Zdjęcie: Adobe Stock
Liczne wynalazki pierwotnie zaprojektowane dla astronautów i eksploracji kosmosu, z biegiem lat, stały się szeroko wykorzystywane na Ziemi. Dziś wiele z nich jest postrzeganych jako powszechne. Na przykład technologie znalezione w smartfonach zostały podkreślone przez dr Tomasza Barcińskiego z Centrum Badań Kosmicznych Polskiej Akademii Nauk w wywiadzie dla PAP.
Era eksploracji kosmosu rozpoczęła się w połowie XX wieku. Od tego czasu postęp w technologii kosmicznej znacząco wpłynął na codzienne życie, prowadząc do mnóstwa wynalazków i innowacji, które są teraz częścią naszej codziennej rutyny.
Innowacje te obejmują systemy nawigacji satelitarnej (takie jak GPS), materiały termoizolacyjne (takie jak te stosowane w kocach ratunkowych), kompozyty węglowe (które są lekkie i trwałe), piankę z pamięcią kształtu (stosowaną w materacach i kaskach), filtry węglowe do oczyszczania wody (stosowane w dzbankach filtrujących), wzmocnione opony, termometry na podczerwień, teflon (pierwotnie nieopracowany przez NASA, ale szeroko stosowany), cyfrowe przetwarzanie obrazu (które wpłynęło na rozwój tomografii komputerowej), a także bezprzewodowe odkurzacze i słuchawki.
Wynalazki związane z kosmosem trafiły również do smartfonów. „Dziś trudno sobie wyobrazić smartfon bez aparatu fotograficznego. Rdzeniem tego aparatu jest niewielka matryca elektroniczna, znana jako matryca CMOS, która powstała na potrzeby międzyplanetarnych misji NASA” – zauważył w rozmowie z PAP dr Tomasz Barciński, kierownik Laboratorium Mechatroniki i Robotyki Satelitarnej w Centrum Badań Kosmicznych PAN.
Dalej wyjaśnił, że eksperci uznali niepraktyczność stosowania tradycyjnych technik filmowych do rejestrowania obrazów planet, ponieważ takich zdjęć nie można było wykonać w próżni kosmicznej. „W rezultacie potrzebna była nowa metoda rejestrowania tych obrazów i przesyłania ich z powrotem na Ziemię drogą radiową. W latach 70. i 80. XX wieku wykorzystywano duże i energochłonne urządzenia przypominające kamery telewizyjne, a w latach 90. XX wieku podejmowano wysiłki w celu miniaturyzacji technologii rejestrowania obrazu. Doprowadziło to do rozwoju matryc elektronicznych, w których film zastąpiono ekranem składającym się z pikseli światłoczułych, które przekształcały przychodzące fotony w sygnały elektryczne. Sygnały te można było następnie wzmacniać i przesyłać z powrotem na Ziemię drogą radiową” — wyjaśnił.
Kilka lat później wynalazek ten trafił do smartfonów, wpisując się w trend miniaturyzacji technologicznej.
Ponadto pierwsza misja księżycowa Apollo utorowała drogę do opracowania tzw. filtra Kalmana, który jest obecnie implementowany w smartfonach. „To rewolucyjny algorytm” – zauważył Barciński.
Wyjaśnił, że dzięki technologii nawigacyjnej możemy określić naszą dokładną lokalizację. Możemy również określić orientację i pozycję naszych telefonów w przestrzeni trójwymiarowej, dzięki czujnikom pola magnetycznego i czujnikom przyspieszenia.
„Należą do nich akcelerometry, które są czujnikami przyspieszenia, żyroskopy, znane jako czujniki prędkości kątowej, czujniki pola magnetycznego i sygnały GPS, które wszystkie dostarczają mnogości danych. Jednak przy użyciu surowych danych dokładne pomiary są trudne ze względu na szum. NASA stanęła przed podobnym problemem, gdy musiała udoskonalić te dane, aby dokładnie odzwierciedlały położenie, orientację i prędkość statku kosmicznego. Algorytm opracowany przez Rudolfa Kalmana został użyty do odfiltrowania tego szumu, umożliwiając dokładniejsze oszacowanie – tak precyzyjne, jak to możliwe. Ten algorytm kiedyś kierował astronautów na Księżyc, a teraz pomaga nam nawigować podczas naszych podróży” – szczegółowo opisał naukowiec.
Podkreślił także technologię LED, która choć pierwotnie nie była opracowana z myślą o zastosowaniach kosmicznych, to jednak odnotowała znaczący postęp i wykorzystanie dzięki badaniom związanym z programami kosmicznymi, w szczególności tymi prowadzonymi przez NASA.
„Początkowe diody były słabe i nie mogły wystarczająco oświetlić pomieszczenia. Dlatego też podjęto wysiłki, aby zwiększyć ich wydajność do wykorzystania w eksperymentach dotyczących wzrostu roślin w kosmosie. Cel ten został pomyślnie osiągnięty, a następnie technologia LED stała się podstawą w branży oświetleniowej” – powiedział Tomasz Barciński.
Zauważył ponadto, że technologie stworzone na potrzeby współczesnych misji załogowych mają również zastosowanie w życiu codziennym. „Statek kosmiczny musi być wyposażony w system podtrzymywania życia, który nie tylko zapewnia astronautom niezbędne warunki życia, ale także zwiększa ich komfort. Osiąga się to między innymi poprzez ciągłe udoskonalanie systemów filtracji powietrza i wody, które są szybko przyjmowane do użytku na Ziemi. Choć mogą to nie być przełomowe odkrycia, ich optymalizacja, udoskonalenie i poprawa efektywności energetycznej mają kluczowe znaczenie, co jest zgodne ze światowym trendem maksymalizacji skuteczności urządzeń i technologii” – podkreślił.
Zapytany o dominujący kierunek rozwoju technologii kosmicznej — czy zmierza on bardziej w kierunku tworzenia innowacyjnych rozwiązań, czy też udoskonalania istniejących — ekspert wskazał, że panuje równowaga.
„Społeczność kosmiczną — upraszczając — można podzielić na dwie frakcje: konserwatystów i postępowców. Konserwatyści wolą wykorzystywać istniejące technologie, wychodząc z założenia, że jeśli coś działa dobrze, nie ma potrzeby zmian, tylko drobne usprawnienia. Z kolei postępowcy przyjmują najnowsze trendy i poszukują zupełnie nowych koncepcji. Co ciekawe, rozwiązania proponowane przez oba obozy często sprawdzają się równie dobrze. Dlatego zachowanie równowagi jest niezbędne” — podsumował Tomasz Barciński.
Agnieszka Kliks-Pudlik (PAP)
akp/ agt/ ktl/
