10 اختراع برتر ناسا

در ادامه ده مورد از این اختراعات را با یکدیگر مرور می‌کنیم.

1. فوم ضربه‌گیر

در اوایل دهه 60 چارلز یوست، مهندس هوانوردی سیستمی را طراحی کرد تا فرود بدون نقص ماژول فرماندهی آپولو و سرنشینان آن را تضمین کند. چهار سال بعد، مرکز تحقیقات آمس ناسا از این ایده در طراحی صندلی هواپیما بهره گرفت. دانشمندان قصد داشتند صندلی‌هایی طراحی کنند که هنگام سقوط احتمال نجات یافتن مسافران را با جذب انرژی ناشی از سقوط افزایش دهد. به این منظور، یوست نوعی فوم پلاستیکی طراحی کرد که قابلیت معجزه‌آسایی در انعطاف‌پذیری و جذب فشار اضافی وارد آمده داشت و می‌توانست دوباره به حالت اولیه برگردد. پژوهشگران دریافتند این نوع خاص از فوم پلاستیکی علاوه بر ایمنی، راحتی مسافران را در پروازهای طولانی افزایش می‌دهد.

سال 1967، یوست شرکت سیستم‌های دینامیکی را تاسیس کرد. فوم‌های تولیدی این شرکت با عنوان مموری فوم (Memory Foam) در مدت کوتاهی به طیف وسیعی از مصارف کاربردی راه یافت. در دهه‌های 70 و 80، تیم فوتبال دالاس کابویز از این فوم‌ها در ضربه‌گیرهایی که بازیکنان می‌پوشیدند، استفاده کرد. تولیدکنندگان کفش نیز این فوم‌ها را در ساخت کفی‌های فوق راحت به کار گرفتند. علاوه بر این از مموری فوم‌ها در ساخت تجهیزات بیمارستانی مانند تشک و صندلی‌های چرخدار استقبال شد تا زخم‌های بیماران بر اثر خوابیدن یا نشستن تشدید نشود. شرکتی در کلورادو نیز اکنون از این فوم‌ها نوعی قایق بادی تولید می‌کند که به علت خاصیت ضدغرق‌شدگی برای استفاده در پارک‌های بازی بسیار مناسب است. به همین ترتیب، یک شرکت دیگر در کنتاکی آمریکا این فوم‌ها را در ساخت زین اسب و پروتزهای درمانی برای حیوانات آسیب‌دیده به کار می‌برد.

2. پوشش‌های ضدخوردگی

تجهیزات کاوش‌های فضایی باید به گونه‌ای ساخته شود که در همه نوع شرایط از گرمای طاقت‌فرسا گرفته تا سرمای شدید کارایی خود را از دست ندهد. اسکلت‌های بزرگی که در اطراف سایت‌های پرتاب موشک نصب می‌شود، بر اثر ذرات معلق پراکنده در هوا ناشی از آب شور اقیانوس‌ها و نیز هوای مه‌آلود دچار خوردگی می‌شود. دهه 70، دانشمندان مرکز پرواز فضایی گادارد دریافتند پوشاندن این تجهیزات با یک لایه محافظتی حاوی گرد روی و پتاسیم سیلیکات، مانع خوردگی آنها می‌شود.

اوایل دهه 80، یک شرکت ساخت پوشش‌های معدنی با الهام گرفتن از این ایده موفق شد یک پوشش غیرسمی مبتنی بر آب بسازد و آن را سیلیکات روی آی‌سی 531 نامید. مواد به کار رفته در این پوشش بسرعت با فولاد ترکیب شده و در عرض 30 دقیقه به یک ماده سخت سرامیک مانند تبدیل می‌شود. اکنون این پوشش در ساخت پایه‌های پل‌ها، خطوط لوله، سکوهای نفتی، تجهیزات لنگرگاه‌ها، شناورها و حتی پوشش خارجی تانک‌ها کاربرد دارد. جالب است بدانید اواسط دهه 80، 852 لیتر از این ماده به مجسمه آزادی در نیویورک اضافه شد تا از تخریب زودهنگام این مجسمه نمادین جلوگیری شود.

3. نرم‌افزار آرتِریوویژن برای تشخیص بیماری‌های قلبی

از اواسط دهه 60، دانشمندان آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا قصد داشتند نرم‌افزاری طراحی کنند تا کیفیت تصاویری را که فضاپیماها از سیارات دور یا دیگر اجرام آسمانی می‌فرستند، افزایش دهد.

در سال‌های اخیر، دانشمندان پزشکی از نرم‌افزارهایی که ناسا برای تقویت تصاویر دریافتی به کار می‌برد، استفاده کردند تا گردش خون بیماران را با دقت بیشتری زیر نظر بگیرند.

این نرم‌افزارها به آنها امکان داد بیماری‌هایی نظیر تصلب شریان را راحت‌تر تشخیص دهند. تشخیص زودهنگام این بیماری از آن جهت حائز اهمیت است که بیمار به علت رسوب چربی در عروق خونی هر لحظه در معرض حملات قلبی و سکته قرار دارد. نسخه نهایی این نرم‌افزار آرتِریوویژن نام دارد که ترکیب آن با تجهیزات سونوگرافی در تشخیص بموقع بیماری‌های قلبی ـ عروقی موثر است. پزشکان معتقدند این فناوری بیماران زیادی را در همان مراحل اولیه از بیماری‌شان آگاه می‌کند و آنها می‌توانند بدون این که نیازی به دارو یا اعمال جراحی سنگین داشته باشند، فقط با ورزش و تغذیه صحیح بیماری خود را کنترل کنند.

4. حلزون مصنوعی گوش

اواخر دهه 70، آدام کیسیاه جِی آر روی پروژه شاتل فضایی در مرکز فضایی کندی کار می‌کرد. او که از مشکل شنوایی رنج می‌برد به نواقص سمعک‌های آنالوگ معمولی کاملا آگاه بود. این سمعک‌ها صدای ورودی به گوش را بدون هیچ وضوحی فقط تشدید می‌کردند.

کیسیاه برای حل این مشکل از پیشرفت‌های ناسا در زمینه سیستم‌های سنجش الکترونیک، مسافت‌سنجی و حسگرهای لرزش صدا الهام گرفت و موفق شد سمعک جدیدی بسازد که با تولید پالس‌های دیجیتال و تحریک پایانه‌های عصبی شنوایی موجب انتقال سیگنال‌ها به مغز می‌شود.

او این ایده را توسط شرکت خصوصی بایواِستیم به مرحله تولید رساند و از آن زمان تاکنون طبق گزارش وزارت غذا و داروی ایالات متحده 219 هزار بیمار این حلزون‌های مصنوعی گوش را دریافت کرده‌اند. این ابزار قادر است موهبت شنوایی را به بیمارانی که از ابتدای تولد ناشنوا هستند برگرداند. این ابزار همچنین در بیمارانی که عصب شنوایی آنها هنوز تحریک پذیر است، اما به علت ضربات شدید روحی - روانی یا بیماری شنوایی خود را از دست داده‌اند، کاربرد دارد.

5. عدسی‌های ضدخش

شاید باور نکنید اما در گذشته عدسی عینک‌ها از شیشه ساخته می‌شد. عدسی‌های شیشه‌ای نه تنها سنگین بودند بلکه هر لحظه امکان داشت بر اثر تصادف یا هر گونه ضربات مستقیم در چشم فرد به هزار تکه تبدیل شوند. به همین علت در سال 1972، وزارت غذا و داروی ایالات متحده استفاده از عدسی‌های شیشه‌ای را در ساخت عینک‌های آفتابی و طبی ممنوع اعلام کرد. از آن زمان تاکنون سازندگان عدسی به عدسی‌های پلاستیکی بادوام‌تر روی آورده‌اند.

دید بهتر و جذب بیشتر نور ماورای بنفش از جمله مزایای عدسی‌های پلاستیکی است. اما هنوز یک مشکل اساسی وجود کرد: عدسی‌های پلاستیکی براحتی خش می‌افتادند. اینجا بود که تِد ویدِوِن، دانشمند ناسا در مرکز تحقیقات آمِس وارد عمل شد. او در آن زمان روی سیستم تصفیه آب برای فضاپیماها کار می‌کرد و متوجه شد اگر یکی از فیلترها را با یک لایه نازک پلاستیک با دستگاه تخلیه الکتریکی بخارات آلی بپوشاند، نوعی پوشش سخت و مقاوم به دست خواهد آمد. ناسا از این ایده در ساخت تجهیزات هوانوردی ضدسایش بهره گرفت. سال 1983، شرکت سازنده عینک‌های آفتابی فاستِر گِرَنت، این پوشش‌های ضدخش را تجاری کرد تا جایی که امروزه بیشتر عینک‌هایی که در ایالات متحده به فروش می‌رسد مجهز به عدسی‌های پلاستیکی است که ده برابر عدسی‌های قدیمی بادوام‌ترند.

6. امولسیون آهن صفر ظرفیتی

بعد از هر بار ارسال شاتل به فضا، مقداری سوخت و زباله‌های شیمیایی در محل سکوی پرتاب و اطراف آن باقی می‌ماند. این بقایا حاوی تری کلرواتیلن است که تجزیه طبیعی آن در زمین مدت زیادی طول می‌کشد و برای سلامت مضر است. تا پیش از اواسط دهه 70، ناسا این زباله‌ها را مدفون می‌کرد به این امید که در خاک تجزیه شود، حال آن که تجزیه تری کلرواتیلن به این سادگی‌ها اتفاق نمی‌افتد. اما خیلی زود دانشمندان ناسا دریافتند که چگونه باید زمین را از این مواد پاکسازی کرد. ژاکلین کواین و کاتلین بروکس محلولی ابداع کردند که به کمک آن تری کلرواتیلن به مواد جانبی غیرسمی تبدیل می‌شود و هیچ ضرری برای محیط‌زیست ندارد. این محلول غلیظ که امولسیون آهن صفر ظرفیتی نام دارد، قابل تزریق به آب‌های زیرزمینی است تا اثرات زیانبار مواد شیمیایی سمی که بهداشت محیط‌زیست را تهدید می‌کند، خنثی شود. این فناوری بسرعت به بازارهای تجاری راه یافت و اکنون صنعتگران با خرید این محلول می‌توانند زباله‌های شیمیایی سمی ناشی از تولیدات کارخانه‌ای را پاکسازی کنند.

7. پمپ انسولین

شاید از خودتان بپرسید که ناسا و دیابت چه ربطی به هم دارند؟ از آنجا که سفر به اعماق فضا سلامت فضانوردان را تحت تاثیر قرار می‌دهد، دانشمندان ناسا ناگزیر شدند نوعی سیستم نظارتی طراحی کنند که علائم حیاتی فضانوردان را کنترل کند. سپس مشابه این سیستم‌های نظارتی به کمک بیماران مبتلا به دیابت نوع یک آمد. در نتیجه تحقیقات مرکز پرواز فضایی گادارد، دانشمندان پزشکی موفق به ساخت نوعی ابزار کاشتنی شدند که سطح قند خون بیمار را کنترل می‌کند و در صورت لزوم با ارسال سیگنال موجب آزاد شدن انسولین می‌شود. این فناوری اکنون با عنوان پمپ انسولین شناخته می‌شود و از اواخر دهه 80 در خدمت کنترل وضعیت بیماران دیابتی است.

گفتنی است پمپ انسولین با نمونه‌های پیشین فرق دارد. پیشتر، ابزارهای توزیع‌کننده انسولین براساس نیاز بیمار به صورت دستی برنامه‌دهی می‌شد. پمپ انسولین همچنین بیماران دیابتی را از تزریق روزانه انسولین بی‌نیاز کرده است.

8. قیچی‌های امداد و نجات

بعد از این‌که شاتل فضایی ناسا اتمسفر زمین را به مقصد اعماق فضا ترک می‌کند، بوسترها از شاتل جدا می‌شود. آنچه جداسازی بدون نقص بوسترها از شاتل را فراهم می‌کند، الهام‌بخش طراحی و ساخت ابزارهای نجات‌بخش برای ساکنان زمین شد.

سال 1994، ناسا موفق شد با همکاری شرکت فناوری‌های شییر نوعی ابزار برش تولید کند که در امداد و نجات و مواقع اورژانسی کارایی دارد. این قیچی ارزان‌تر، سبک‌تر و کم‌صداتر از نمونه‌های پیشین آن است و به همین علت موجب کاهش استرس وارد آمده بر قربانیان و همین‌طور امدادگران می‌شود.

برخلاف انواع هیدرولیک، انرژی مصرفی این ابزار از نوعی واکنش آتش‌زا حاصل می‌شود که در داخل کارتریج اتفاق می‌افتد. این دقیقا همان ایده‌ای است که در مقیاس بزرگ‌تر موجب جداسازی بوسترها از شاتل می‌شود. قیچی‌های امداد و نجات از زمان اختراع تاکنون در عملیات جستجو و امدادرسانی جان قربانیان بسیاری را که در زیر آوارگیر افتاده بودند، نجات داده‌اند.

9. فیلترهای آب

فضانوردان فرسنگ‌ها بالاتر از سطح زمین مشغول کارند؛ با این حال همچنان به نیازهای ضروری زندگی زمینی نظیر آب سالم نیازمندند. اما پرسش این است که ناسا چگونه از سلامت آبی که فضانوردان می‌نوشند اطمینان پیدا می‌کند؟ در دهه 70، این دغدغه دانشمندان را بر آن داشت فیلترهایی طراحی کنند که خروجی آن به‌طور حتم آب سالم است. ناسا با همکاری مرکز تحقیقات اومپکوآ در اورگان موفق به ساخت نوعی فیلتر کارتریج شد که عمل تصفیه ذخایر آب شاتل‌ها را با ید انجام می‌دهد. این فناوری اکنون در تصفیه آبی که برای آبیاری گیاهان سطح شهر استفاده می‌شود، کاربرد دارد. این فیلترها بویژه در مناطقی که مواد شیمیایی موجب آلودگی منابع آب‌های زیرزمینی شده است، بسیار موثرند. در سال‌های اخیر، دانشمندان ناسا طراحی سیستم‌هایی را آغاز کرده‌اند که ادرار انسان را به آب آشامیدنی تبدیل می‌کند. این ایده چنان مورد توجه قرار گرفت که به نظر می‌رسد اگر روزی سفر به مریخ میسر شود، فضانوردان در تأمین آب آشامیدنی با مشکلات کمتری مواجه خواهند بود.

10. سی‌سی‌دی

در تلسکوپ فضایی هابل تعداد زیادی حسگر فوق پیشرفته وجود دارد. از این میان، یک قطعه بخصوص با عنوان سی‌سی‌دی (Charge‌ coupled devices) به حوزه تجهیزات پزشکی راه‌یافته است.

سی‌سی‌دی‌ها قادرند انرژی نور را راحت‌تر از دیگر روش‌ها به تصاویر دیجیتال تبدیل کنند. سال 1997، ناسا یک سی‌سی‌دی فوق‌حساس برای هابل طراحی کرد که با جمع‌آوری جزئیات دقیق‌تر از ساختارها در کهکشان‌های دوردست، کیفیت تصاویر دریافتی را افزایش دهد.

سپس شرکت لوراد از این ایده در طراحی یک روش نوین برای اسکن بیماران مشکوک به سرطان پستان بهره گرفت. این روش به پزشکان اجازه می‌دهد جزئیات دقیق‌تری از روند بیماری کسب کنند. بدون این‌که نیازی به نمونه‌برداری باشد، سی‌سی‌دی تصویری واضح از اندام موردنظر در بدن ارائه می‌دهد. در نتیجه، این روش نه‌تنها هزینه‌های تشخیص و درمان را کاهش می‌دهد بلکه بیمار را از اعمال جراحی نمونه‌برداری بی‌نیاز می‌کند.

امروزه از فناوری سی‌سی‌دی‌ها در دوربین‌های دیجیتال برای تشکیل و ثبت تصویر استفاده می‌شود. به بیان دیگر باید گفت اگر سی‌سی‌دی‌های به‌کار گرفته شده در تلسکوپ فضایی هابل نبودند، هنوز ما با دوربین‌های آنالوگ قدیمی باید عکاسی را تجربه می‌کردیم و گوشی‌های تلفن همراهمان بدون دوربین می‌ماند!

منبع: Howstuffworks

مترجم: صدف دژآلود

جام‌جم