Naukowe "lifehacki", które mogą ułatwić życie (nie tylko) w kosmosie

Inspiracją do przygotowania tego zestawienia stało się gorączkowe wyczekiwanie na premierę "Projektu Hail Mary", który wejdzie na ekrany kin 20 marca. To produkcja z Ryanem Goslingiem w roli głównej oparta na bestsellerowej powieści Andy’ego Weira (autora pierwowzoru oscarowego "Marsjanina"). Opowiada historię naukowca, który budzi się na statku kosmicznym, nie pamiętając kim jest, ani jak się tam znalazł. Szybko okazuje się, że tylko dzięki swojej genialnej intuicji i prawom fizyki może ocalić ludzkość przed zagładą. Żeby jednak wprowadzić nas wszystkich w odpowiedni - kosmiczny klimat, zanim zobaczymy, jak hollywoodzki gwiazdor radzi sobie z międzygwiezdnymi problemami, sprawdźmy, ile kosmicznej nauki otacza nas każdego dnia.

Chyba każdy z nas przeżył tę traumę, kiedy rozładowały się baterie w pilocie, w szufladzie leży pełno "paluszków", ale nie wiadomo, które z nich nadają się jeszcze do użytku. Z pomocą przychodzi chemia i procesy zachodzące wewnątrz baterii. Ich wnętrze zawiera żel z cynkiem, który ma konsystencję gęstej pasty. Kiedy bateria jest nowa lub tylko lekko zużyta, żel pochłania energię. W miarę zużywania żel utlenia się i zamienia w ciało stałe.

Co to oznacza w praktyce? Jeżeli upuścisz baterię z wysokości kilku centymetrów, w pozycji minusem do dołu, są dwa scenariusze – albo pozostanie w miejscu lub przewróci się, co oznacza, że powinna być pełna, albo odbije się od powierzchni i wtedy nadaje się tylko do utylizacji. Warto wiedzieć, że trick ten stosuje się tylko w przypadku baterii alkalicznych. Dlaczego tak to działa? Żel pochłania energię, dlatego świeża bateria nie będzie odbijać się od podłoża.

Jednym z głównych elementów każdego szanującego się robota sprzątającego jest czujnik LiDAR. To technologia pomiaru odległości i tworzenia trójwymiarowych modeli otoczenia za pomocą wiązek lasera. Choć NASA nie wymyśliła samej technologii, to przyczyniła się do jej intensywnego rozwoju. Pierwsze próby wykorzystania światła do badania atmosfery sięgają lat 30. ubiegłego wieku, kiedy irlandzki fizyk Edward Hutchinson Synge zasugerował, by użyć reflektorów do badania atmosfery.

Prawdziwym przełomem było wynalezienie lasera w 1960 r. Już rok później firma Hughes Aircraft Company stworzyła protoplastę technologii LiDAR. Amerykańska armia i NASA szybko zainteresowały się tą technologią. Najbardziej znanym wczesnym zastosowaniem było użycie LiDAR do mapowania powierzchni księżyca podczas misji Apollo 15 w 1971 r. Obecnie laserowe czujniki można znaleźć m.in. w robotach sprzątających i samochodach. Niektóre odkurzacze są w stanie rozpoznać prawie 300 różnych typów przeszkód dzięki połączeniu LiDAR z innymi czujnikami oraz modułami sztucznej inteligencji.

Jeżeli zajrzysz do pierwszego lepszego sklepu z meblami lub akcesoriami do sypialni, od razu w oczy rzucają się poduszki i materace z pianki memory foam. Pod tą nazwą kryje się poliuretan o zwiększonej gęstości. Pod wpływem ciepła i nacisku ciała pianka staje się plastyczna i dopasowuje do kształtu sylwetki, redukując punkty nacisku. W przypadku materacy pozwala to na równomierne podparcie kręgosłupa przy jednoczesnym odciążeniu mięśni i stawów.

Materiał został opracowany przez NASA w 1966 r., a jego głównym twórcą jest Charles Yost – inżynier lotniczy, który współpracował z centrum badawczym Ames Research Center. Celem opracowania pianki była poprawa amortyzacji podczas startów i lądowań samolotów, by chronić pilotów i pasażerów przed przeciążeniami. Pierwsze materace z pianki memory foam trafiły do sklepów dopiero w latach 90. ubiegłego stulecia.

Jak jeszcze można wykorzystać piankę memory foam? Możesz użyć jej, kiedy chcesz kupić... siodełko rowerowe. Jednym z kluczowych parametrów doboru rozmiaru siodła jest rozstaw guzów kulszowych. Jak go zmierzyć? Jeżeli masz piankę memory foam, to wystarczy na chwilę na niej usiąść w pozycji zbliżonej do tej na rowerze, a po wstaniu przyłożyć miarkę i zmierzyć odległość pomiędzy środkami wgłębień. Co prawda pomiar ten jest obarczony błędem rzędu ok. 5 mm względem profesjonalnego bike fittingu, ale odznacza się wysoką skutecznością.

Obecnie nie wyobrażamy sobie treningów, wycieczek w góry i innych aktywności bez odzieży termoaktywnej. Jej powstanie pośrednio zawdzięczamy właśnie NASA. W ramach programów badawczych szukano materiałów, które mają właściwości termoregulacyjne i pomogą w stabilizacji temperatury w rękawicach i skafandrach. Na bazie tych badań powstała koncepcja użycia materiałów zmiennofazowych (PCM), które są osadzane w powłokach lub włóknach jako mikrokapsułki.

Jak to działa? Gdy temperatura skóry rośnie, PCM topnieje i pochłania nadmiar energii cieplnej, obniżając temperaturę ciała. Jeżeli jednak temperatura spada, PCM krzepnie i oddaje zmagazynowane ciepło. Materiał stabilizuje temperaturę, magazynuje energię i reaguje na zmiany ciepła. NASA rozpoczęła swoje badania jeszcze w latach 60. XX w., ale komercyjne produkty pojawiły się dopiero 3 dekady później.

Jednym z podstawowych elementów wyposażenia każdego zespołu ratowniczego są koce termiczne. Często używają ich również profesjonalni sportowcy, uczestnicy wypraw górskich i inni. To cienka folia z tworzywa sztucznego pokryta warstwą aluminium. Działa przez odbicie promieniowania cieplnego emitowanego przez ciało i zapobiega szybkiemu wyziębieniu organizmu. Stanowi też ochronę przed wiatrem. Choć NASA nie wymyśliła tego materiału, to szeroko wykorzystywała metalizowane folie jako element izolacji termicznej w statkach kosmicznych. Później technologia trafiła do zastosowań cywilnych.

Co zrobić, jeżeli chce się pić kranówkę lub uniknąć zakamienienia ulubionego ekspresu do kawy? Oczywiście najlepiej użyć filtra do wody. Choć nie jest to wynalazek opracowany przez NASA, to jednak agencja inwestowała w zaawansowane filtry węglowe, systemy odzysku wody i inne rozwiązania, które sprawiły, że systemy filtracji znacząco się rozwinęły. Program kosmiczny przyspieszył zwiększył ich wydajność i niezawodność, a także przyczynił się do miniaturyzacji. Dlatego teraz filtr mieszczący się w dłoni jest w stanie zapewnić wydajność na poziomie nawet do 150 litrów wody.

W latach 80. ubiegłego wieku należące do NASA Jet Propulsion Laboratory opracowało technologię czujników podczerwieni do pomiaru temperatury gwiazd i planet, a także do monitorowania satelitów. Niecałą dekadę później laboratorium podjęło współpracę z producentem sprzętu medycznego, by wykorzystać te czujniki do stworzenia medycznego termometru, który umożliwia szybki pomiar temperatury błony bębenkowej. Tak oto w 1991 r. na rynek trafił pierwszy bezkontaktowy termometr douszny.

Które z tych rozwiązań wykorzystał Ryan Gosling, ratując świat w filmie "Projekt Hail Mary"? Tego dowiesz się już od 20 marca, doświadczając epickiej kosmicznej podróży w kinach. Zapewniamy, że ta zabawna, ekscytująca i wzruszająca historia dostarczy dużo więcej ciekawych teorii ze świata fizyki i chemii.