فناوری‌های فضایی که پا به زندگی روزمره ما گذاشته‌اند

بسیاری از مردم معتقدند که هزینه‌ی دولت‌ها برای سفرهای فضایی کاری بیهوده است، اما حقیقت چیز دیگری‌است. ناسا مسئول توسعه بعضی از مهم‌ترین فناوری‌های ۵۰ سال اخیر بوده است و تقریبا در تمامی صنایع نقش دارد. به نظر می‌رسد می‌توان تحقیقات و توسعه‌های فضایی را به طور قابل توجهی در زمین به کار برد. از مراقبت‌های پزشکی گرفته تا بازی‌های کامپیوتری. این اختراعات مدرن را در زندگی روزمره برای نجات جان انسان‌ها، محیط زیست و موارد دیگر استفاده می‌کنیم از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

فوم هوشمند

این فوم هوشمند ابتدا در سال ۱۹۶۶ توسط ناسا ساخته شد. هدف اصلی دانشمندان ناسا ساخت صندلی‌هایی مخصوص برای فضانوردان بود تا اثرات نیروی گرانش را هنگام برخاستن و فرود کاهش دهد اما کمی پس از آن دانشمندان فهمیدند که شکل بدن فضانوردان با یکدیگر متفاوت است و همچنین در طول زمان تمرینات تغییر می‌کند. این بدان معنا بود که باید برای هر بار پرواز صندلی‌ها تنظیم می‌شدند، پس آن‌ها نیاز به ماده‌ای داشتند که شکل بدن فضانورد را به خود بگیرد و هنگامی که از آن استفاده نمی‌شود به حالت اولیه برگردد. سرانجام فوم هوشمند ساخته شد. ناسا این فوم هوشمند را در سال ۱۹۸۰ به طور عمومی عرضه کرد، گرچه ابتدا قیمت بسیار گرانی داشت اما در طول زمان از قیمت آن کاسته شد. امروزه این فوم‌های هوشمند در تشک‌ها گرفته تا کلاه‌های ایمنی‌ فوتبال آمریکایی یافت می‌شوند.

 

شیرخشک کودکان

بسیاری از شیرخشک‌های موجود حاوی مواد مغذی هستند که در اصل توسط ناسا ابداع شده‌اند. این آژانس فضایی در حال بررسی پتانسیل‌های جلبک به عنوان عامل بازیافتی در سفرهای فضایی طولانی مدت بود. این تحقیقات سرانجام منجر به تولید روغن گیاهی بر پایه جلبک شد که بعدها آن را فرمولید(Formulaid) نامیدند. این محصول توسط یکی از فضانوردان سابق ناسا که در تحقیقات آن در سال ۱۹۸۰ نیز شرکت داشت به تولید عمومی رسید. گفته می‌شود که فرمولید برای رشد ذهنی و بینایی نوزادان بسیار مفید است و همچنین مکمل غذایی مناسبی است زیرا شامل دو اسید چرب اشباع نشده ضروری برای بدن است که توسط بدن انسان تولید نمی‌شود و باید از مکمل‌های غذایی به دست بیاید. امروزه فرمولید در اکثر غذاهای کودکان یافت می‌شود و به عنوان ماده‌ای افزودنی در شیرخشک بیش از ۶۵ کشور جهان وجود دارد.

 

جاروهای شارژی

جاروی شارژی “داست باستر” (Dustbuster) ابتدا برای بخشی از ماموریت فضایی آپولو ساخته شد و قرار بود از این دستگاه برای نمونه برداری از بخش‌های عمیق‌ماه استفاده شود. ناسا برای تولید آن به شرکت “بلک اند دکر” (Black and Decker) مراجعه کرد. تحقیقات آنها منجر به ساخت جاروهای کوچک، دستی بی‌سیم شد. اولین جاروبرقی شارژی در سال ۱۹۷۹ معرفی شد.

 

پتوهای فضایی

پتوهای فضایی، پتوهایی سبک و کم حجمی هستند که از ورق‌های پلاستیکی نازکی ساخته شده اند که گرما را منعکس می‌کنند. این پتوها برای کاهش هدر رفت گرما از بدن طراحی شده‌اند که در اثر تابش نور، تبخیر آب و یا همرفت رخ می‌دهد. ماده تشکیل دهنده‌ی آن یک پلی اتیلن ترفتالات متالیزه(metalized polyethylene terephthalate) است که برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ در مرکز فضایی مارشال(Marshall) ناسا برای استفاده در سطوح خارجی فضاپیماها ساخته شد. مواد سازنده‌ی این پتوها معمولا طلایی یا نقره‌ایست و می‌تواند تا ۹۷ درصد گرما را منعکس کند. برای استفاده در فضا معمولا از یک لایه پلی آمید نیز استفاده می‌شود تا در برابر محیط نامناسب فضا مقاوم باشد.

 

پروتز کاشت حلزون گوش

آدام کیسیا(Adam Kissiah)که مهندس سابق ابزار دقیق ناسا بوده است در اواسط دهه ۱۹۷۰ پروتز کاشت حلزون گوش را طراحی و تولید کرد. او زمان ناهار و زمان استراحتش را در “کتابخانه فنی کندی” می‌گذراند و وقتش را صرف مطالعه کتاب‌های مربوط به چگونگی بهبود شنوایی به وسیله‌ی اصول مهندسی می‌کرد. خود او نیز مشکل شنوایی داشت و سه عمل جراحی غیرموفق برای بهبود شنوایی‌اش انجام داده بود. تحقیقات او سه سال به طول انجامید و در سال ۱۹۷۷ حق ثبت این وسیله را دریافت کرد. سمعک‌های قدیمی تنها صداها را برای بیمار تقویت می‌کردند اما این پروتز به بهبود شنوایی کمک کرد. از زمان اختراع آن، زندگی بیش از ۳۲۰ هزار بیمار، از جمله کسانی که از بدو تولد ناشنوا بوده اند، با دریافت این ایمپلنت‌های اصلاحی بهبود یافته است.

 

دماسنج‌ها 

ناسا برای ساخت این دماسنج‌های بدون نیاز به تماس با بدن با شرکت دیاتک(Diatek) همکاری کرد. این دستگاه تابش حرارتی ساطع شده از لاله گوش بیمار را به همان روشی اندازه‌گیری می‌کند که دمای ستاره‌ها و سیارات اندازه‌گیری می‌شود. این دستگاه که از یک لنز تشکیل شده نور اندازه‌گیری شده‌ی جسم را در آشکارسازی به نام ترموفیل متمرکز می‌کند. این آشکارساز انرژی مادون قرمز را جذب کرده و آن‌ را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند. دستگاه سینگنال‌ها را تبدیل به دما کرده و نمایش می‌دهد. از مزیت‌های این دستگاه می‌توان به عدم نیاز به تماس با غشاهای مخاطی اشاره کرد که از گسترش عفونت جلوگیری می‌کند و نیاز به ضدعفونی کردن پس از هر بار استفاده ندارد. امروزه از این دستگاه استفاده‌های گوناگونی می‌شود از جمله بررسی نقاط گرم سیستم‌های مکانیکی و بررسی دمای بدن بیماران.

 

محافظ ارتودنسی شفاف دندان 

این محافظ که امروزه در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند ابتدا برای کاربردهای نظامی تولید شده بود. ناسا و شرکت سرادین(Ceradyne) که مشترکا این محصول را تولید کردند به دنبال ماده‌ای بودند که در پوشش رادارهای مادون قرمز که برای یافتن موشک به کار می‌روند از آن استفاده کنند. این پوشش محافظتی باید شفاف می‌بود تا امواج رادار از آن عبور کنند. آن‌ها دریافتند که آلمونیای پلی کرسیتال(polycrystalline alumina) می‌تواند این کار را انجام دهد و سپس در سال ۱۹۸۶ شرکت یونیتک(Unitek) پیشنهاد کرد که از این مواد در موارد دندان‌پزشکی استفاده شود. زیرا هم مستحکم است و هم شفاف. این محصول اگرچه مورد استفاده همگان نیست اما بسیاری را از احساس خجالت داشتن ارتودنسی نجات می‌دهد. در سال ۱۹۸۷ روزانه ۳۰۰ هزار واحد از آن تولید می‌شد که آن را تبدیل به موفق‌ترین محصول در زمینه‌ی دندانپزشکی کرد.

 

لباس‌ شنای مخصوص

لباس شنای تولید شرکت اسپیدو(Speedo) با کمک ناسا ساخته شد. این لباس طراحی ساده با اصطکاک کم داشت و به قدری موثر بود که در سال ۲۰۰۹ توسط فدراسیون بین‌المللی شنا به عنوان نوعی دوپینگ شناخته شد و استفاده از آن پس از آن که شناگران در سال ۲۰۰۸ رکورد شنا را شکستند در مسابقات بین‌المللی شنا ممنوع شد. درزهای آن کاملا محکم بهم وصل شده بود و بافت پارچه‌ی آن به گونه‌ای بود که کشش را تا شش درصد کاهش می‌داد. این لباس همچنین یک متعادل کننده مرکزی داشت که به عنوان کمربند به کاهش حرکات عضلانی شناگر کمک می‌کرد. این ویژگی باعث می‌شد شناگر بتواند برای مدتی طولانی یک زاویه خاص را حفظ کند. همچنین تحقیقات نشان داد که حباب‌های هوا که بین لباس و بدن شناگر گیر می‌کنند به بالا آمدن شناگر کمک می‌کنند تا اصطکاک کمتری با هوا در مقایسه با آب ایجاد شود.

 

دوربین تلفن‌های هوشمند

دوربین‌های تلفن‌های همراه تا حدودی ریشه در کارهای اریک فوسوم(Eric Fossum) دانشمند ناسا دارد که قصد داشت دوربین‌ها را برای ماموریت‌های بین ستاره‌ای کوچک‌سازی کند. او برای این کار دست به ساخت سنسورهای تصویر نیم‌رسانای اکسید-فلز مکمل زد که امروزه بسیار گسترش یافته‌اند. این فناوری پیش از این نیز مورد استفاده قرار گرفته بود اما تصاویر حاصل از آن مناسب نبودند و نویز داشتند. فوسوم با استفاده از فناوری دستگاه بارجفت شده به بهبود آن کمک کرد و در نتیجه از آن زمان تاکنون این فناوری در صنعت تصویربرداری دیجیتال نقش دارد و همچنین راه را برای افزودن دوربین‌های کوچک به تلفن‌های هوشمند هموار کرد.

 

لنزهای ضدخش عینک‌ها

این لنزها با همکاری مرکز تحقیقات ایمز(AMES) ناسا و شرکت فاستر گرنت(Foster-Grant) ساخته شدند. پیش از آن لنزها از شیشه‌های آسیاب شده و صیقل داده شده ساخته می‌شدند. در سال ۱۹۷۲ سازمان غذا و داروی آمریکا آیین نامه‌ای را تصویب کرد که طبق آن لنز عینک‌های طبی و آفتابی باید نشکن می‌بودند. این امر باعث شد تا تولیدکنندگان به لنزهای پلاستیکی روی آورند. اگرچه این لنزهای پلاستیکی در برابر ضربه و شکستن مقاوم بودند اما خط و خش روی آن‌ها می‌افتاد. پس راه حلی جایگزین نیاز بود در آن زمان ناسا سطوحی ضد خش برای کلاه فضانوردان و سایر تجهیزات تولید کرده بود. در سال ۱۹۸۳ شرکت فاستر گرنت مجوز تولید سطوح ضدخش را از ناسا گرفت که منجر به فناوری لنزهای ضد خش شد. امروزه لنز اکثر عینک‌های طبی و آفتابی در ایالات متحده و سراسر جهان با استفاده از این فناوری تولید می‌شود.

 

اعضای مصنوعی بدن

ناسا در زمینه اندام مصنوعی نیز نقش مهمی داشته است. سرمایه‌گذاری‌های آن در این بخش باعث شد پیشرفت‌های دیگری در زمینه‌ی فضا به دست آید. همه این‌ها باعث شد که شرکت‌های خصوصی پروتزهایی بهتر تولید کنند. با همکاری شرکت‌هایی مثل Environment Robot’s Inc پیشرفت‌هایی چون سیستم عضلات مصنوعی، حسگرها و محرک‌ها به سرعت بهبود یافت و در اندام‌های مصنوعی جدید که حرکت می‌کنند مورد استفاده قرار گرفتند. از فوم هوشمند ناسا نیز در ساخت این اندام‌ها استفاده شد تا ظاهری طبیعی‌تر پیدا کنند. پیشرفت‌هایی در زمینه‌ی کاهش اصطکاک بدن و عضو مصنوعی و همچنین کاهش ایجاد گرمای آن نیز رخ داد.

 

موس کامپیوتر

موس‌های کامپیوتر نیز از دیگر اختراعات عصر هوا فضا هستند. اگرچه ثانیه‌ای هم به فکرتان خطور نخواهد کرد که این اختراعات مربوط به چندهه قبل باشند. به گفته باب تیلور(Bob Taylor) که بودجه ساخت موس را از ناسا فراهم کرد: این دستگاه یک “مولفه کوچک و بسیار ساده” از هدفی برزگ‌تر بود. تیلور و دوگ انگلبارت(Doug Englebart) که در موسسه‌ی تحقیقاتی استنفورد روی این پروژه کار می‌کردند قصد داشتند تا راهی برای ایجاد تعاملی بهتر با رایانه‌ها پیدا کنند.

پمپ انسولین

پمپ انسولین توسط رابرت ای فیشل(Robert E. Fischell) از آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جان هاپکینز(Johns Hopkins ) اختراع شد. این موسسه بودجه‌اش را مرکز پرواز فضایی گودارد(Goddard) تامین می‌کرد. این دستگاه وقتی در بدن بیمار قرار گیرد می‌تواند مقادیر دقیق و از پیش برنامه‌ریزی شده‌ای از انسولین را آزاد کند و جایگزینی برای لوزالمعده انسان است. از زمان اختراع آن این دستگاه جان بسیاری از بیماران مبتلا به دیابت را نجات داده است.

 

عمل جراحی لیزیک چشم

یکی دیگر از فناوری‌های فضایی جراحی لیزر چشم است. لیزیک(LASIK) که به طور گسترده‌ای برای اصلاح بینایی به کار می‌رود توسط نوعی لیزر باعث تغییر شکل قرنیه بیمار می‌شود. این فناوری توسط برنامه‌ی تحقیقات نوآوری مشاغل کوچک ناسا(SBIR) به وجود آمد. از این فناوری آشکارسازی لیزر و مسافت‌یابی(LADAR) ابتدا برای تعیین فاصله و قرارگیری فضاپیماها در کنار ماهواره‌ها استفاده می‌شد.

 

دستگاه تصفیه هوا

فناوری تصفیه هوا ابتدا جهت پرورش گیاهان برای تامین منبع غذایی در فضا و به طور بالقوه در جهان‌های دیگر ساخته شد. در سال ۱۹۹۰ ناسا به دنبال راهی بود تا اتیلن را از هوا حذف کند تا از پیر شدن گیاهان و سریع رسیدن میوه‌های آن‌ها جلوگیری کند. این امر موجب ساخت دستگاه پاک کننده‌ی اتیلن از هوا شد که به وسیله‌ی اکسید تیتانیوم(titanium oxide)و نور یو وی(UV) اتیلن را به آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کرد. اولین مدل این دستگاه در سال ۱۹۹۵ ساخته و بر روی ایستگاه بین‌المللی فضایی نصب شد. از آن زمان تاکنون این دستگاه برای تصفیه هوا مصارف تجاری و خانگی دارد.

 

کفش‌های ورزشی

کفش‌های ورزشی نیز حاصل سفرهای فضایی هستند. فرایندی به نام “قالب گیری بادی پلاستیک” ابتدا در طول برنامه‌ی فضاپیمای آپولو به وجود آمد و درنهایت منجر به ساخت کفش‌های ورزشی شد. فرانک رودی(Frank Rudy) یکی از مهندسان سابق ناسا ایده ساخت یک ضربه‌گیر را به شرکت نایک داد. ایده رودی این بود که کفی کفشی از سلول‌های هوای بهم پیوسته ساخته شود و زیر پاشنه و بخش جلویی قرار گیرد تا شدت ضربه را مهار کند. ایده رودی به تولید کفش ایر(Air) نایک شد.

 

سیستم تصفیه آب

سیستم تصفیه آب از دیگر اختراعات ناسا برای ماموریت آپولو است که به موفقت تجاری خوبی رسیده است. در سال ۱۹۶۰ مرکز پروازهای سرنشین دار ناسا که به مرکز فضایی لیندون بی جانسون شناخته می‌شود با همکاری شرکت گرت (Garrett) طی برنامه‌ای تحقیقاتی دست به تولید دستگاهی کوچک و سبک برای تصفیه آب فضاپمای آپولو زدند دستگاهی که نیازی به بازرسی دائم فضانوردان نداشته باشد و با نیروی حداقلی کار کند. این دستگاه کوچک ۹ اونسی که کمی از یک پاکت سیگار بزرگ‌تر است بدون استفاده از کلر و با استفاده از یون‌های نقره موفق به از بین بردن باکتری‌ها شد. این یون‌ها مزه بدی به آب نمی‌دادند. اندکی بعد شرکت‌های تجاری مثل Carefree Clearwater Limited مجوز ساخت نسخه اصلاح شده آن را برای مصارف صنعتی و تجاری گرفتند.

 

هدفون‌های بی‌سیم

هدفون‌های بی‌سیم از اختراعات دیگر ناسا است. این هدفون‌ها برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ برای برنامه‌ی آپولو ساخته شد و در دهه ۱۹۷۰ کاربری تجاری پیدا کرد. در دهه‌ی ۷۰ میلادی این فناوری بهبود یافت و اندازه‌ آن کوچک‌تر شد و مورد استفاده خلبانان قرار گرفت و از آن موقع محبوبیت زیادی پیدا کرده است. شاید معروف‌ترین استفاده از نوع اصلی این هدفون‌ها زمانی است که نیل آمسترانگ نطق جاودانه خود را در اولین سفر به ماه ایراد کرد. پس دفعه بعدی که از این هدفون‌ها استفاده می‌کنید به یاد داشته باشید که قطعه‌ای از تاریخ را بر گوش دارید.

 

لباس‌ آتش‌نشانی

تولید لباس‌های آتش‌نشانی نیز نتیجه کار فضانوردان است. پلیمرهای مورد استفاده در لباس‌های فضایی در ایجاد لباس‌های مقاوم در برابر شعله و حرارت برای آتش نشانان بسیار ارزشمند بوده اند. در لباس‌های جدید همچنین از مایع خنک کننده استفاده می‌شود تا آتش نشانان گرمای زیاد در امان باشند و همچنین سیستم‌های تنفسی پیشرفته که براساس سیستم‌های مورد استفاده فضانوردان ساخته شده است.

 

دستگاه‌های ورزشی

از آنجا که قرار گرفتن طولانی در معرض جاذبه صفر منجر به از دست دادن استخوان و تحلیل رفتن عضلات می‌شود، ناسا دستگاه‌های ورزشی تمرینی ساخت تا فضانوردان بتوانند آمادگی جسمانی خود را در فضا حفظ کنند.

 

رایانه‌های قابل حمل

اولین رایانه قابل حمل به نام گرید کامپس(Grid Compass)  در چندین مأموریت فضایی در دهه ۱۹۸۰ استفاده شد. این کامپیوتر با نام مستعار SPOC(رایانه قابل حمل شاتل)، می‌توانست با سایر دستگاه‌های موجود در فضاپیما ارتباط برقرار کند و برای پرتاب ماهواره‌ها از فضاپیما مورد استفاده قرار بگیرد.

 

ال ای دی 

فناوری ال ای دی(LED) ناسا برای رشد گیاهانی که در فضاپیما بودند مورد استفاده قرار می‌گرفت، امروزه این فناوری در ساخت دستگاه‌های پزشکی که باعث شل شدن عضلات و تسکین درد در سربازان، بیماران سرطانی و مبتلایان به پارکینسون می‌شود به کار می‌رود.

 

دستگاه سی‌تی اسکن 

سرانجام به آخرین فناوری اختراع شده این لیست توسط ناسا می‌رسیم. سی تی اسکن که امروزه ابزار تشخیصی مهمی در پزشکی است در ابتدا برای شناسایی نقص‌های اجزا و ساختارهای فضایی تولید شده بود. این فناوری در سال ۱۹۹۳ به طور عمومی منتشر شد. تصاویر سی تی اسکن جزئیات بیشتری نسبت به تصاویر رادیوگرافی نشان می‌دهند و سرعت بالای آن‌ها به معاینه‌ی ۱۰۰ درصدی کمک می‌کند.

مرتبط:

نگاهی به مهم‌ترین اکتشافات فضایی در سال ۲۰۲۰

سوالات جالب کودکان از فضانورد ناسا