале в космосе, а потом уже перекочевали в нашу повседневную жизнь.

Каждый, кто занимается приготовлением еды не понаслышке знает про тефлон, который является антипригарным покрытием. Первоначально он был изобретен как теплоизоляционный материал для космических кораблей, а уже после этого перекочевал к нам на кухню.

Современные фотоаппараты используют так называемую ПЗС-матрицу, пресловутые Мегапиксели у всех на слуху. Но мало кто знает, что эти микросхемы из светочувствительных фотодиодов из кремния были созданы при разработке новых электронных телескопов и совершенствования астрономических наблюдений, поскольку даже лучшая пленка не может дать и половину преимуществ цифровых камер.

Современный широкополосный интернет и спутниковое телевидение, это прямое использования космический технологий буквально в каждом доме.

Спутниковая связь позволяет соединять далекие регионы, где нет возможности поставить базовые станции сотовых операторов.
Космические технологии проникли во все отрасли жизни.

Даже в стоматологии используются передовые материалы созданные космической промышленностью.

Коронки из оксида циркония, передовое направление в протезировании зубов, использует материал применяемый для изготовления теплоизоляционной обшивки кораблей.

Поэтому исследование космоса это одно из самых перспективных направлений, позволяющее на основе фундаментальных изысканий внедрять в жизнь каждого из нас фантастические технологии.