Buzz Aldrin rozstawia przyrząd badawczy PSE, źródło: NASA

Od misji Apollo 11, pierwszej wyprawy człowieka na Księżyc, minęło już 50 lat (1969-2019). Obrazy astronautów pokonujących skokami szare pustkowie zachwycają wielu z nas. U innych spotykają się jednak ze sceptycyzmem wobec przeznaczania tak ogromnych pieniędzy na załogowe loty kosmiczne. Było tak kiedyś, jest i teraz. W związku z tak ważną rocznicą warto przypomnieć, że z tej eksploracji czerpiemy wiele korzyści – my, ja i ty, także tu, na Ziemi. Niech najsłynniejszy program kosmiczny w historii – program Apollo – będzie tego przykładem

Więcej niż kamienie

Gil Scott-Heron, amerykański muzyk, prekursor rapu, w poemacie „Whitey on the Moon” ukazał trudną sytuację życiową swoich czarnoskórych rodaków w kontraście do kosztownego programu Apollo. Brakuje pieniędzy na rachunki, opłacenie wody, leki dla młodszej siostry po ugryzieniu szczura, a biali lecą na Księżyc. Scott-Heron pyta, co z tej wyprawy mają zwykli ludzie? Czy na to poszły ich wszystkie ciężko zapracowane pieniądze?

I są to słuszne pytania, bo koszt przedsięwzięcia był dla całego społeczeństwa bardzo wysoki. Co prawda opinia publiczna wsparła wypełnienie księżycowej obietnicy prezydenta Johna F. Kennedy’ego, ale nie wszystkich to ucieszyło – tak, jak nie wszystkich podobne wydatki cieszą dziś. NASA, polegająca na funduszach federalnych, jest tego aż nazbyt świadoma. Agencja wie, że ogólnodostępna wiedza o osiągnięciach dokonanych w ramach eksploracji kosmosu może zjednać jej opinię publiczną.

W tym celu powstał Spinoff, czyli portal NASA dedykowany edukacji na temat osiągnięć oraz rozwiązań, które znalazły zastosowanie poza kosmosem, w bardziej przyziemnych sytuacjach. Korzystamy z nich często nawet o tym nie wiedząc. Każdy z amerykańskich programów kosmicznych wpłynął w jakiś pozytywny sposób na nasze życie. Spójrzmy jak wykorzystane w niej technologie przydały się bliżej Ziemi.

Wydajne filtry wody

Słodka woda jest najbardziej wartościowym surowcem na świecie, a tym bardziej poza nim. Szczególnie dla astronautów. NASA wraz z firmą Garrett Corporation podjęły się na początku lat 60 opracowania małego, lekkiego i wydajnego filtra wody, który zmieściłby się na statku Apollo. Musiał on być także energooszczędny i nie wymagać stałej uwagi załogi.

W ten sposób stworzono filtr o wymiarach paczki do papierosów, ważący ledwo 300 gram i nie wymagający użycia chloru. Jego działanie opiera się na dozowaniu jonów srebra, które zabiją obecne w wodzie bakterie. Firma Carefree Clearwater uzyskała zgodę NASA na produkcję komercyjnej wersji filtra, które są używane po dziś dzień w basenach, fontannach, szpitalach czy w procesach produkcji.

Filtr wody Carefree Clearwater, źródło: NASA

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Łatwa do przygotowania żywność

Wyprawa na Księżyc zajmuje 4 dni w jedną stronę i tyle samo na powrót. Dla jednej osoby są to w sumie 24 posiłki. Trzyosobowa załoga misji Apollo musiała więc zabrać na pokład swojego niewielkiego statku odpowiednią ilość pożywienia. Te nie mogło ważyć zbyt wiele, zajmować dużo miejsca, a jednocześnie musiało być proste w przygotowaniu i dostarczać wszystkie potrzebne dla organizmu składniki. Idealnym rozwiązaniem okazała się liofilizacja żywności.

Metoda ta polega na suszeniu po zamrożeniu z zastosowaniem obniżonego ciśnienia, a czego efektem jest usunięcie z żywności nawet 96% wody. Wystarczyło potem dodać jej odrobinę do tak zakonserwowanego posiłku, aby był on gotowy do spożycia. Z żywności liofilizowanej dalej korzysta się w lotach kosmicznych, ale znalazła ona też swoją drogę do rąk zwykłych konsumentów jako „Easy Meal” – dzięki współpracy NASA z firmą Oregon Freeze Dry Foods.

Żywność Easy Meal, źródło: NASA

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Specjalistyczne kombinezony i maski

Astronauci programu Apollo wybierający się na Księżyc potrzebowali kombinezonów, które zagwarantują im ochronę przed trudnymi warunkami panującymi w kosmosie, takimi jak próżnia, skrajne temperatury, promieniowanie czy uderzenia mikroskopijnych obiektów. Kontrakt na ich zaprojektowanie NASA powierzyła firmie ILC Dover. W wyniku tej współpracy powstała zbroja, której nie powstydziłby się Iron Man.

Kombinezon wyposażony został w system cyrkulacji powietrza, regulacji temperatury wewnątrz, a jego montaż pozwalał na pracę w komfortowych warunkach. Firma wykorzystała następnie te rozwiązania do opracowania wielu spinoffów, jak stroje dla pracowników elektrowni jądrowych, portów, kierowców wyścigowych, masek ochronnych, w tym przeciwgazowej M40, która po tylu latach dalej służy amerykańskiej armii.

Kombinezon A7L wykorzystywany podczas misji Apollo i Skylab, źródło: Wikipedia

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Powłoki chroniące metale

Statki mknące przez przestrzeń kosmiczną muszą być przygotowane na trudne warunki przestrzeni kosmicznej. Firma General Magnaplate Corporation odkryła w ramach usług realizowanych dla NASA, że dotychczas stosowane konwencjonalne smary nie nadają się do zabezpieczenia elementów pojazdów misji Apollo. Wystawione na działanie próżni odgazowywałyby się lub zagotowywały, pozostawiając metal niechroniony.

Szukając rozwiązania, General Magnaplate Corporation udało się opracować kilka efektywnych technik łączenia smaru z używanym w statkach Apollo tytanem i magnezem. Powstałe w ten sposób powłoki zwiększyły twardość chronionej powierzchni i poprawiły jej odporność korozję oraz zużycie. Poza kosmosem powłoki Magnaplate chronią maszyny produkujące masowo produkty domowego użytku, żywność, leki i praktycznie wszystko inne, z czego korzystamy.

Metalowe części pokryte powłoką Magnaplate

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Koce termiczne i izolacja

Astronauci, statki i sondy — to wszystko musiało być odpowiednio zabezpieczone przed wysokimi temperaturami. Osłona izolacyjna wykonana na potrzeby NASA przez oddział National Metallizing Division firmy Standard Packaging Corporation to bez najmniejszej wątpliwości najbardziej wszechstronnych spinoff programu Apollo. Z koców termicznych korzystają wszyscy, żołnierze, sportowcy, seniorzy, dzieci czy służby ratunkowe. Każdy z nas ma zapewne jeden w domu. Izolacji używa się także w odzieży izotermicznej, opakowaniach na żywność i przy zabezpieczaniu budynków.

Materiał izolacyjny opracowany przez NASA wraz z National Metallizing Division to mocna, plastikowa, metalizowana próżniowo folia z wysoce wydajną, odbijającą podczerwień powłoką aluminiową. Metalizacja to proces, w ramach którego osadza się cienką warstwę ciała stałego z fazy gazowej na danym podłożu, tak zwane naparowywanie. Stąd bierze się właśnie połysk foli. Mimo tego, że jest ona niesamowicie lekka i sprawia wrażenie kruchej, ochroniła statki misji Apollo mknące przez kosmos oraz lądowniki, które wylądowały następnie na powierzchni Księżyca.

Biegacze okrywający się kocami termicznymi po maratonie, źródło: livestrong.com

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Uproszczona dializa nerek

Na potrzeby długich załogowych wypraw na Księżyc NASA opracowało chemiczny proces, który pozwala oczyszczać zużyte płyny z toksycznych odpadów. Wykorzystany został on przy budowie nowoczesnej maszyny do dializy nerek, która oszczędza energię i eliminuje potrzebę stałego dostępu do źródła wody. Zapewnia ona też pacjentom więcej swobody.

Maszyna REDY została wypuszczona na rynek w 1973 roku przez firmę CCI Life Systems i była dostępna do około połowy lat 90. Obecnie trwają prace nad wprowadzeniem na rynek jej unowocześnionej wersji. W 2007 roku wypuszczono prototyp maszyny opartej na koncepcji REDY, a jednocześnie eliminującej niektóre z jej wad o nazwie Allient.

Pacjent podczas dializy z użyciem maszyny REDY, źródlo: NASA

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Żaroodporne materiały

Astronauta w kosmosie narażony jest na skrajne temperatury. Sięgają one zarówno najzimniejszego, jak i tego najgorętszego krańca skali. NASA od początku lat 60 poszukiwała materiału, który nada się do użycia w statkach Gemini, Apollo i kombinezonach astronautów. Temperatury które powinien znosić wahają się od -270 stopni do ponad 1200 stopni Celsjusza. Potrzeba stała się bardziej nagląca po tym, kiedy w tragicznym pożarze kapsuły Apollo 1 zginęła jej cała załoga. Wtedy też agencja sięgnęła po materiał, z którym już wcześniej miała styczność – włókna polibenzimidazolowe PBI.

Agencja już wcześniej wspierała rozwój tego syntetycznego włókna, które ma bardzo wysoką temperaturę rozkładu i nie wykazuje punktu topnienia. Firma Celanese Corporation na zlecenie NASA opracowała wysoce odporną na gorąco i płomienie tkaninę PBI. W 1978 roku wykorzystano ją do zabezpieczenia sprzętu w straży pożarnej, a niedługo potem trafiła do komercyjnej produkcji. Materiał ten okazał się tak wartościowy i ważny w ratowaniu życia, że jego twórca, dr. Carl Marvel otrzymał od prezydenta Reagan Narodowy Medal Nauki.

Tkanina PBI z kosmicznych kombinezonów trafiła do powszechnego użycia tam, gdzie z płomieniami walczy się na co dzień, źródło: NASA

Przeczytaj więcej o tym spinoffie tutaj.

Powyżej wymienione zostały jedynie wybrane spinoffy programu Apollo, jest ich oczywiście więcej. Cały amerykański program kosmiczny, ale też radziecki, europejski i programy innych państw, obfitują w wiele rozwiązań i technologii, które są teraz obecne w naszym codziennym życiu, choć często nie zdajemy sobie z tego sprawy. Czy warto więc inwestować w eksplorację kosmosu? Tak! Efekty widoczne są nie tylko w kosmosie, ale także na Ziemi.