7 فناوری ناسا در زندگی ما

از عکاسی فضایی تا عکس‌های سلفی

در ماموریت‌های فضایی وزن کوچک‌ترین وسایلی که در فضاپیما قرار می‌گیرد، نیز اهمیت زیادی دارد و هر قطعه باید تا جای ممکن کم‌حجم و کم‌وزن باشد. همین محدودیت باعث خلاقیت و نوآوری در فناوری‌های فضایی می‌شود. از طرفی در گوشی تلفن‌های همراه هم عمر باتری و ابعاد دوربین اهمیت زیادی دارد. دوربین‌های عکاسی بسیار کوچک، اما باکیفیتی که اکنون در تلفن‌های همراه قرار می‌گیرد، محصول همین فناوری‌های کم‌حجم و سبک در برنامه‌های فضایی است. در واقع هنگامی که با گوشی همراه هوشمند از خودتان عکس می‌گیرید، در حال استفاده از یکی از فناوری‌های مربوط به ناسا هستید.

مهندسان ناسا از دهه 1370/ 1990 حسگرهایی به نام اکسید متال نیمه‌هادی (CMOS) را برای استفاده در دوربین‌های عکاسی توسعه داده‌اند. این نیمه‌هادی‌ها سال‌ها در رایانه‌ها استفاده می‌شد و برای اولین بار ناسا در دوربین‌هایی که راهی سفرهای فضایی می‌کرد، از آن استفاده کرد. این حسگرهای تصویر بسرعت در میان تولیدکنندگان محبوب شد و در دوربین‌های تلفن همراه از آن استفاده شد. این فناوری علاوه بر افزایش کیفیت دوربین‌های موبایل، تصاویر ویدئویی را نیز با کیفیت بالاتر ثبت می‌کند.

گرچه فناوری CCD جدیدتر از CMOS است، اما حسگرهای CCD، با افزایش تعداد پیکسل‌ها برای وضوح تصویر بالاتر، نیاز به مصرف انرژی بیشتر و باتری‌های بزرگ‌تر دارند که وزن را بالا می‌برد. ناسا نیز ابتدا از حسگرهای CCD استفاده می‌کرد، اما تصاویر دیجیتال با فناوری سبک‌تر و کوچک‌تر هم می‌توانست کیفیت بالا داشته باشد و به همین دلیل CMOS در ماموریت‌های فضایی و سپس در تلفن‌های همراه روی زمین مورد استفاده بیشتری قرار گرفت. این حسگرهای تصویر کمک می‌کنند تا تصاویر بیشتر در زمان کمتر و با کیفیت بالاتر تهیه شود.

فناوری مشابه باستان‌شناسی از قمرها و سیارک‌ها تا زمین

تجهیزات پیشرفته حفاری بر پایه لیزر در زمین، مدیون کار محققانی است که روی سطح و زیر سطح سیارات، سیارک‌ها و قمرهای منظومه شمسی کاوش انجام می‌دهند. در بسیاری از ماموریت‌های فضایی امکان حفاری وجود ندارد و پرتوهای لیزر می‌توانند در این شرایط به‌خوبی ایفای نقش کنند. بازتاب پرتوهای لیزر اطلاعات باارزشی از جنس و شکل سطوح غیرقابل دسترس در فضا به انسان می‌دهد. در نتیجه ناسا از فناوری تصویربرداری لیزری برای ماموریت‌های فضایی استفاده می‌کند. در شرایط ساده، نور لیزر فاصله‌ها را می‌سنجد. این فناوری می‌تواند برای توسعه نقشه‌های با وضوح بالا استفاده شود. اکنون نمونه‌های کوچک‌تری از این دستگاه طراحی شده است که در زمین هم استفاده می‌شود. باستان‌شناسان از این فناوری برای پیدا کردن و سالم در آوردن اشیای زیرخاکی استفاده می‌کنند. پرتوهای لیزری که برای کاوش‌های باستان‌شناسی به زیر سطح زمین فرستاده می‌شوند، بر اثر برخورد با یک مانع یا صخره برمی‌گردند و زمان رفت و برگشت پرتوها می‌تواند به محققان در شناسایی ابعاد و جنس مانع زیرسطحی کمک کند. به این ترتیب هم مراحل کاوش آسان‌تر می‌شود و هم شیء احتمالی زیر سطح با ضربه وسایل حفاری آسیب نمی‌بیند. اکنون با این فناوری نقشه‌های سه‌بعدی دقیقی از گوشه‌گوشه منظومه شمسی و کره زمین تهیه شده است. همچنین از این فناوری در ماشین‌های خودران هم استفاده می‌شود.

دوربین‌های تست ضربه خودرو

ناسا همواره به دوربین‌های زمخت با سرعت بسیار بالا برای ثبت تست سیستم‌های فرود و چترهای نجات نیاز دارد. به همین دلیل دوربین‌های مخصوصی برای این سازمان طراحی و ساخته شد که می‌تواند هزار فریم در ثانیه ثبت کند و همزمان داده‌ها را ذخیره کند.

اکنون فناوری مشابه در دوربین‌هایی که صحنه‌های آزمون تصادف خودروها را ثبت می‌کنند، به کار گرفته شده است.

دوربین‌های سرعت بالای ابتدایی از صحنه‌ها فیلمی ثبت می‌کردند و سپس قاب‌ها را به صورت حرکت آهسته نمایش می‌دادند، اما اکنون دوربین‌های سرعت بالا کاملا الکترونیک و از حسگرهای CCD یا CMOS استفاده می‌کنند. این دوربین‌ها بلافاصله بعد از تصویربرداری می‌توانند تصاویر را نمایش دهند و رویداد به طور کامل و دقیق بررسی می‌شود. این دوربین‌ها علاوه بر کمک به تشخیص آزمون ضربه‌پذیری خودرو، در مطالعات دلیل رخدادهای علمی نیز کاربردهای فراوانی دارند. برای مثال نقاط تنش یا حد آستانه تحمل یک وسیله را می‌توان با تصاویر ثبت شده این دوربین‌ها سنجید.

مواد مغذی مورد نیاز گیاهان

گیاه برای رشد نیاز به مواد و عناصر شیمیایی مختلفی دارد که معمولا آنها را از آب، خاک و نور خورشید دریافت می‌کند. معمولا گیاهان کربن، هیدروژن و اکسیژن مورد نیاز را از آب و هوای اطراف و مواد مغذی را از خاک دریافت می‌کنند، اما زمانی که صحبت از پرورش گیاهان خارج از زمین می‌شود، خیلی از عوامل دستخوش تغییر می‌شود. گیاهانی که در فضا رشد می‌کنند دسترسی به نور کافی خورشید، هوای کافی و از همه مهم‌تر مواد مغذی خاک ندارند. به همین دلیل ناسا برای اولین بار از کودهای تقویت‌شده و کم‌حجمی استفاده کرد که سرعت حل شدن مواد آنها آهسته‌تر است و می‌توان مطمئن شد گیاه میزان کافی از مواد مغذی را در زمان مشخصی دریافت می‌کند. اکنون شاهد گیاهانی هستیم که در ایستگاه فضایی بین‌المللی بخوبی رشد می‌کنند و علاوه بر این از این کودها در زمین نیز برای تقویت خاک‌های فقیر استفاده می‌شود.

تصاویر پردازش‌شده

فناوری تصویربرداری تشدیدشده مغناطیسی یا ام‌آرآی (MRI) اختراع سازمان فضایی آمریکا نیست، اما توسعه آن و استفاده‌ای که اکنون از آن می‌شود، نتیجه مطالعات ناسا روی این روش تصویربرداری است. ناسا نخستین بار از تکنیک ام‌آرآی در ماموریت‌های آپولو برای فرود روی سطح ماه استفاده کرد. تصویربرداری دیجیتالی تصاویر کیفیت عکس‌های گرفته شده از ماه را افزایش داد. پس از آن ماموریت کاربردهای این تصویربرداری در موضوعات دیگر و از همه مهم‌تر در بخش پزشکی آغاز شد. تصاویر ام‌آرآی امواج رادیویی و میدان مغناطیسی را همزمان به کار می‌برند و برخلاف تصاویر اشعه ایکس (X-Ray) امکان تصویربرداری از داخل استخوان را دارند. محققان به کمک تصاویر پردازش‌شده ماهواره‌ای می‌توانند زمین یا سیارات و قمرهای منظومه شمسی را با جزئیات زیاد مطالعه کنند. پزشکان نیز به کمک فناوری ام‌آرآی و استفاده از رنگ‌ها در این فناوری، انواع بافت‌ها را بررسی می‌کنند و یافتن لخته‌های خونی یا تومورها آسان‌تر می‌شود.

ابزارهای خنک‌نگهدارنده تجهیزات الکترونیکی

هنگامی که قطعات الکترونیک بیش از حد داغ می‌شوند، ممکن است آسیب ببینند یا حتی به اجسام اطرافشان آسیب برسانند. در جاذبه کم انتقال حرارتی طبیعی اتفاق نمی‌افتد و به همین دلیل خنک نگه داشتن تجهیزات یک چالش محسوب می‌شود.

لوله‌های حرارتی وسیله‌ای است که برای تنظیم دما در دستگاه‌های الکترونیک در فضاپیماها یا ایستگاه فضایی بین‌المللی استفاده می‌شود. این لوله‌ها بدون نیاز به پمپ مکانیکی گرما را از منطقه گرم به منطقه خنک انتقال می‌دهند. لوله‌های حرارتی لوله‌های مهر و موم شده‌ای هستند که خلأ نسبی دارند و فقط کمی مایع در آنها وجود دارد. این مایع کنار نقاط گرم بخار می‌شود و هنگامی که کنار نقاط سرد قرار می‌گیرد، چگال شده و بار دیگر به مایع تبدیل می‌شود. ناسا از نخستین پروازهای فضایی تاکنون از این فناوری استفاده می‌کند تا خنک ماندن تجهیزات در فضا تضمین شود.

جراحان مغز و اعصاب حین عمل جراحی از پنس مخصوصی استفاده می‌کنند که با کمک الکتریسته بافت را برش داده و سپس جوش می‌دهد، اما الکتریسیته موجود در پنس گرمای اضافه تولید می‌کند.

این گرما اندک است، اما باید به روش ایمنی پخش شود تا به بافت‌های سالم مغز آسیب نرساند.

نمونه کوچک فناوری لوله‌های حرارتی برای پنس جراحی نیز ساخته شده است که به ایمنی و تاثیر بهتر جراحی مغز و اعصاب کمک می‌کند.

حفاظت در برابر لرزه‌ها

استفاده از سوخت هیدروژن مایع از دستاوردهای فناورانه موفق ناسا بوده است. هیدروژن نیرو محرکه بسیار سبک و قدرتمندی برای موشک‌های فضایی است و کمترین جرم مولکولی را میان ماده‌های شناخته‌شده تا به امروز دارد، اما هنگامی که سوخت داخل موشک به شکل غیریکنواخت بسوزد، باعث ایجاد ارتعاشاتی می‌شود و این ارتعاشات هرچند اندک باشد، آسیب‌های جدی به موشک‌ها یا خدمه پروازهای فضایی وارد می‌کند. اکنون ناسا سیستم ترکیبی طراحی کرده است که ارتعاشات و ضربه‌های موشک‌ها و کپسول‌های فضایی را کاهش می‌دهد. سیستم ارتجاعی موشک، حسگرهایی برای سنجش و تنظیم لرزه‌ها دارد و آنها را تا حدی خنثی می‌کند. ناسا از فناوری سوخت مایع برای جلوگیری از لرزش‌های بیش از حد موشک‌ها استفاده می‌کند. این فناوری می‌تواند به ثابت ماندن بناها و پل‌ها در طول زلزله نیز کمک کند. گواهی استفاده تجاری از این فناوری اکنون صادر شده و در ساختمانی در نیویورک آمریکا نیز نصب شده است. در ماموریت‌های فضایی به‌وجود آمدن یک خطا در بخشی از موشک یا فضاپیما می‌تواند کل ماموریت را از بین ببرد و به همین دلیل حفظ پایداری و ثبات سیستم اهمیت زیادی دارد. در زمین نیز بناهای غیرمستحکم باعث چند برابر شدن آسیب‌های زلزله می‌شوند و استفاده از این سیستم به پایداری بنا کمک می‌کند.

منبع: iflscience.com

سپیده شعرباف