От Юпитера до кухни: пермские ученые рассказали, какие «космические» изобретения вошли в наш быт

Утро начинается не с чашки: кофе по-космически

Астронавты не могут просто взять и налить себе утренний кофе в чашку, потому что отсутствует гравитация. В условиях невесомости жидкость ведет себя совершенно иначе, чем на Земле. Вместо того, чтобы оставаться в посуде под действием силы тяжести, горячий напиток превратится в бесформенную хаотично летающую кляксу. Это не только неудобно, но и опасно: блуждающие капли жидкости могут попасть в оборудование станции и вызвать поломку.

Для безопасного и эффективного употребления напитков в космосе была разработана специальная упаковка. Кофе и другие жидкости хранятся в герметичных пакетах с клапанным механизмом, оснащенных трубочкой. Такая конструкция позволяет контролировать процесс употребления, сводя к минимуму риск утечки жидкости. Это решение не только обеспечивает удобство, но и соответствует требованиям безопасности на борту космических аппаратов.

— Удивительно, но история создания сублимированного кофе тесно связана с космической программой. В 1960-е годы, когда человечество активно осваивало внеземное пространство, возникла острая необходимость в удобном, легком и долгохранящемся продукте, из которого можно было быстро приготовить горячий напиток. Так появился растворимый кофе — продукт, получаемый путем замораживания и последующего удаления льда вакуумным способом, — рассказывает Евгений Бурмистров, преподаватель астрономии, заместитель директора Политехнической школы Пермского Политеха.

Кофе в гранулах идеально подходил для космических миссий: он не требовал хранения в холодильнике, занимал мало места и легко растворялся в горячей воде. Астронавты получили возможность наслаждаться бодрящим напитком в условиях невесомости, а мы, на Земле, получили напиток, который стал неотъемлемой частью нашей повседневной жизни.

Не крошить! Как еда астронавтов изменила наш мир

Еда для астронавтов не должна оставлять крошек. Хлеб выпускается в виде миниатюрных буханок на один укус, чтобы крошки не разлетались по кораблю. На случай, если они все-таки появятся, обеденный стол оснащен крошкоуловителем — вентилятором, который всасывает мелкие частицы пищи.

Но главным секретом космической кухни, безусловно, является сублимация. Этот сложный технологический процесс, при котором из продукта сначала удаляется вода путем заморозки, а затем выпаривается в вакууме, позволяет создавать продукты, которые долго хранятся, занимают мало места и быстро восстанавливаются при добавлении воды.

— Сегодня эта технология нашла широкое применение в пищевой промышленности и стала неотъемлемой частью нашего повседневного рациона.

Можно вспомнить быстрые супы и каши, которые так удобно брать с собой в дорогу. Сухое мороженое, фруктовые чипсы, сохранившие максимум витаминов. Все это — плоды развития космической отрасли и, в частности, технологий питания космонавтов, — отмечает эксперт.

Более того, даже удобная атмосферная упаковка, особенно в форме тюбиков для соусов и паст, прочно вошла в нашу жизнь. Изначально она разрабатывалась для сохранения продуктов в условиях космического полета, а сегодня повсеместно используется для удобства хранения пищевых продуктов и косметики.

Еще одним примером «космического» наследия является вакуумная упаковка, которая широко применяется в пищевой промышленности для увеличения срока хранения и сохранения свежести продуктов питания.

Джойстик: от лунной миссии к виртуальным мирам

Игровой джойстик, неотъемлемый элемент арсенала геймера, появился далеко не в сфере развлечений. Первые прототипы современных пультов использовались для дистанционного управления луноходами.

— Действительно, аппараты, изучавшие поверхность Луны, управлялись с Земли с помощью устройств, функциональность которых напоминала современные игровые манипуляторы. Эта технология позволила ученым и инженерам с высокой точностью контролировать сложное оборудование, находящееся на значительном расстоянии, — говорит Евгений Бурмистров.

Впоследствии принципы, разработанные в рамках космической программы, были адаптированы для авиации, а затем нашли применение и в игровой индустрии. Таким образом, благодаря лунной миссии мы получили удобный и интуитивно понятный инструмент для погружения в виртуальные миры, которым пользуемся и сегодня.

Космическое зрение: от звезд до селфи

Маленький размер, высокое качество — вот что требовалось от камер, отправлявшихся в космос. Первые компактные цифровые приборы создавались именно для миссий, чтобы фиксировать важные данные, исследовать планеты и документировать работу астронавтов. Перед инженерами стояла непростая задача: создать устройство, способное выдерживать экстремальные условия, потреблять минимум энергии и при этом делать четкие снимки.

— Инженерам приходилось решать целый комплекс проблем: от обеспечения механической прочности оптических элементов до разработки специализированных матриц, способных работать в условиях космического излучения. В результате появились технологии, которые впоследствии нашли применение в гражданской электронике. Например, уменьшение размеров сенсоров, усовершенствование алгоритмов обработки изображений и повышение энергоэффективности — все это стало возможным благодаря космическим программам, —рассказывает Евгений Бурмистров, преподаватель астрономии, заместитель директора Политехнической школы Пермского Политеха.

Сегодня эти разработки лежат в основе современных смартфонов и компактных фотоаппаратов. Высокочувствительные CMOS-матрицы, оптическая стабилизация и алгоритмы шумоподавления — все это прямое наследие космических технологий.

Технологии, разработанные для покорения космоса, шагнули на Землю и произвели революцию в мире фотографии. Именно благодаря космическим разработкам сегодня мы можем носить в кармане смартфон с камерой, способной делать снимки, сравнимые по качеству с профессиональными. Более того, миниатюрные камеры стали стандартом не только в потребительской электронике, но и в медицине, робототехнике и системах безопасности.

От авиации к космосу и в каждый карман: история беспроводной связи

Астронавт, облаченный в скафандр, выполняет сложные манипуляции в открытом космосе. Для поддержания непрерывной и надежной связи с центром управления полетами критически важна система передачи данных, обеспечивающая свободу действий и высокую четкость звука. Изначально потребность в подобных решениях привела к разработке первых беспроводных коммуникационных устройств.

— Компания Plantronics, являющаяся одним из лидеров в сфере аудиотехнологий, внесла значительный вклад в создание этих систем. Именно они разработали первую серийную головную гарнитуру, предназначенную для использования в космосе. Однако предшествующие разработки велись в авиационной отрасли, где надежность коммуникаций также была приоритетной задачей, — объясняет эксперт.

Технологические решения, созданные для космических миссий, послужили основой для развития стандарта Bluetooth. Сегодня эта технология позволяет нам использовать беспроводные наушники и гарнитуры для широкого спектра задач, включая передачу аудиосигналов, телефонную связь и другие формы беспроводной коммуникации.

Чистые волосы: секрет советских ученых и современных брендов

В космосе привычные вещи приобретают совершенно иной смысл. Например, помыть голову в невесомости — непростая задача. Вода разлетается в разные стороны, создавая хаос на борту. Именно поэтому для космонавтов были разработаны специальные средства, в том числе несмываемые шампуни.

Еще в 80-х годах советский Институт медико-биологических проблем совершил прорыв, создав уникальный шампунь для астронавтов. Средство под названием «Аэлита» сочетало в себе свойства очищающего лосьона и шампуня, не содержало спирта и позволяло поддерживать чистоту волос и кожи головы без использования воды, — рассказывает Евгений Бурмистров.

Салфетку пропитывали этим средством, состоящим из биологически активных ингредиентов, а затем протирали ею волосы. Остатки шампуня удалялись влажными салфетками. Просто, эффективно и никаких летающих капель!

Сегодня технологию несмываемых шампуней успешно используют многие бренды, предлагая широкий выбор средств для очищения волос без использования воды. 

От орбиты до аптечки: как появились домашние тонометры

Следить за здоровьем — приоритетная задача любой космической миссии. В условиях невесомости человеческий организм испытывает колоссальную нагрузку: меняется кровообращение, повышается риск аритмии, скачков давления, а сердце работает иначе, чем на Земле. Но как следить за этими показателями, если в космосе нет врача с фонендоскопом?

— В 1960-х годах ученые разработали устройства, которые могли самостоятельно измерять артериальное давление и отправлять данные в центр управления. Они работали на основе осциллометрического метода — фиксировали колебания давления в манжете, анализировали их и выдавали точный результат, — добавляет Евгений Бурмистров.

В 1970-х годах японская компания адаптировала этот метод для бытового использования, выпустив первый в мире автоматический тонометр. Он не требовал фонендоскопа, сам накачивал воздух и показывал результат на экране — инновация, которая изменила подход к контролю здоровья миллионов людей.

Как космические технологии подарили нам бесконтактные термометры?

В поисках способа измерения температуры удаленных планет, звезд и других космических тел инженеры столкнулись с проблемой. Традиционные термометры были неприменимы, поскольку внеземное пространство лишено атмосферы, а температурный диапазон колеблется от -270 °C до экстремально высоких значений, достигающих тысяч градусов. Инфракрасная термометрия стала решением проблемы. Она основана на измерении теплового излучения, которое испускает каждое тело, что позволяет определить его температуру. 

— В 1980-х годах эта идея заинтересовала медицинские компании. Уже к 1990-м годам появились первые медицинские инфракрасные термометры, которые позволяли измерять температуру за считанные секунды, исключали контакт с кожей, снижая риск передачи инфекций, обеспечивали точные измерения без влияния внешней среды. Во время пандемии COVID-19 в 2020 году именно эти аппараты стали незаменимыми, поскольку позволяли быстро измерять температуру людей в общественных местах, — рассказывает эксперт Пермского Политеха Евгений Бурмистров.

ПНИПУ

1041 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше