Научный прогресс последних лет позволил человеку значительно расширить понимание о Вселенной, но в ее глубинах по-прежнему остается множество неизведанного. Масштабное освоение космоса сдерживает дороговизна и низкая эффективность космических аппаратов. Аэрокосмические агентства и компании всего мира разрабатывают новые космические технологии, которые призваны решить эту проблему и сделать возможными межпланетные путешествия и продолжение поисков неземных форм жизни.

Лифт в космос

Компания Obayashi Corporation из Японии в 2012 году заявила о своей работе над созданием лифта в космос, которая должна закончится к 2050 г. Для этого планируется строительство космодрома на Земле, который будет связан с размещенной на высоте 35 500 км от земной поверхности космической станцией. Там будут располагаться жилые помещения и космические лаборатории. Объекты будут соединены с помощью кабеля из углеродных нанотрубок и генетически модифицированного паучьего шелка. Новые технологии позволят лифту достигать скорости 201 км/ч и вмещать до 30 пассажиров. Планируемая продолжительность подъема составляет около 8 дней.

Skylon

Разработка английской компании Reaction Engines Limited – космический самолет Skylon – будет осуществлять взлет и посадку на обычной взлетно-посадочной полосе и может использоваться как самолет, а в верхних слоях атмосферы после достижения сверхзвуковой скорости переходить в режим ракеты для выхода на околоземную орбиту. Это становится возможным благодаря специально разработанному воздушно-реактивному двигателю Sabre, который работает по новейшей технологии предварительного охлаждения кислорода из забортового воздуха или собственных баков. Ожидается, что Skylon позволит в 15-20 раз уменьшить стоимость «космической» доставки грузов объемом 12-15 т на орбиту Земли.

Многочисленный мусор, вращающийся в космосе недалеко от Земли, периодически уничтожает или повреждает другие важные объекты. А его постоянно увеличивающееся количество заставляет ученых разрабатывать новые технологии по его ликвидации. Специалисты института EPFL (Швейцария) представили для этих целей космический аппарат CleanSpace размером 30х30х10 см, рассчитанный на одноразовое использование. Его первой целью должен стать швейцарский спутник Swisscube, выпущенный на орбиту в 2009 г. Аппарат-уборщик захватит свою цель и переместится с ней в верхние слои атмосферы, где оба должны сгореть. Стоимость проекта CleanSpace оценивается в $11 000 000, а при успешном выполнении миссии планируется наладить его серийное производство, чтобы поддерживать чистоту в околоземном пространстве.

James Webb Space Telescope

В 2017 г. космическое агентство NASA получило высокотехнологичный космический телескоп, который должен помочь ученым в поисках проявлений жизни в бескрайних просторах Вселенной. Аппарат стоимостью 8,8 млрд. долл., созданный по новым технологиям, позволит исследовать в космосе множество наиболее отдаленных планет, вычислять их размеры и замерять содержание в атмосфере воды, углекислого газа и других веществ. Главная отличительная особенность телескопа James Webb – дальность действия. он способен сканировать пространство на отметке 300 млн лет после Большого взрыва, когда началось зарождение видимого света.

Ученым из КНДР удалось создать уникальный экземпляр двигателя, который работает, нарушая законы сохранения импульса. Внешне он выглядит как положенное на бок ведро, работает за счет преобразования микроволн в тягу, а питается от солнечной энергии. Принцип его работы противоречит всем известным законам физики, поэтому некоторые специалисты склонны считать, что экспериментальный образец построен с ошибкой и реальные образцы не будут работать. Но если все рассчитано верно, то использование новой технологии EmDrive позволит запускать аппараты для освоения глубокого космоса без жидкого топлива и разгонять их до невероятных скоростей. К примеру, они смогут достигать границ Солнечной системы в течение 1 года, а не нескольких десятилетий.

Космический аппарат, не превышающий размеров легкового автомобиля, разработан специалистами NASA для исследования атмосферы Солнца. После 7-летней раскрутки вокруг Венеры Parker Solar Probe направится прямо к Солнцу, чтобы приблизиться к его поверхности на расстояние около 6 000 000 км. До этого к главной Звезде удавалось приблизиться только на 43 000 000 км с помощью аппарата Гелиос 2.

Начало миссии запланировано на 2018 г., а ее продолжительность рассчитана на 3 года, в течение которых зонд он пройдет вблизи Солнца 24 раза и сможет приблизиться к нему на расстояние в 10 раз ближе, чем орбита Меркурия. Для защиты от экстремальных температур (до 2500 °С) он оборудован специальным щитом из композитного углерода толщиной 12 см.

«Венероход»

Специалисты лаборатории NASA работают над новыми технологиями для изучения Венеры. Основная проблема заключается в том, что ее окружающая среда довольно агрессивна: атмосфера нагревается до 462°С и в 90 раз превышает плотность земной атмосферы, поэтому здесь формируется давление, которое не в состоянии выдержать даже самый прочный корпус атомной лодки. В связи с этим требуется создать космический аппарат с минимальным количеством электроники, иначе она очень быстро выйдет из строя.

Новый проект под названием AREE (Automaton Rover for Extreme Environments) представляет собой планетоход, который будет оснащен ветряным двигателем и солнечными панелями для работы. Вся информация будет собираться с помощью механических компьютеров и транслироваться на орбитальную станцию с использованием азбуки Морзе.

Ученые NASA работают над разработкой окололунной орбитальной лаборатории, запуск которой планируется на начало 2020-х г. г. Новая Deep Space Gateway призвана заменить МКС, после того, как к 2024 г. закончится срок службы последней. Среди главных задач проекта отмечается испытание новых технологий освоения дальнего космоса и подготовки к дальним межпланетным перелетам, в частности, к путешествию на Марс.

Расположение станции на окололунной орбите позволит получить уникальную среду для изучения космоса и его влияния на человека. Deep Spce Gateaway планируется оснастить радиообсерваторией, подходящей для анализа излучения эпохи «Темных веков» (соответствует времени 380 000 – 550 000 лет после Большого взрыва).

Технология SpiderFab

Компания Tethers Unlimited работает над созданием новейшей технологии объемной печати SpiderFab, которая позволит печатать и собирать космические корабли прямо в космосе.

Проектом предусмотрена разработка паукообразных роботов в условиях невесомости будут создавать на 3D принтерах из полимерных и других материалов отдельные детали и впоследствии собирать из них космические аппараты. В результате их не придется запускать с Земли, что значительно сократить стоимость кораблей и появится возможность собирать конструкции гораздо больших размеров, чем это позволяют современные технологии.

Лазерная связь

Для успешного освоения космоса важное значение имеет связь, но большинство современных передатчиков потребляет для передачи данных слишком большое количество энергии, что особенно критично во время длительных космических путешествий. Помочь в этом вопросе может использование новых технологий передачи данных посредством лазера, благодаря которой скорость передачи по сравнению с радио передатчиками увеличится в 10-100 раз.

В качестве эксперимента агентство NASA запустило в сентябре 2017 г. лазерную систему передачи данных LLCD на спутнике LADEE, который занимается исследованием лунной атмосферы. Система показала рекордные показатели: лазерный луч передавал данные на Землю со скоростью 622 Мб/с, а обратно – со скоростью 20 Мб/с.

Федеральное агентство по образованию

Самарский государственный экономический университет

Кафедра промышленной технологии и товароведения

РЕФЕРАТ

по техническим основам производства

на тему: "Космические технологии"

Выполнила: студентка

2 курса ПЭФ ЭОТ

Липей Елена

Науч. рук.: Тарасов А.В.

Оценка: ______________

Самара - 2009

Введение

Глава 3. Космические технологии - на борьбу с энергокризисами

Глава 4. Космические технологии приходят в регионы

Глава 5. Перспективы развития космических технологий

5.1 Космические технологии на борьбу с вирусом птичьего гриппа

5.2 Космическое оружие

5.3 Космическая программа России и Белоруссии

5.4 Использование солнечной энергии на Земле

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В последние годы - годы НТП (научно-технического прогресса) - одной из ведущих отраслей народного хозяйства является космос. Достижения в исследовании и эксплуатации космоса являются одним из важнейших показателей уровня развития страны. Несмотря на то, что эта отрасль очень молодая, темпы ее развития очень высоки, и уже давно стало ясно, что исследования и использование космического пространства ныне немыслимы без широкого и разностороннего сотрудничества государств.

За очень короткий исторический срок космонавтика стала неотъемлемой частью нашей жизни, верным помощником в хозяйственных делах и познании окружающего мира. И не приходится сомневаться, что дальнейшее развитие земной цивилизации не может обойтись без освоения всего околоземного пространства. Освоение космоса - этой "провинции всего человечества" - продолжается нарастающими темпами.

В положительном плане на космос работают такие тенденции современных международных отношений, как глобализация, усиление интеграционных процессов и регионализма. С одной стороны, они ставят перед космической деятельностью задачи воистину глобального порядка, поскольку только космические средства делают возможным собирать, обрабатывать и распространять в масштабах планеты информацию о состоянии глобальных проблем. С другой - они позволяют объединять усилия и изыскивать средства для решения проблем национальных и региональных, обеспечивая экономическую рентабельность.

Глава 1. Некоторые результаты работ в области космической технологии, выполненных советскими учёными

В 1978 г. в исследованиях, проводимых по программе "Интеркосмос", появилось новое направление - изучение процессов образования и поведения материалов в условиях космического пространства. Для решения многих стоящих перед человечеством задач нужны различного рода материалы со специальными, порой экстраординарными свойствами и возможностями: полупроводники, кристаллы для инфракрасной техники, сложнейшие оптические материалы. Космос предоставляет человеку близкую к идеальной среду для их получения. Почти полное отсутствие силы тяжести на борту космического аппарата, глубокий вакуум, зачастую мешающие космонавтам и усложняющие работу некоторых бортовых приборов и систем, в данном случае выступают в качестве позитивного явления.

Однако возникает ряд вопросов. В частности, оправдано ли перенесение уже отработанных на Земле процессов в космос с экономической точки зрения? Подобные сомнения имеют некоторые основания. Во-первых, создание аппаратуры для работы в космосе обходится значительно дороже. Во-вторых, вывод этой аппаратуры в космос и ее функционирование на борту космического корабля или станции требуют больших материальных затрат. В СССР эти прикладные исследования носят скорее опытно-конструкторский характер. До создания космических заводов предстоит пройти еще долгий и трудный путь.

Как правило, космические исследования ведутся в основном в интересах наших чисто земных нужд. Это справедливо и для космического материаловедения. Одними из главных потребителей таких материалов являются наука и техника. Космические приборы, системы и агрегаты, например, должны обладать максимальной чувствительностью, способностью работать в экстремальных условиях. Ни для кого не секрет, что на изготовление космической техники идут самые совершенные из имеющихся в распоряжении человека материалы. Только с их помощью можно успешно решить грандиозные задачи, стоящие перед исследователями космоса. Вот почему, чем интенсивнее и плодотворнее будет развиваться космическое материаловедение, тем быстрее оно сможет предоставить космической технике новые материалы, тем большую отдачу мы сможем получить от всех направлений космических исследований. Важность этой проблемы, ее актуальность несомненны.

Начало сотрудничества в этом направлении в рамках программы "Интеркосмос" совпало с подготовкой первых полетов международных экипажей. Появилась возможность осуществлять совместные исследования на орбитальной станции "Салют-6", много лет служившей базой самых разнообразных исследований. Для проведения совместных материаловедческих экспериментов Советский Союз предоставил ученым братских стран бортовые технологические установки "Кристалл" и "Сплав", позволяющие осуществить исследования с материалами различных типов, используя широкий диапазон методов получения соединений. Ценность экспериментов повышалась ещё и присутствием на борту станции космонавтов, прошедших специальную подготовку по проведению работ такого рода.

В Советском Союзе был выполнен значительный объем работ по изучению процессов сварки в условиях микрогравитации и созданию различного оборудования для этой цели. При создании такого оборудования необходимо учитывать ряд требований к его конструкции и эксплуатации, обусловленных особенностями проведения работ на космическом аппарате. Безопасная эксплуатация оборудования на космическом аппарате зависит от правильного учета факторов, таких как разрушительное действие источника нагрева, наличие ванны с жидким металлом и брызг расплавленного металла, повышенное напряжение источников питания и побочные явления типа теплового или рентгеновского излучения. Например, в установке типа "Вулкан", предназначенной для электронно-лучевой сварки, ускоряющее напряжение было выбрано меньше 15 В, так как при этом исключается возможность появления тормозного рентгеновского излучения. Удачный выбор режима дуговой сварки позволил избежать разбрызгивания металла. В той же установке высоковольтные элементы и цепи как потенциальные источники опасности были заключены в один блок и залиты эпоксидной смолой. Для локализации металлической пыли, теплового и светового излучений в установке "Вулкан" использован специальный защитный кожух. Контроль параметров процесса и поддержание их на необходимом уровне обеспечивался системой электрической и механической защиты.

Анализ различных способов сварки показал, что относительная простота выполнения электронно-лучевой сварки, высокая эффективность процесса, возможность его применения для всех металлов делают этот способ одним из наиболее перспективных в космической технологии.

Глава 2. Космическое информационное обеспечение в биосферных исследованиях

Три десятилетия космической эры существенно повлияли на наши знания о Земле, на технологию создания карт, на оперативные наблюдения за природными процессами, особенно в метеорологии.

При помощи искусственных спутников оказалось возможным предсказывать на 3-5-дневный срок погоду на большей части Земли с точностью и покрытием, ранее недоступными; наблюдать явления засухи в крупных регионах; выявлять лесные пожары и сведение лесов в малообжитых районах; выявлять биопродуктивные зоны океана, наиболее подходящие для обитания рыб; определять смещения тектонических плит и прогнозировать землетрясения по параметрам траекторий орбит ИСЗ.

В космических методах изучения планеты определилось два направления:

1. Решение отраслевых национальных задач локального или субрегионального уровня, связанных с тематическим картографированием компонентов природной среды и обновлением ранее созданных карт. Масштабы картографической продукции 1: 50 000 - 1: 2000 000.

2. Выполнение крупнейших национальных и международных программ, связанных с изучением развития Земли как планеты с обязательным использованием космической информации. Это направление ориентировано на использование космических средств как инструмента в задачах наук о Земле.

Поляризация научных интересов отчетливо делит страны мира по направлениям, использования космических методов дистанционного зондирования.

Даже такие высокоразвитые страны, как ФРГ, Франция, Англия ограничивают свои исследования отдельными территориями. Использование ими космических снимков основано на высокой технологической культуре создания карт на базе информационных систем. США в отличие от западноевропейских стран активно развивают концепцию и программу системных глобальных исследований, ориентированных на решение задач наук о Земле.

Изучение природных циклов должно быть основано на многомерных временных рядах космических измерений. Только такой подход в состоянии обеспечить регистрацию динамических процессов. Для изучения фенологического развития сельскохозяйственных культур в эксперименте "Курск-85" положительные результаты были достигнуты с помощью объединения многомерных временных рядов оптических измерений. Таким образом, для изучения природных процессов требуется практически круглогодичный цикл космических съемок и соответствующих подспутниковых наблюдений.

Annotation

В книге представлены различные способы создания движения тел, то есть, изменения положения объекта как в пространстве, так и во времени. Рассматриваются принципы работы активных движителей, не требующих реактивного отброса массы за пределы транспортного средства. Показаны способы создания хрональной движущей силы, обеспечивающей ускорение или замедление движения во времени, то есть, изменения скорости существования частиц материи. Впервые показан расчет резонансных условий для четырехмерных процессов,

Книга предназначена для инженерно-технических специалистов и широкого круга читателей, интересующихся вопросами конструирования аэрокосмических движителей для транспортных средств нового типа. Конструктивные сведения даются читателю для экспериментальной проверки, поскольку исходная информация по данной теме, в некоторых случаях, не имеет официального достоверного подтверждения.

Ваши комментарии и дополнения присылайте автору.

Александр Владимирович Фролов

Предисловие

Глава 1 Реактивный принцип в замкнутой системе

Глава 2 Крыло в замкнутом потоке

Глава 3 Эффект Магнуса и сила Лоренца

Глава 4 Электрокинетические движители

Глава 5 Криволинейное движение тела

Глава 6 Гироскоп переменного радиуса

Глава 7 Компенсация веса тела

Глава 8 Инерциоиды

Глава 9 Прецессия гироскопа

Глава 10 ГИБИП

Глава 11 Эфироплавательный аппарат Коровина

Глава 12 Антигравитация в генераторах свободной энергии

Глава 13 Пондемоторные эффекты

Глава 14 Пондеролет Академика Игнатьева

Глава 15 Внутренняя структура электрического потенциального поля

Глава 16 Эффект Брауна

Глава 17 Конденсатор Фролова

Глава 18 Активный силовой наноматериал

Глава 19 Метод Георгия Успенского

Глава 20 Движение за счет «внутренних сил»

Глава 21 Гравимагнитное поле

Глава 22 Использование фактора «время» в движителях

Глава 23 Волны «плотности времени» Козырева

Глава 24 Гравитация и упругие напряжения

Глава 25 Структура продольных волн

Глава 26 Хронодинамика

Глава 27 Хрональная движущая сила

Глава 28 Термогравитация

Глава 29 Волны материи де Бройля

Глава 30 Гравитоплан Гребенникова

Глава 31 Эффект формы

Глава 32 Строение Пространства – Времени

Глава 33 Хрональная постоянная

Глава 34 Четырехмерный резонанс

Глава 35 Четырехмерная голограмма

Глава 36 Расчет скорости света

Глава 37 Машина Времени

Глава 38 Концепция телепортации

Александр Владимирович Фролов

Новые космические технологии

Существует только один истинный закон – тот, который помогает стать свободным.

Ричард Бах

«Чайка по имени Джонатан Ливингстон»

Предисловие

Движение – это изменение места положения объекта, процесс, происходящий как в пространстве, так и во времени. Мы существуем в движении, благодаря тому, что находимся на поверхности планеты, летящей в космосе вокруг Солнца, и вместе с ним в Галактике. С другой стороны, каждая частица вещества материальных объектов является эфиродинамическим процессом, более или менее устойчивым вихревым потоком эфирной среды. Таким образом, в реальном мире нет ничего неподвижного, все объекты находятся в движении. Мы замечаем движение, как изменение места положения, или другое изменение параметров процесса существования материи. Процесс движения не может останавливаться до тех пор, пока материя существует. С данной точки зрения, мы будем рассматривать способы создания движущей силы, действующей на тело, не забывая о том, что все материальные объекты состоят из микрочастиц, и находятся на поверхности нашей планеты. Говоря о перемещении тел, необходимо понимать, что при этом, так или иначе, приходит в движение комплекс частиц материи, существующий при определенных условиях.

Практическое применение процесса движения состоит в том, чтобы перемещать объект, например, пассажиров и груз, из одной точки пространства в другую, по возможности, с минимальными затратами времени. Процесс движения, обычно, происходит с некоторой скоростью, но, как любое другое явление, имеет два «предельных случая»: в одном из них, тело мгновенно меняет местоположение в пространстве, а во втором, тело мгновенно меняет свое положение на оси времени. Первый случай относится к телепортации, а второй – к перемещениям во времени, без изменения положения в пространстве. Мы рассмотрим различные направления развития технологий перемещения в пространстве и времени, включая и эти два предельных случая.

Обычные способы перемещения нам хорошо известны, основной из них – реактивный. Пешеход отталкивается от опоры ногами, автомобиль отталкивается от опоры при вращении колеса, и при этом, опора отталкивается назад, а транспорт получает реактивный импульс, и движется вперед. Лодка может приводиться в движение веслами, водометом или винтом, отталкивая назад воду, создавая реактивный эффект. При таком способе, строго выполняется закон сохранения импульса, который всем нам хорошо знаком: в результате реактивного взаимодействия, каждое из тел получает одинаковый импульс, который равен произведению массы и скорости, для каждого из двух взаимодействующих тел. Ракетные движители, винтовые или турбореактивные самолеты, и другая техника работает в точном соответствии с данным законом сохранения импульса.

Ускорение летательного аппарата, например, ракеты, зависит от того, как много, и с какой скоростью, топливо будет выбрасываться через сопло ракеты во внешнюю среду. Отметим, что, для создания движущей силы, любой реактивный аппарат тратит энергию, чтобы придать ускоренное движение реактивной массе. При этом, выбрасываемое во внешнюю среду топливо увеличивает кинетическую энергию молекул среды, в конечном итоге, увеличивая температуру окружающей среды, нагревая ее. В таком случае, можно сказать, что увеличение тепловой энергии, кинетической энергии молекул окружающей среды, эквивалентно увеличению кинетической энергии летательного аппарата, или другого движущегося тела, использующего реактивный принцип. В этом проявляется закон сохранения импульса и энергии.

Существуют другие, давно известные методы, похожие на реактивный принцип. Эти методы также работают в строгом соответствии с законом сохранения импульса, но в обратном направлении, а именно, за счет уменьшения тепловой энергии окружающей среды. Например, парусник приводится в движение не так, как лодка или катер: он тормозит движущийся поток среды (воздух) своим парусом, что изменяет (уменьшает) кинетическую энергию потока частиц окружающей среды, для того, чтобы увеличить скорость (кинетическую энергию) парусника.

Поскольку термин «реактивный» означает «противодействующий», то принцип, противоположный реактивному, можно называть «активным», то есть «действующим». В реактивных движителях, сила, действующая на транспортное средство, создается, как реакция на увеличение энергии окружающей среды. Реактивные движители требуют источник энергии, для своей работы. В активных движителях, действующая сила создается за счет поглощения энергии окружающее среды. Благодаря этому свойству, активные движители могут служить источниками энергии, при своей работе.

В главе о нанотехнологиях мы рассмотрим метод, позволяющий создать движущую силу без затрат топлива, за счет специального рельефа поверхности наноматериала, обеспечивающего отбор кинетической энергии молекул воздуха, или другой окружающей среды. Данный материал назван «силовой активный материал». Наличие ветра, в данном случае, не имеет значения, так как при масштабах около 100 нанометров, можно сказать, что «ветер есть всегда». Молекулы воздуха, при обычном атмосферном давлении и комнатной температуре, хаотически двигаются со скоростью 500 метров в секунду, но каждая из них движется прямолинейно, без столкновений, только на небольших участках своей траектории, длиной примерно 50 – 100 нанометров. Это движение можно использовать, создав, с помощью современных нанотехнологий, специальный упорядоченный рельеф поверхности.

Услышав словосочетание «космические технологии», большинство жителей Земли, скорее всего, представят себе взлетающую ракету, возможно, Международную космическую станцию или, на худой конец, фантастический космический корабль, неспешно плывущий в кадре через пустоту космоса. Так уж повелось, что большинство наших ассоциаций с этой отраслью мы получили из художественного кинематографа или книг. Те, кто интересуется космонавтикой, знают, что благодаря реальным «космическим технологиям» люди могут добраться до орбиты высоко над Землей или даже запустить станцию к соседней планете.

Кто-то, возможно, вспомнит про GPS, спутниковое телевидение и интернет или даже про метеорологию, а другой просто задастся вопросом: зачем все это нужно, ведь космос так далеко? К счастью, реальность интересней: космос намного ближе к нам, чем вы думаете. Наследие космонавтики подарило нам сотни небольших вещей, которые ежедневно окружают нас в быту и упрощают наши жизни. Сегодня мы расскажем о нескольких из них.

Межконтинентальные ракеты и ваш автомобиль

В 1953 году Норман Ларсен, основатель Rocket Chemical Company, выполнял заказ аэрокосмического подрядчика США компании Convair и разрабатывал новое водоотталкивающее вещество. Популярная корпоративная легенда говорит, что тридцать девять попыток были неудачными, но сороковая дала необходимый результат, в честь чего новую чудо-формулу так и назвали - WD-40 («Водоизместитель-40»).

Convair использовали новую смазку для защиты сверхтонких стенок топливных баков и электроники ракет Atlas во время перевозки и хранения. Межконтинентальные баллистические ракеты Atlas, конечно, разрабатывались как грозное оружие и даже стояли на боевом дежурстве во время Карибского кризиса, но постепенно списывались военными, когда их место занимали более совершенные орудия уничтожения. Заменяемые на ракеты Titan и Minuteman, они передавались NASA для целей вполне научных, а в рамках программы Mercury в 1962 году обеспечили первый американский орбитальный полет астронавта Джона Гленна.

Слева  -  запуск межконтинентальной баллистической ракеты Atlas B. Справа  -  Atlas D с кораблем Mercury Friendship 7 и Джоном Гленном на борту. Фото: USAF \ NASA.

Джон Гленн на орбите. Фото: NASA

Полет космического корабля Mercury в представлении художника

Формула водооталкивающей смазки Нормана Ларсена оказалась настолько удачной, что конструкторы Convair использовали ее и в собственных целях, обрабатывая запчасти личных автомобилей. Осознав потенциальный коммерческий успех, в 1958 году Rocket Chemical Company начинают продажи нового вещества в локальных магазинах в Сан Диего. А в 1969-м компания переименовывается, взяв название самого важного на тот момент предложения в своем портфеле  -  WD-40. Сегодня чудо-смазка продается в более чем половине стран мира и знакома, пожалуй, почти каждому автомобилисту (и просто крепкому хозяйственнику). А в спектре возможных способов ее использования и рекомендаций по применению уже невозможно отличить миф от реальности: от очистки заржавевших деталей до удаления собачьих экскрементов или даже выведения жвачки из волос.

Винтажная упаковка WD-40 и современная

Межпланетные станции и цифровая фотография

В 1992 году Дэниел Голдин, назначенный на место администратора NASA (к слову, прослуживший на этой должности при трех президентах США), обрисовал новый принцип работы агентства через три простых слова: «Быстрее, лучше, дешевле». Этот принцип поставил перед инженерами миссий конкретные задачи (например, миниатюризация цифровых камер с CCD-матрицей, используемых в межпланетных миссиях, без потери научной ценности получаемых снимков).

В результате инженер лаборатории реактивного движения NASA Эрик Фоссум представил CMOS Active-Pixel Sensors. Само по себе использование металл-оксидных полупроводников к девяностым годам XX века не было чем-то новым, как и теоретическая возможность использовать их светочувствительность вкупе с APS, но практическая реализация Голдина совершила переворот на рынке цифровой фотографии. Новые сенсоры потенциально были дешевле в производстве, менее энергозатратны и давали бо́льшие возможности в миниатюризации камеры и работе с изображением.

Первый 10-мегапиксельный CMOS-сенсор Aptina Imaging для компактных цифровых камер. Aptina - правообладатель технологий Photobit. Изображение: Aptina Imaging

Фоссум понял, что его разработка будет востребована и на Земле. В 1995-м он основал компанию Photobit и запатентовал новую технологию. В дальнейшем история компании Photobit - это история поглощений и переименований, а в результате в 2017-м CMOS-матрицы используются почти повсеместно - начиная от мобильных телефонов и заканчивая камерами автомобилей и медицинских приборов. Хотите сделать «селфи»? Вы просто космос!

CMOS-сенсоры используются в камерах ваших смартфонов…

…в ваших зеркалках…

…автомобильных камерах заднего вида…

…и даже медицинских камерах и эндоскопах - и вообще везде, где важны небольшой размер и энергопотребление

Кстати, использование слова «пиксель» впервые было зафиксировано в 1965 году в работе инженера лаборатории реактивного движения Фредерика Биллингсли. Он использовал это слово для описания минимальных элементов изображений, получаемых от станций, отправленных к Луне и Марсу.

Марсианские пузырьки в земном пиве

Сложно представить себе что-то более земное, чем бокал пива в конце тяжелого дня. Кстати, это удовольствие недоступно космонавтам на орбите, но, возможно, это справедливая цена за лучший в известной вселенной вид из окна на нашу планету. Роберт Зубрин  - не астронавт, но американский инженер, основатель «Марсианского общества» и, пожалуй, один из самых ярких сторонников немедленной колонизации землянами соседних миров.

Долгое время он работал над концептами планов доставки людей на Марс и инструментами, которые позволят будущим поселенцам получать часть необходимых ресурсов прямо из атмосферы Красной планеты: кислород или топливо для ракетных двигателей и роверов. Некоторые из разработанных его командой технологий нашли применение на Земле - например, в добыче нефти и природного газа. Но и Зубрину не чуждо все земное - из «приземленной» технологии родилась еще более «приземленная».

Будущим колонистам Марса придется использовать ресурсы планеты для развития колонии. Изображение: NASA

При производстве пива углекислый газ образуется естественным образом, но бо́льшая его часть рассеивается в воздухе еще в процессе приготовления. Крупные производители могут позволить себе установку довольно дорогих систем, задерживающих CO 2 для последующего повторного обогащения. Небольшие пивоварни закупают дополнительный объем у сторонних поставщиков, что в итоге увеличивает себестоимость конечного продукта. Внезапно на помощь приходят технологии, разрабатываемые для будущих колонистов Марса! Компания Зубрина Pioneer Energy представляет довольно необычный для своей деятельности продукт  -  систему обогащения углекислым газом для крафтовых пивоварен. Компактный комплекс задерживает производимый при приготовлении CO 2 и, по подсчетам производителя, может сохранять порядка 5 тонн углекислого газа в месяц и сэкономить до $15 тыс. в год для небольшой пивоварни.

CO 2 Craft Brewery Recovery System. Фото: Pioneer Energy

В 2015-м Pioneer Energy получили десятки заказов на новую систему. Согласно оценкам, потенциальный рынок  -  около 20 тыс. крафтовых пивоварен по всему миру. Встретите ли вы пузырьки, полученные с помощью околокосмических технологий в Беларуси, науке вряд ли известно. Но как это обычно бывает, там, где есть новый подход, удешевляющий ваше производство, довольно быстро появляются другие возможности его применения и аналоги, «не уступающие оригиналу».

Одежда и космические аксессуары

Популярная интернет-легенда гласит, что благодаря космонавтике появились застежки-молнии, липучки, спортивные кроссовки и даже тефлон. На самом деле нет. Современные застежки-молнии были запатентованы еще в 1913 году, а липучки - в 1955-м, хотя последние действительно поначалу использовались как элементы одежды для астронавтов, аквалангистов и горнолыжников. Спортивная обувь, конечно, тоже не изобретение космической эры, но амортизирующая подошва как элемент современных кроссовок появилась в быту землян также благодаря ботинкам астронавтов миссий «Аполлон». Тем не менее отрасль сделала мощный вклад в материалы, которые используются в спецодежде и даже в обиходе обычных людей.

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.