П’ять екологічних інновацій NASA

Ми вже розповідали про п’ять автомобільних і медичних інновацій, що стали важливою частиною нашого повсякденного життя завдяки NASA. Наш новий матеріал буде присвячений екології. Цього разу ви дізнаєтеся про п’ять важливих технологій для захисту навколишнього середовища, що також з’явилися на світ завдяки досягненням космічної ери.

Сонячна енергія

Людство, як і тисячі років тому, отримує більшу частину енергії шляхом спалювання викопного палива. Але баланс поступово зміщується у бік застосування відновлюваних джерел. І серед них найважливішу роль відіграє сонячна енергія.

Космічні апарати цілком можна назвати піонерами у справі використання енергії нашого світила. Перші супутники, оснащені сонячними батареями (Vanguard 1 і «Спутник-3»), вирушили на орбіту ще 1958-го. За наступні 60 років технологія зробила значний крок вперед. Сучасні фотогальванічні елементи значно ефективніші за сонячні панелі, що встановлювалися на перших зразках космічної техніки.

Але не все так просто. З наявних на сьогодні сонячних батарей найефективнішими вважаються ті, що зроблені з арсеніду галію. Їхній ККД сягає рекордних 44%. Проте вони досить недешеві у виробництві й до того ж негативно впливають на навколишнє середовище. Тому їхнє застосування переважно обмежене космосом.

Аерокосмічна адміністрація США активно працює над розв’язанням цієї проблеми, залучаючи приватних розробників — таких, наприклад, як компанія MicroLink Devices. У межах контракту з NASA вона розробила технологію, що дозволяє значно здешевити процес створення арсенід-галієвих сонячних батарей і знизити їхню масу. Це дасть можливість використовувати їх не лише у космосі, але й на Землі.

Енергія вітру

Ще на початку 1990-х американська аерокосмічна адміністрація почала опрацьовувати проєкт створення самодостатньої бази на Марсі. Для сталого функціонування подібного поселення необхідна енергія. Основне питання полягає в її джерелі.

На перший погляд, очевидним рішенням є використання сонячних батарей. Однак Червона планета відома своїми пиловими бурями, здатними закривати небо на тривалі проміжки часу. Тому дослідники дійшли висновку, що найоптимальнішим варіантом стане комбінована система, яка вироблятиме енергію і від сонячного світла, і від марсіанських вітрів.

Щоб перевірити працездатність цієї концепції, в 1997 році фахівцями NASA та компанією NPS (Northern Power Systems) був проведений експеримент із використання прототипу марсіанської вітряної турбіни. Роль сусідньої планети виконав Південний полюс Землі.

Результати експерименту спонукали компанію NPS до розробки нової вітряної електростанції, призначеної для роботи в несприятливих погодних умовах. Проєкт отримав назву Northern Power 100. Після успішних випробувань турбіна була запущена в серійне виробництво. Зараз вітряні електростанції доволі поширені на нашій планеті. Минулого року в Німеччині вони виробили майже 27% електроенергії.

Системи очищення повітря

Останніми роками системи очищення повітря набули великого поширення. Їх активно встановлюють у торговельних центрах, продуктових магазинах, лікарнях, офісах і житлових будинках.

Свого часу NASA неабияк посприяла розвитку подібних систем. На початку 1990-х дослідники організації почали вивчати способи очищення повітря на космічних станціях від етилену. Річ у тім, що цей газ має тенденцію збиратися навколо рослинних продуктів і прискорювати процес їхнього розкладання. Вчені виявили, що під час опромінення ультрафіолетом діоксиду титану утворюються вільні електрони, які перетворюють кисень і вологу на високореактивні гідроксильні радикали. Потім вони вступають у реакцію з летючими органічними сполуками, перетворюючи їх на вуглекислий газ і воду.

Завдяки цьому відкриттю вдалося не лише розв’язати етиленову проблему, а й отримати спосіб безпечного видалення з повітря шкідливих органічних сполук, хвороботворних мікроорганізмів і цвілі. Технологія швидко набула популярності й нині активно використовується у пристроях очищення, які можна знайти по всьому світу.

Очищення стічних вод

У 1970-х NASA почала спонсорувати проєкт, метою якого було створення замкнених систем очищення води та повітря з використанням рослин. Тоді передбачалося, що вже в недалекому майбутньому вони встановлюватимуться на орбітальних станціях і у поселеннях, збудованих на інших тілах Сонячної системи.

29223 Algae Wessex Water Research, 31 березня 2017 року. Фахівець із хімічного машинобудування Том Арнот і біолог Род Скотт спільно з Джейн Юдан із компанії Wessex Water проводять дослідження на водоочисній станції з метою розробки способу очищення води за допомогою водоростей. В експерименті беруть участь також науковий співробітник Дімітріос Калудіс і аспірант Ейдан Баррі. Джерело: Rob Breckon — MarComms

Звичайно, цей прогноз був занадто оптимістичним. Людська активність у космічному просторі досі обмежена низькими навколоземними орбітами, а система життєзабезпечення тієї ж МКС все ще далека від цілковитої автономності. Але зібрані під час досліджень дані, які не знайшли застосування в космосі, виявилися корисними на нашій планеті.

Вченим вдалося з’ясувати, що судинні водні рослини (ті, які мають спеціалізовані тканини для підведення води) здатні ефективно виводити органічні сполуки та важкі метали. Це відкриття лягло в основу недорогої й екологічно безпечної техніки очищення стічних вод. Такий підхід виявився дешевшим за будівництво традиційних очисних споруд і до того ж корисним при відновленні цінних водно-болотних угідь. Різні варіації цього методу зараз активно використовуються у США та багатьох інших країнах.

Боротьба з нафтовими забрудненнями

На початку 1990-х дослідники з Лабораторії реактивного руху NASA та Космічного центру ім. Маршалла розробили технологію створення однорідних сферичних мікрокапсул розміром приблизно 10 мкм. Цей проєкт мав медичну спрямованість. Передбачалося, що подібні капсули можна буде використовувати для відкладеного введення в організм антибіотиків або мікродоз інших ліків.

Незабаром технологією зацікавилася промисловість, і її швидко застосували для розв’язання безлічі інших завдань. Сьогодні її активно використовують у засобах для відновлення, підсилювачах смаків, кормах для бджіл і багатьох інших продуктах.

Але найцікавішою сферою застосування мікрокапсул стала боротьба з нафтовими забрудненнями. Суть розробленого компанією UniRemInc методу така: з бджолиного воску створюються порожнисті кульки. Вода не може проникнути всередину мікрокапсул, тому вони не тонуть і лишаються на поверхні. Водночас кульки можуть вбирати олії (наприклад, паливо, моторні мастила чи сиру нафту) ще до того, як вони завдадуть шкоди довкіллю. 

Метод швидко набув популярності. Зараз аналогічні мікрокапсули застосовуються у фільтрах рибальських човнів, для очищення забруднених водойм і у боротьбі з наслідками розливів нафти промислових масштабів.

Тільки найцікавіші новини та факти у нашому Telegram-каналі!

Долучайтеся: https://t.me/ustmagazine

Темна енергія слабшає: вчені отримали суперечливі дані про найзагадковішу силу Всесвіту
Пожежа на стартовому майданчику знищила ракету компанії ABL Space
Таємничі темні комети можуть бути джерелом походження води на Землі
Місяць повільно віддаляється від Землі й починає впливати на нас
Juno зробив дивовижне фото Юпітера
Новий квантовий комп’ютер встановив рекорд швидкості дії
Blue Origin демонструє технологію вертикальної посадки ракети New Glenn: відео
Космічне кільце: астрономи зазнімкували гіперсвітну галактику
Викрадення «Луни-2»: як ЦРУ дізналися секрети радянської космічної програми під носом у КДБ
Вчені виявили неподалік від Сонця неймовірно швидкий об’єкт