Мы уже рассказывали про пять автомобильных и медицинских инноваций, ставших важной частью нашей повседневной жизни благодаря NASA. Наш новый материал будет посвящен экологии. На этот раз вы узнаете о пяти важных технологиях для защиты окружающей среды, которые также появились на свет благодаря достижениям космической эры.
Солнечная энергия
Человечество, как и тысячи лет назад, получает большую часть энергии путем сжигания ископаемого топлива. Но баланс постепенно смещается в сторону внедрения возобновляемых источников. И среди них важнейшую роль играет солнечная энергия.
Космические аппараты вполне можно назвать пионерами в деле использования энергии нашего светила. Первые спутники, оснащенные солнечными батареями (Vanguard 1 и «Спутник-3»), отправились на орбиту еще в 1958 году. За последующие 60 лет технология сделала значительный шаг вперед. Современные фотогальванические элементы значительно эффективнее солнечных панелей, которые устанавливались на первых образцах космической техники.
Но не все так просто. Из имеющихся на данный момент солнечных батарей наиболее эффективными считаются сделанные из арсенида галлия. Их КПД достигает рекордных 44%. Однако они достаточно недешевы в производстве и к тому же оказывают негативное влияние на окружающую среду. Поэтому их применение преимущественно ограничено космосом.
Аэрокосмическая администрация США активно работает над решением этой проблемы, привлекая частных разработчиков — таких, например, как MicroLink Devices. В рамках контракта с NASA она разработала технологию, позволяющую значительно удешевить процесс создания арсенид-галлиевых солнечных батарей и снизить их массу. Это позволит использовать их не только в космосе, но и на Земле.
Энергия ветра
Еще в начале 1990-х американская аэрокосмическая администрация начала проработку проекта создания самодостаточной базы на Марсе. Для устойчивого функционирования подобного поселения необходима энергия. Основной вопрос заключается в ее источнике.
На первый взгляд, очевидным решением было бы использование солнечных батарей. Однако Красная планета известна своими пылевыми бурями, способными закрывать небо на длительные интервалы времени. Поэтому исследователи пришли к выводу, что оптимальным вариантом станет комбинированная система, которая будет производить энергию и от солнечного света, и от марсианских ветров.
Чтобы проверить работоспособность этой концепции, в 1997 году специалистами NASA и компанией NPS (Northern Power Systems) был проведен эксперимент по использованию прототипа марсианской ветряной турбины. Роль соседней планеты исполнил Южный полюс Земли.
Результаты эксперимента подтолкнули компанию NPS к разработке новой ветряной электростанции, предназначенной для работы в неблагоприятных погодных условиях. Проект получил название Northern Power 100. После успешных испытаний турбина была запущена в серийное производство. Сейчас ветряные электростанции достаточно распространены на нашей планете. В прошлом году в Германии они произвели почти 27% электроэнергии.
Системы очистки воздуха
В последние годы системы очистки воздуха получили большое распространение. Их активно устанавливают в торговых центрах, продуктовых магазинах, больницах, офисах и жилых домах.
В свое время NASA изрядно поспособствовала развитию подобных систем. В начале 90-х исследователи организации начали изучать способы очистки воздуха на космических станциях от этилена. Дело в том, что этот газ имеет тенденцию собираться вокруг растительных продуктов и ускорять процесс их разложения. Ученые обнаружили, что при облучении ультрафиолетом диоксида титана образуются свободные электроны, которые превращают кислород и влагу в высокореактивные гидроксильные радикалы. Затем они вступают в реакцию с летучими органическими соединениями, превращая их в углекислый газ и воду.
Благодаря этому открытию удалось не только решить этиленовую проблему, но и получить способ безопасного удаления из воздуха вредных органических соединений, болезнетворных микроорганизмов и плесени. Технология быстро приобрела популярность и сейчас активно используется в устройствах очистки, которые можно найти по всему миру.
Очистка сточных вод
В 1970-х NASA начала спонсировать проект, целью которого было создание замкнутых систем очистки воды и воздуха с использованием растений. Тогда предполагалось, что уже в скором времени они будут устанавливаться на орбитальных станциях и в поселениях, построенных на других телах Солнечной системы.
Конечно, этот прогноз был слишком оптимистичным. Человеческая активность в космическом пространстве до сих пор ограничена низкими околоземными орбитами, а система жизнеобеспечения той же МКС все еще далека от полной автономности. Но собранные в ходе исследований данные, не нашедшие применения в космосе, оказались полезными на нашей планете.
Ученым удалось выяснить, что сосудистые водные растения (имеющие специализированные ткани для подвода воды) способны эффективно выводить органические соединения и тяжелые металлы. Это открытие легло в основу недорогой и экологически безопасной техники очистки сточных вод. Такой подход оказался дешевле строительства традиционных очистных сооружений, к тому же он полезен при восстановлении ценных водно-болотных угодий. Различные вариации этого метода сейчас активно используются в США и многих других странах.
Борьба с нефтяными загрязнениями
В начале 1990-х исследователи из Лаборатории реактивного движения NASA и Космического центра им. Маршалла разработали технологию создания однородных сферических микрокапсул размером примерно 10 мкм. Этот проект имел медицинскую направленность. Предполагалось, что подобные капсулы можно будет использовать для отложенного введения в организм антибиотиков или микродоз других лекарств.
Вскоре технологией заинтересовалась промышленность, и ее быстро применили для решения множества других задач. Сегодня ее активно используют в средствах восстановления, усилителях вкусов, кормах для пчел и многих других продуктах.
Но наиболее интересной областью применения микрокапсул стала борьба с нефтяными загрязнениями. Суть разработанного компанией UniRemInc метода такова: из пчелиного воска создаются полые шарики. Вода не может проникнуть внутрь микрокапсул, поэтому они не тонут и остаются на поверхности. В то же время шарики могут впитывать маслянистые продукты (например, топливо, моторные масла или сырую нефть) еще до того, как они нанесут ущерб окружающей среде.
Метод быстро приобрел популярность. Сейчас аналогичные микрокапсулы применяются в фильтрах рыболовных лодок, для очистки загрязненных водоемов и в борьбе с последствиями разливов нефти промышленных масштабов.
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
