10 اختراع برتر ناسا را بشناسيد

سازمان ملي هوافضاي آمريکا، اجراي برنامه‌هاي فضايي غيرنظامي اين کشور را به‌عهده دارد. جمع کثيري از نخبگان علمي در رشته‌هاي مختلف از نجوم، فيزيک و شيمي گرفته تا زيست‌شناسي و علم مواد در اين مجموعه فعاليت مي‌کنند و از زمان تاسيس آن در سال 1958 توانسته‌اند به پيشرفت‌هاي شگرفي دست يابند که از جمله آنها مي‌توان به اعزام انسان به ماه و کاوش بر سطح مريخ با ابزارهاي خودکار بدون سرنشين اشاره کرد.

کد خبر: ۲۵۶۷۰۹

تاریخ: ۱۳ شهريور ۱۳۹۴ - ۰۳:۱۸

صراط: ناسا، سازمان ملي هوافضاي آمريکا، اجراي برنامه‌هاي فضايي غيرنظامي اين کشور را به‌عهده دارد. جمع کثيري از نخبگان علمي در رشته‌هاي مختلف از نجوم، فيزيک و شيمي گرفته تا زيست‌شناسي و علم مواد در اين مجموعه فعاليت مي‌کنند و از زمان تاسيس آن در سال 1958 توانسته‌اند به پيشرفت‌هاي شگرفي دست يابند که از جمله آنها مي‌توان به اعزام انسان به ماه و کاوش بر سطح مريخ با ابزارهاي خودکار بدون سرنشين اشاره کرد.

اما از آنجا که فقط بخش کوچکي از اختراعات اين مجموعه براي ساکنان زمين کاربردي است، ناسا تصميم گرفت با الهام گرفتن از وسايل مکانيکي کوچکي که در صنعت هوافضا کاربرد دارد، بخشي از اختراعات خود را به طراحي و ساخت ابزارهايي که در زندگي روزمره ساکنان زمين کارايي دارد، اختصاص دهد.

در ادامه ده مورد از اين اختراعات را با يکديگر مرور مي کنيم.

1. فوم ضربه گير

در اوايل دهه 60 چارلز يوست، مهندس هوانوردي سيستمي را طراحي کرد تا فرود بدون نقص ماژول فرماندهي آپولو و سرنشينان آن را تضمين کند. چهار سال بعد، مرکز تحقيقات آمس ناسا از اين ايده در طراحي صندلي هواپيما بهره گرفت. دانشمندان قصد داشتند صندلي هايي طراحي کنند که هنگام سقوط احتمال نجات يافتن مسافران را با جذب انرژي ناشي از سقوط افزايش دهد. به اين منظور، يوست نوعي فوم پلاستيکي طراحي کرد که قابليت معجزه آسايي در انعطاف پذيري و جذب فشار اضافي وارد آمده داشت و مي توانست دوباره به حالت اوليه برگردد. پژوهشگران دريافتند اين نوع خاص از فوم پلاستيکي علاوه بر ايمني، راحتي مسافران را در پروازهاي طولاني افزايش مي دهد.

سال 1967، يوست شرکت سيستم هاي ديناميکي را تاسيس کرد. فوم هاي توليدي اين شرکت با عنوان مموري فوم (Memory Foam) در مدت کوتاهي به طيف وسيعي از مصارف کاربردي راه يافت. در دهه هاي 70 و 80، تيم فوتبال دالاس کابويز از اين فوم ها در ضربه گيرهايي که بازيکنان مي پوشيدند، استفاده کرد. توليدکنندگان کفش نيز اين فوم ها را در ساخت کفي هاي فوق راحت به کار گرفتند. علاوه بر اين از مموري فوم ها در ساخت تجهيزات بيمارستاني مانند تشک و صندلي هاي چرخدار استقبال شد تا زخم هاي بيماران بر اثر خوابيدن يا نشستن تشديد نشود. شرکتي در کلورادو نيز اکنون از اين فوم ها نوعي قايق بادي توليد مي کند که به علت خاصيت ضدغرق شدگي براي استفاده در پارک هاي بازي بسيار مناسب است. به همين ترتيب، يک شرکت ديگر در کنتاکي آمريکا اين فوم ها را در ساخت زين اسب و پروتزهاي درماني براي حيوانات آسيب ديده به کار مي برد.

2. پوشش هاي ضدخوردگي

تجهيزات کاوش هاي فضايي بايد به گونه اي ساخته شود که در همه نوع شرايط از گرماي طاقت فرسا گرفته تا سرماي شديد کارايي خود را از دست ندهد. اسکلت هاي بزرگي که در اطراف سايت هاي پرتاب موشک نصب مي شود، بر اثر ذرات معلق پراکنده در هوا ناشي از آب شور اقيانوس ها و نيز هواي مه آلود دچار خوردگي مي شود. دهه 70، دانشمندان مرکز پرواز فضايي گادارد دريافتند پوشاندن اين تجهيزات با يک لايه محافظتي حاوي گرد روي و پتاسيم سيليکات، مانع خوردگي آنها مي شود.

اوايل دهه 80، يک شرکت ساخت پوشش هاي معدني با الهام گرفتن از اين ايده موفق شد يک پوشش غيرسمي مبتني بر آب بسازد و آن را سيليکات روي آي سي 531 ناميد. مواد به کار رفته در اين پوشش بسرعت با فولاد ترکيب شده و در عرض 30 دقيقه به يک ماده سخت سراميک مانند تبديل مي شود. اکنون اين پوشش در ساخت پايه هاي پل ها، خطوط لوله، سکوهاي نفتي، تجهيزات لنگرگاه ها، شناورها و حتي پوشش خارجي تانک ها کاربرد دارد. جالب است بدانيد اواسط دهه 80، 852 ليتر از اين ماده به مجسمه آزادي در نيويورک اضافه شد تا از تخريب زودهنگام اين مجسمه نمادين جلوگيري شود.

3. نرم افزار آرتِريوويژن براي تشخيص بيماري هاي قلبي

از اواسط دهه 60، دانشمندان آزمايشگاه پيشرانش جت ناسا قصد داشتند نرم افزاري طراحي کنند تا کيفيت تصاويري را که فضاپيماها از سيارات دور يا ديگر اجرام آسماني مي فرستند، افزايش دهد.

در سال هاي اخير، دانشمندان پزشکي از نرم افزارهايي که ناسا براي تقويت تصاوير دريافتي به کار مي برد، استفاده کردند تا گردش خون بيماران را با دقت بيشتري زير نظر بگيرند.

اين نرم افزارها به آنها امکان داد بيماري هايي نظير تصلب شريان را راحت تر تشخيص دهند. تشخيص زودهنگام اين بيماري از آن جهت حائز اهميت است که بيمار به علت رسوب چربي در عروق خوني هر لحظه در معرض حملات قلبي و سکته قرار دارد. نسخه نهايي اين نرم افزار آرتِريوويژن نام دارد که ترکيب آن با تجهيزات سونوگرافي در تشخيص بموقع بيماري هاي قلبي ـ عروقي موثر است. پزشکان معتقدند اين فناوري بيماران زيادي را در همان مراحل اوليه از بيماري شان آگاه مي کند و آنها مي توانند بدون اين که نيازي به دارو يا اعمال جراحي سنگين داشته باشند، فقط با ورزش و تغذيه صحيح بيماري خود را کنترل کنند.

4. حلزون مصنوعي گوش

اواخر دهه 70، آدام کيسياه جِي آر روي پروژه شاتل فضايي در مرکز فضايي کندي کار مي کرد. او که از مشکل شنوايي رنج مي برد به نواقص سمعک هاي آنالوگ معمولي کاملا آگاه بود. اين سمعک ها صداي ورودي به گوش را بدون هيچ وضوحي فقط تشديد مي کردند.

کيسياه براي حل اين مشکل از پيشرفت هاي ناسا در زمينه سيستم هاي سنجش الکترونيک، مسافت سنجي و حسگرهاي لرزش صدا الهام گرفت و موفق شد سمعک جديدي بسازد که با توليد پالس هاي ديجيتال و تحريک پايانه هاي عصبي شنوايي موجب انتقال سيگنال ها به مغز مي شود.

او اين ايده را توسط شرکت خصوصي بايواِستيم به مرحله توليد رساند و از آن زمان تاکنون طبق گزارش وزارت غذا و داروي ايالات متحده 219 هزار بيمار اين حلزون هاي مصنوعي گوش را دريافت کرده اند. اين ابزار قادر است موهبت شنوايي را به بيماراني که از ابتداي تولد ناشنوا هستند برگرداند. اين ابزار همچنين در بيماراني که عصب شنوايي آنها هنوز تحريک پذير است، اما به علت ضربات شديد روحي - رواني يا بيماري شنوايي خود را از دست داده اند، کاربرد دارد.

5. عدسي هاي ضدخش

شايد باور نکنيد اما در گذشته عدسي عينک ها از شيشه ساخته مي شد. عدسي هاي شيشه اي نه تنها سنگين بودند بلکه هر لحظه امکان داشت بر اثر تصادف يا هر گونه ضربات مستقيم در چشم فرد به هزار تکه تبديل شوند. به همين علت در سال 1972، وزارت غذا و داروي ايالات متحده استفاده از عدسي هاي شيشه اي را در ساخت عينک هاي آفتابي و طبي ممنوع اعلام کرد. از آن زمان تاکنون سازندگان عدسي به عدسي هاي پلاستيکي بادوام تر روي آورده اند.

ديد بهتر و جذب بيشتر نور ماوراي بنفش از جمله مزاياي عدسي هاي پلاستيکي است. اما هنوز يک مشکل اساسي وجود کرد: عدسي هاي پلاستيکي براحتي خش مي افتادند. اينجا بود که تِد ويدِوِن، دانشمند ناسا در مرکز تحقيقات آمِس وارد عمل شد. او در آن زمان روي سيستم تصفيه آب براي فضاپيماها کار مي کرد و متوجه شد اگر يکي از فيلترها را با يک لايه نازک پلاستيک با دستگاه تخليه الکتريکي بخارات آلي بپوشاند، نوعي پوشش سخت و مقاوم به دست خواهد آمد. ناسا از اين ايده در ساخت تجهيزات هوانوردي ضدسايش بهره گرفت. سال 1983، شرکت سازنده عينک هاي آفتابي فاستِر گِرَنت، اين پوشش هاي ضدخش را تجاري کرد تا جايي که امروزه بيشتر عينک هايي که در ايالات متحده به فروش مي رسد مجهز به عدسي هاي پلاستيکي است که ده برابر عدسي هاي قديمي بادوام ترند.

6. امولسيون آهن صفر ظرفيتي

بعد از هر بار ارسال شاتل به فضا، مقداري سوخت و زباله هاي شيميايي در محل سکوي پرتاب و اطراف آن باقي مي ماند. اين بقايا حاوي تري کلرواتيلن است که تجزيه طبيعي آن در زمين مدت زيادي طول مي کشد و براي سلامت مضر است. تا پيش از اواسط دهه 70، ناسا اين زباله ها را مدفون مي کرد به اين اميد که در خاک تجزيه شود، حال آن که تجزيه تري کلرواتيلن به اين سادگي ها اتفاق نمي افتد. اما خيلي زود دانشمندان ناسا دريافتند که چگونه بايد زمين را از اين مواد پاکسازي کرد. ژاکلين کواين و کاتلين بروکس محلولي ابداع کردند که به کمک آن تري کلرواتيلن به مواد جانبي غيرسمي تبديل مي شود و هيچ ضرري براي محيط زيست ندارد.

اين محلول غليظ که امولسيون آهن صفر ظرفيتي نام دارد، قابل تزريق به آب هاي زيرزميني است تا اثرات زيانبار مواد شيميايي سمي که بهداشت محيط زيست را تهديد مي کند، خنثي شود. اين فناوري بسرعت به بازارهاي تجاري راه يافت و اکنون صنعتگران با خريد اين محلول مي توانند زباله هاي شيميايي سمي ناشي از توليدات کارخانه اي را پاکسازي کنند.

7. پمپ انسولين

شايد از خودتان بپرسيد که ناسا و ديابت چه ربطي به هم دارند؟ از آنجا که سفر به اعماق فضا سلامت فضانوردان را تحت تاثير قرار مي دهد، دانشمندان ناسا ناگزير شدند نوعي سيستم نظارتي طراحي کنند که علائم حياتي فضانوردان را کنترل کند. سپس مشابه اين سيستم هاي نظارتي به کمک بيماران مبتلا به ديابت نوع يک آمد. در نتيجه تحقيقات مرکز پرواز فضايي گادارد، دانشمندان پزشکي موفق به ساخت نوعي ابزار کاشتني شدند که سطح قند خون بيمار را کنترل مي کند و در صورت لزوم با ارسال سيگنال موجب آزاد شدن انسولين مي شود. اين فناوري اکنون با عنوان پمپ انسولين شناخته مي شود و از اواخر دهه 80 در خدمت کنترل وضعيت بيماران ديابتي است.

گفتني است پمپ انسولين با نمونه هاي پيشين فرق دارد. پيشتر، ابزارهاي توزيع کننده انسولين براساس نياز بيمار به صورت دستي برنامه دهي مي شد. پمپ انسولين همچنين بيماران ديابتي را از تزريق روزانه انسولين بي نياز کرده است.

8. قيچي هاي امداد و نجات

بعد از اين که شاتل فضايي ناسا اتمسفر زمين را به مقصد اعماق فضا ترک مي کند، بوسترها از شاتل جدا مي شود. آنچه جداسازي بدون نقص بوسترها از شاتل را فراهم مي کند، الهام بخش طراحي و ساخت ابزارهاي نجات بخش براي ساکنان زمين شد.

سال 1994، ناسا موفق شد با همکاري شرکت فناوري هاي شيير نوعي ابزار برش توليد کند که در امداد و نجات و مواقع اورژانسي کارايي دارد. اين قيچي ارزان تر، سبک تر و کم صداتر از نمونه هاي پيشين آن است و به همين علت موجب کاهش استرس وارد آمده بر قربانيان و همين طور امدادگران مي شود.

برخلاف انواع هيدروليک، انرژي مصرفي اين ابزار از نوعي واکنش آتش زا حاصل مي شود که در داخل کارتريج اتفاق مي افتد. اين دقيقا همان ايده اي است که در مقياس بزرگ تر موجب جداسازي بوسترها از شاتل مي شود. قيچي هاي امداد و نجات از زمان اختراع تاکنون در عمليات جستجو و امدادرساني جان قربانيان بسياري را که در زير آوارگير افتاده بودند، نجات داده اند.

9. فيلترهاي آب

فضانوردان فرسنگ ها بالاتر از سطح زمين مشغول کارند؛ با اين حال همچنان به نيازهاي ضروري زندگي زميني نظير آب سالم نيازمندند. اما پرسش اين است که ناسا چگونه از سلامت آبي که فضانوردان مي نوشند اطمينان پيدا مي کند؟ در دهه 70، اين دغدغه دانشمندان را بر آن داشت فيلترهايي طراحي کنند که خروجي آن به طور حتم آب سالم است. ناسا با همکاري مرکز تحقيقات اومپکوآ در اورگان موفق به ساخت نوعي فيلتر کارتريج شد که عمل تصفيه ذخاير آب شاتل ها را با يد انجام مي دهد.

اين فناوري اکنون در تصفيه آبي که براي آبياري گياهان سطح شهر استفاده مي شود، کاربرد دارد. اين فيلترها بويژه در مناطقي که مواد شيميايي موجب آلودگي منابع آب هاي زيرزميني شده است، بسيار موثرند. در سال هاي اخير، دانشمندان ناسا طراحي سيستم هايي را آغاز کرده اند که ادرار انسان را به آب آشاميدني تبديل مي کند. اين ايده چنان مورد توجه قرار گرفت که به نظر مي رسد اگر روزي سفر به مريخ ميسر شود، فضانوردان در تأمين آب آشاميدني با مشکلات کمتري مواجه خواهند بود.

10. سي سي دي

در تلسکوپ فضايي هابل تعداد زيادي حسگر فوق پيشرفته وجود دارد. از اين ميان، يک قطعه بخصوص با عنوان سي سي دي (Charge coupled devices) به حوزه تجهيزات پزشکي راه يافته است.

سي سي دي ها قادرند انرژي نور را راحت تر از ديگر روش ها به تصاوير ديجيتال تبديل کنند. سال 1997، ناسا يک سي سي دي فوق حساس براي هابل طراحي کرد که با جمع آوري جزئيات دقيق تر از ساختارها در کهکشان هاي دوردست، کيفيت تصاوير دريافتي را افزايش دهد.

سپس شرکت لوراد از اين ايده در طراحي يک روش نوين براي اسکن بيماران مشکوک به سرطان پستان بهره گرفت. اين روش به پزشکان اجازه مي دهد جزئيات دقيق تري از روند بيماري کسب کنند. بدون اين که نيازي به نمونه برداري باشد، سي سي دي تصويري واضح از اندام موردنظر در بدن ارائه مي دهد. در نتيجه، اين روش نه تنها هزينه هاي تشخيص و درمان را کاهش مي دهد بلکه بيمار را از اعمال جراحي نمونه برداري بي نياز مي کند.

امروزه از فناوري سي سي دي ها در دوربين هاي ديجيتال براي تشکيل و ثبت تصوير استفاده مي شود. به بيان ديگر بايد گفت اگر سي سي دي هاي به کار گرفته شده در تلسکوپ فضايي هابل نبودند، هنوز ما با دوربين هاي آنالوگ قديمي بايد عکاسي را تجربه مي کرديم و گوشي هاي تلفن همراهمان بدون دوربين مي ماند!