Wyścig kosmiczny. Współzawodnictwo ZSRR i Stanów Zjednoczonych obejmujące umownie lata 1957 – 1975 przyniósł ludzkości więcej, niż mogłoby się z pozoru wydawać. Obecnie fundusze na rozwój podróży kosmicznych są obcinane, a eksploracja kosmosu krytykowana przez znaczną część społeczeństwa jako „bezcelowa”. Być może podejście wielu osób zmieniłoby się, gdyby wzrosła świadomość społeczna dotycząca tego, jak wiele odkryć zawdzięczamy programom kosmicznym.
20 lipca 1969 roku członek załogi Apollo 11, Neil Armstrong, jako pierwszy człowiek stanął na Księżycu. Powiedział wtedy: „To jeden mały krok dla człowieka, ale wielki skok dla ludzkości”. Nieżyjący już amerykański astronauta nie mylił się.
W 50. rocznicę tego wyjątkowego wydarzenia przedstawiamy Wam najważniejsze innowacje i technologie, które nie powstałyby lub nie zostałyby udoskonalone, gdyby ludzkość nie zapragnęła sięgnąć gwiazd.
1. Coraz lepsze rakiety
4 października 1957 roku Związek Radziecki wystrzelił w kosmos pierwszego satelitę. Sputnik 1 został wyniesiony na orbitę ziemską dzięki udoskonalonej technologii przejętej pierwotnie od Niemiec, którzy w trakcie II Wojny Światowej siali postrach za pomocą swoich rakiet V-2.
Na przestrzeni kolejnych lat technologię rakiet błyskawicznie ulepszano. Łuna 1 była pierwszym pojazdem kosmicznym, który wydostał się poza pole grawitacyjne Ziemi (nadano mu drugą prędkość kosmiczną). Dane zebrane przez sondę pozwoliły m.in. wykryć brak pola magnetycznego Księżyca i obecność wiatru słonecznego w przestrzeni międzyplanetarnej.
Rakieta Wostok 1 była w stanie wynieść w przestrzeń kosmiczną pierwszego człowieka. Juri Gagarin dokonał tego 12 kwietnia 1961. Niedługo potem, bo 10 lipca 1962 roku na orbitę wyniesiono pierwszego komercyjnego satelitę telewizyjnego o nazwie Telstar.
Lądowanie w 1969 roku nie byłoby możliwe, gdyby nie odpowiedni udźwig trzystopniowej rakiety Saturn V. Na przekroczenie drugiej prędkości kosmicznej zużyto 2800 ton paliwa rakietowego, które palone było w tempie 12.9 tony na sekundę. NASA musiała zbudować aż 15 rakiet, zanim stworzyła właściwą.
Ludzkości nigdy już nie udało się zbudować rakiety dysponującej tak wielką mocą. Budowa Saturna V pochłonęła 185 milionów dolarów, co w przeliczeniu na dzisiejszą wartość pieniądza daje 1 miliard dolarów. Obecnie, start rakiety Falcon Heavy generuje koszt ok. 90 milionów dolarów. Na pokładzie rakiet regularnie wynosi się obecnie na orbitę różnego rodzaju satelity oraz zaopatrzenie dla astronautów przebywających na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
2. Satelity
Aby dolecieć na Księżyc potrzebna była naprawdę potężna rakieta. Dzięki tym dążeniom ludzkość zbudowała wcześniej pojazdy, które były w stanie wynosić znaczące ciężary na wysokość 36440 kilometrów ponad powierzchnię Ziemi. To właśnie na tej wysokości, na orbicie geostacjonarnej, znajdują się m.in. VSAT, INMARSAT i satelity dostarczające kanały telewizyjne. Dla porównania, Sputnik 1 wyniesiono na wysokość zaledwie 938 kilometrów.
Na początku roku 2019 na orbicie Ziemi znajdowało się 4987 satelitów. Spośród nich 773 to satelity komunikacyjne, a 768 – obserwacyjne. W samym tylko 2018 roku aż 382 razy korzystano z rakiet, by wynosić nowe satelity na orbitę.
3. Miniaturyzacja… wszystkiego
Z pewnością nie raz widzieliście zdjęcia pierwszych komputerów. Te zajmowały swojego czasu nawet kilka pomieszczeń, a ich moc obliczeniowa pozostawiała wiele do życzenia. Jak zapewne się domyślacie, na pokładach rakiet mieściło się stosunkowo niewiele. Ograniczeniem była również masa przedmiotów. Ta nie mogła być zbyt duża ze względu na konieczność nadania rakiecie odpowiedniej prędkości.
Szacuje się, że od początku lat 40′ XX wieku do schyłku lat 60′ XX wieku wagę i pobór energii sprzętu elektronicznego zredukowano… kilkusetkrotnie! Słynny ENIAC ważył ok. 27 ton i pobierał 140 kilowatów mocy. Komputer pokładowy w programie Apollo ważył niecałe 32 kilogramy i pobierał 70 watów mocy.
Moc obliczeniowa UNIVAC I z 1951 roku wynosiła 1905 instrukcji na sekundę. System nawigacyjny rakiety Saturn V z 1969 roku przetwarzał 12 190 instrukcji na sekundę.
Czy muszę wspominać, że nowoczesny smartfon przetwarza instrukcję 120 milionów razy szybciej, niż komputer, który pozwolił oderwać się od Ziemi misji Apollo 11?
4. Nowoczesne buty sportowe
Poważnie. Buty używane przez astronautów na Księżycu były tworzone pod bardzo wyśrubowane wymagania. Buty musiały być lekkie, odporne na ścieranie i zapewniać komfort stąpania po kamienistym podłożu. Ponadto, musiały świetnie amortyzować stąpanie po ziemi i być od wewnątrz odpowiednio przewiewne. Na te potrzeby stworzono m.in. elastyczną piankę poliuretanową, z której korzysta się dziś do tworzenia podeszw butów biegowych. Taka pianka ma dziś znacznie więcej zastosowań.
5. Aparaty tlenowe dla strażaków
Aby umożliwić astronautom oddychanie na Księżycu i w przestrzeni kosmicznej należało zminiaturyzować maski tlenowe. Zyskali na tym strażacy z całego świata, którzy wcześniej nosi wielką, nieporęczną aparaturę. Nowoczesne aparaty tlenowe zawdzięczamy badaniom zleconym przez NASA dziesiątki lat temu.
6. Szkła odporne na zarysowania
Hełmy astronautów wykonane musiały być z materiału, który zapewniał im będzie doskonałą widoczność, ale zarazem będzie odporny na zarysowania oraz uszkodzenia mechaniczne, które mogłyby prowadzić do ich rozszczelnienia. Doskonalenie tej technologii pozwoliło udoskonalić szkła w cywilnych okularach, które stały się odporne na upadki, ale zaczęły wykazywać się także zwiększoną odpornością na zarysowania.
7. Systemy komunikacyjne
Ogromnym wyzwaniem dla NASA było zapewnienie jak najlepszej komunikacji z przebywającymi w kosmosie astronautami i pojazdami. Sygnał w trakcie rozmów musiał być możliwie jak najbardziej wyraźny i pozbawiony zakłóceń. Również instrukcje wysyłane do instrumentów pokładowych musiały być dostarczane „na czas” oraz bez ryzyka tego, że któraś z nich do komputera najzwyczajniej w świecie nie dotrze. Dzięki temu rozwinięto nie tylko technologię satelitów komunikacyjnych, ale poprawiono także infrastrukturę naziemną. Dzięki temu dziś korzystamy z systemów lokalizacji satelitarnej, telefonów komórkowych, internetu satelitarnego i wielu innych.
8. Niepalne polimery
Po tragicznym pożarze, który miał miejsce w kapsule Apollo 1, astronauci zaczęli bać się o swoje zdrowie. Naukowcy musieli opracować tworzywa, które byłyby odporne na ogień. Astronautom zaczęto szyć skafandry z niepalnych tkanin polimerowych, które były odporne na działanie niebezpiecznego żywiołu. Takie niepalne polimery stosuje się dziś w wielu budynkach, które muszą spełniać wyśrubowane normy bezpieczeństwa pożarowego. Korzystają z nich również m.in. kierowcy Formuły 1 w swoich kombinezonach.
9. Narzędzia akumulatorowe
Ciekawe ilu majsterkowiczów zdaje sobie sprawę z tego, że ich ulubione elektryczne narzędzia bezprzewodowe (choćby wiertarki) nigdy by nie powstały, gdyby nie program kosmiczny. NASA wiedziała, że ciągnięcie za sobą przez astronautów kabli zasilających nie zawsze będzie praktyczne i… bezpieczne. Szybko stworzono wyposażone we własne zasilanie akumulatorowe latarki i inne drobne urządzenia.
10. Filtry wody
Nie w każdym rejonie świata ludzkość ma dziś luksus korzystania z czystej wody. Pozwalające ją oczyszczać nowoczesne filtry węglowe z jonami srebra to efekt dążeń NASA do zapewnienia pojazdom kosmicznym jak najlepszej efektywności w zarządzaniu tym cennym surowcem. Domyślacie się zapewne, że o wodę w kosmosie jest dość trudno – astronauci musieli więc zawsze korzystać jak najlepiej z wody, którą przywieźli ze sobą.
11. Czujniki dymu i gazu
Czujniki, które kosztują obecnie kilkadziesiąt złotych nie raz doprowadziły do uratowania czyjegoś życia. Opracowano je pierwotnie na zlecenie NASA, które musiało umieścić je na statkach kosmicznych, aby ostrzegały przed niebezpieczeństwem astronautów i sygnalizowały ryzyko jego wystąpienia kontroli lotów.
12. Pianka z pamięcią kształtu
Materace oraz krzesła biurowe często korzystają z poliuteranowo-silikonowego plastiku. Jest niezwykle wygodny, bo dopasowuje się idealnie do anatomii ludzkiego ciała. Tworzywo to zostało opracowane przez NASA AMES Research celem wykorzystania go w fotelach astronautów.