Новости

03-10-2016

6 космических технологий в обычной жизни

Мы привыкли гордиться тем, что именно СССР запустил в космос первый спутник и первого космонавта так же, как американцы гордятся высадкой на Луну. Сегодня гонка за освоение космоса несколько поутихла, и теперь у нас есть возможность взглянуть, а что же все эти достижения дали нам в практическом плане. Оказалось, что предмет гордости — это лишь небольшая часть того, что подарил космос обычным людям.

Спутниковая связь

Идея использования спутников для связи родилась давно. Считается, что одним из первых ее публично высказал в 1945 году знаменитый британский фантаст Артур Кларк. В то время для ретрансляции радиосигнала использовались, как правило, высотные вышки. Зона покрытия в этом случае составляла лишь видимую непосредственно с вышки поверхность Земли. Таким образом, чтобы сделать радиосигнал доступным для больших территорий, необходимо было строительство множества вышек, что было весьма затратно.

Но если умозрительно сделать вышку настолько высокой, что ее обзор будет составлять почти всю половину земного шара? Конечно, строительство такого грандиозного сооружения невозможно даже сегодня. Однако вместо этого ретранслятор можно запустить в космос на земную орбиту.

Причем орбиту можно подобрать таким образом, чтобы запущенный спутник постоянно "висел" над одной и той же точкой на поверхности Земли. Такая орбита расположена на сравнительно большой высоте, параллельна экватору, а угловая скорость вращения спутника на ней будет равна угловой скорости вращения Земли. Называется эта орбита геостационарной (или "орбитой Кларка"), и сегодня она наиболее популярна для использования телекоммуникационными спутниками. Правда, ее существенным недостатком является то, что она одна в своем роде, поэтому место на ней существенно ограничено.

Сам Кларк в 1945 году еще не верил, что идея использования для связи искусственных спутников станет реальностью уже при его жизни. Тем не менее сегодня благодаря спутниковой связи мы пользуемся сотовыми телефонами и интернетом, смотрим телевизор и моментально узнаем новости из всех уголков планеты. И нас уже совершенно не удивляет тот факт, что для связи с человеком в соседней комнате мы спокойно можем отправить ему сообщение через летающий в тысячах километрах над нами спутник.

GPS и ГЛОНАСС

Считается, что идея использовать спутники для определения своего местоположения впервые пришла в головы американских военных, когда они отслеживали сигнал запущенного в 1957 году первого советского орбитального аппарата ("Спутник-1"). Суть идеи заключалась в следующем: узнать местоположение советского спутника по его сигналам было возможно благодаря эффекту Доплера, заранее точно установив свои координаты на Земле. Соответственно, это правило работало и наоборот — если точно знать скорость и положение спутника, это даст возможность вычисления земных координат приемника сигнала.

Создание системы глобального позиционирования началось еще в 70-е годы в США и СССР. Американцы закончили свой проект первыми – в 1993 году вышел на орбиту последний из 24 спутников проекта GPS. США получили возможность использовать свою систему для точного наведения ракет.

Но и гражданские нужды не остались без внимания. Еще в 1983 году американский президент Рональд Рейган пообещал открыть доступ к GPS для гражданской авиации. Поводом послужил трагический инцидент с южнокорейским пассажирским "Боингом", отклонившимся от курса во время полета над восточной границей СССР и сбитого советским истребителем (тогда погибло 269 человек).

С тех пор GPS – неизменное средство навигации для самых разных транспортных средств, от маршрутных такси до частных самолетов. Любопытно, что до 2000 года система GPS искусственно ограничивала точность измерений для гражданских пользователей по сравнению с военными, пока эту несправедливость не устранил Билл Клинтон.

В 2010 году в полную силу начала работать и российская система глобального позиционирования — ГЛОНАСС. Наши спутники, в отличие от американских, летают на более низких орбитах с большим углом наклона, что позволяет им повысить точность измерений в приполярных областях планеты. При этом ошибка измерений системы ГЛОНАСС составляет около 2,8 м, что чуть больше, чем точность GPS на территории Европы и Северной Америки.

Сегодня системы глобального позиционирования широко используются по всему миру. Уже практически невозможно представить себе жизнь без использования карт в смартфоне или компьютере, как и поездку на автомобиле в незнакомое место без навигатора.

Спутниковые карты

Еще одна фишка современных картографических сервисов вроде Google Maps или "Яндекс.Карты" — это снимки со спутника. Посмотреть, как выглядит Земля из космоса, мечтали многие поколения людей. А вот увидеть, как выглядит из космоса твой собственный дом или город — это даже и в голову никому не могло прийти. Тем не менее благодаря развитию космических технологий сегодня спутниковые снимки находятся в широком и бесплатном доступе, причем уже в подготовленном для работы с картами виде.

Не за горами те времена, когда эти же снимки будут доступны и в реальном времени – такие планы уже вынашивают некоторые коммерческие компании. Для этого необходимо лишь "повесить" спутник на геостационарную орбиту и создать достаточно вычислительных мощностей для постоянной обработки огромного количества данных. Ничего невозможного с точки зрения современной техники в этом нет – вопрос лишь в финансировании.

Солнечные батареи

Сегодня солнечные батареи можно встретить практически в каждом калькуляторе, но этого бы никогда не произошло, если бы не нужды покорения космоса. Выводимые в космическое пространство аппараты нуждаются в источнике энергии, и идеальным кандидатом на эту роль является Солнце.

Конечно, в спутниках можно использовать и небольшие ядерные реакторы, однако это крайне опасно с экологической точки зрения и весьма дорого с экономической. Солнечные батареи — совсем другие дело. За годы развития этой технологии их стоимость значительно упала и, как ожидается, будет падать и в будущем. Вместе с ростом мощности батарей это сделает их пригодными для использования на крыше каждого жилого дома.

Космос и медицина

Технологии, пришедшие в нашу жизнь благодаря покорению космоса, далеко не всегда так очевидны. Не раз космические технологии неожиданно оказывались чрезвычайно полезными в совершенно иной сфере жизни, к примеру в медицине.

Вот лишь пара примеров:

  • Миниатюрные вспомогательные насосы для сердца, которые имплантируют ожидающим пересадки пациентам, были разработаны с помощью технологии NASA, моделирующей течение жидкостей в ракетных двигателях.
  • Алгоритмы обработки изображений для снимков с орбитального телескопа "Хаббл" в итоге пригодились в деле диагностики рака груди. Изначальная цель этой технологии была в улучшении качества размытых фотоснимков далеких звезд и галактик, но оказалось, что она также отлично справляется с поиском микроскопических уплотнений в тканях человека.

Небьющиеся очки

Для убедительности того, что покорение космоса дало нам много больше, чем кажется на первый взгляд, приведем пример из обычной жизни. Сегодня в любом магазине оптики можно без труда приобрести небьющиеся очки. Делать такие начали в начале 1970-х годов, но у них был один огромный недостаток – на пластиковых линзах моментально появлялись царапины. Решить эту проблему удалось благодаря изобретению инженера из NASA Теда Уайдевена.

Уайдевен работал над системой очистки воды на космических станциях и изобрел способ напыления тончайшего слоя полимерной пленки на материалы с помощью электрических разрядов и органических паров. Эта технология оказалась применима не только к космическим фильтрам – сначала ее стали использовать для нанесения защиты на стекла скафандров и другие поверхности космической техники и амуниции. А впоследствии технологию продали в коммерческие структуры — тогда-то она и добралась до очков. Теперь очки смело можно не только ронять, но и царапать — на поверхности не останется и следа.

NASA поделилось с общественностью фотографией двух спутников Сатурна, на которых Пандора и Прометей практически скрыты в кольцах газового гиганта....
Джейсон Седерблум (Jason Soderblom) и его коллеги по Массачусетскому технологическому институту (США) проанализировали данные двух искусственных...
После исторического сближения New Horizons с Плутоном 14 июля НАСА выбрало новый потенциальный пункт назначения для беспилотного космического...