NASA の毎日の 10 の発明とスピン

Dec 10, 2023

NASA は設立以来、「すべての人の利益のために」というモットーに縛られ、その技術的および科学的進歩を促進し、公共および商業領域に移転する義務を負っています。

家庭内の多くの道具、機械、設備は、NASA が過去 50 年間にわたって行った研究に由来しています。

この技術はもともと宇宙探査を支援し、月面に人類を着陸させるために設計されたもので、1961 年にジョン F. ケネディ米国大統領によって推進され、画期的なアポロ計画を含む一連のエキサイティングな新しいミッションを発表しましたが、独立して成功を収めました。私たちが今では当然のことと思っている定番の日常製品のいくつか。

ゴルフ ボールからゲームパッド、コンピューター、クラッシュ ヘルメットに至るまで、NASA のテクノロジーは専門企業によって採用され、応用され、公共の商業領域に導入され、人々の生活や環境との関わり方を変革する新しい革新的な製品を提供してきました。 。

この記事では、最も一般的な日用品 10 種類を可能にした革新的な研究と発明を発見するために、NASA のアーカイブを深く掘り下げます。

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からのスピンオフ:宇宙船の濾過

ミッション：アポロ計画

日付：1963年から1972年

基本的な浄水フィルターは 1950 年代半ばから存在していましたが、最新の濾過システムが登場し始めたのは、NASA が 1963 年のアポロ計画の研究に資源を投入してからでした。 極限状態では大量の水を長期間にわたって汚染しない状態に保つ必要があるため、NASA がこの分野の研究を主導しました。

この目標を達成するために、NASA は、特別に処理すると水中に存在する汚染物質や粒子状物質を吸収する木炭の能力を利用して機能するシステムを開発しました。 この処理（本質的には、木炭の炭素原子間に何百万もの小さな細孔を開ける酸化プロセス）により、木炭の吸収性が増幅され、その大きな多孔質表面積により、汚染物質が引力によって木炭と化学的に結合するための多くの場所が提供されました。 これにより、不純物が除去された水が得られました。

からのスピンオフ:集積回路

ミッション：アポロ計画

日付：1963年から1972年

1958 年に電気技師ジャック キルビーの功績とされるこの集積回路は、技術的には NASA が発明したのではなく、その代わりに、より新しく、より高度な改良型を発明したのです。 実際、NASA のアポロ計画がマイクロチップ革命のきっかけとなり、政権は 1960 年代を通じてアメリカの集積回路の 60 パーセント以上を購入し、他の市場がほとんどない中で、意図的に業界が大量生産に順応し、安定化することを可能にしたと簡単に主張できます。存在した。

マイクロチップ技術の最初の注目を集めた用途の 1 つは、DSKY インターフェースを備えたアポロ誘導コンピューターであり、これは船上での計算とナビゲーションの制御、さらには司令船と月着陸船の制御を提供するために使用されました。 今日、集積回路は、主に世界中でマイクロチップが安価に加工および製造されるおかげで、携帯電話やパソコンから電子レンジや電卓に至るまで、生活のほぼあらゆる分野で見られます。

からのスピンオフ:衝撃吸収フォーム

ミッション：アポロ計画

日付：1970年代

1970 年代に NASA は航空機クッションの安全性を向上させるために設計された衝撃吸収材であるテンパーフォームを発明しました。 このフォームはアポロ宇宙船のヘルメットとシートに取り付けられ、宇宙飛行士が受ける極限の力の一部を軽減するのに役立つ裏地となった。

テンパーフォームは、追加の化学薬品で処理されたポリウレタンで、高い粘度と密度の両方を持ち、重大な衝撃を吸収し、エネルギーの流れに抵抗するのに理想的な特性を備えています。 フォームは粘弾性があり、温度に敏感です。つまり、人などの熱源に押し付けられると温度に敏感になります。 その形状に合わせて成形し、フィット感を高め、不要な隙間を減らします。

テンパーフォームは 1980 年代初頭に公共の場に登場し、すぐにテンパーフォームマットレスなどの医療機器や、アメリカンフットボールのヘルメットやサイクルヘルメットなどのスポーツ用品に採用され、利用されるようになりました。

からのスピンオフ:コードレスゼロインパクトレンチ

ミッション：ジェミニ計画、アポロ計画

日付：1960年代半ば

ケネディが 1961 年にアポロ計画を発表した後、有人宇宙飛行の実用性に関する研究が大量に始まりました。 最も注目に値する進歩の 1 つは、NASA が工具会社 Black+Decker と共同でコードレス ゼロ インパクト レンチを発明したことであり、これは宇宙飛行士を回転させることなく無重力状態でボルトを回転させることができる工具です。 これに基づいて、研究プログラムは、月の表面から岩石を取り出すために使用できるコードレス ロータリー ハンマー ドリルなど、さまざまな目的のためのコードレス ツールを開発しました。

これらのツールは、月の表面地殻に穴を掘るのに必要なトルク量を生成するのに十分な電力を供給できるバッテリーパックを形成するためにグループ化できる小型の充電式電気化学セルの新興技術を活用することによって機能しました。 現在、この技術は一般的かつ広く普及しており、大部分のツールは使用の合間に再充電できるコードレス バッテリー パックで動作します。 興味深いことに、Black+Decker がコードレスの「ダストバスター」手持ち式掃除機を開発したのは、1960 年代に NASA によって行われた研究に直接基づいていたことです。

からのスピンオフ:傷つきにくい宇宙服バイザーと傷つきにくいガラスとプラスチックのコーティング

ミッション：アポロ計画

日付：1963年から1972年

NASA は、プラスチックのほうが紫外線の吸収に優れ、落としても割れないことに気づき、スペース バイザーはプラスチックを使用して製造されました。 しかし、コーティングされていないプラスチックは傷がつきやすく、宇宙環境における塵や瓦礫の量を考慮すると、傷がつきにくいレンズとコーティングを開発する必要があると判断されました。

NASA の研究により、スペース バイザーは現在、バイザーの外側に薄い膜で塗布され、非常に強化されたダイヤモンド状カーボン コーティングでコーティングされています。 この技術の分派は現在、レイバン サングラスで利用可能ですが、フォスター グラントは歴史的に初期のコーティングを複製して全製品に適用するライセンスを購入しました。

からのスピンオフ:調整可能な煙感知器

ミッション：スカイラブ

日付：1973年

煙感知器は 1890 年にフランシス・ロビンス・アプトンによって発明されましたが、NASA が 1973 年に可変感度モデルを発明するまでは調整できませんでした。このユニットは機内の有毒蒸気を検出するためにスカイラブに設置されました。

彼らは、検出器に埋め込まれた空気室の酸素原子と窒素原子をイオン化するために少量の放射性同位体アメリシウム 241 を使用するプロセスであるイオン化に取り組みました。空気室自体は、バッテリーに取り付けられた 2 枚の金属板で上下に作られています。 イオン化が起こると、自由電子は正の電圧プレートに引き寄せられ、電子のない原子は負の電圧プレートに引き寄せられ、電流が発生します。 火災からの煙の粒子が空気室に入ると、イオンに付着してイオンを中和するときに電流が乱されます。 煙感知器は電流の低下を感知し、警報を鳴らします。

からのスピンオフ:衛星通信

ミッション：テルスター

日付：1962年

テレビ信号を中継できる最初の衛星はテルスター 1 号でした。1962 年に打ち上げられたこの衛星は、大西洋上で実験用衛星通信システムを開発するための共同プロジェクトでした。 この衛星は、NASA と提携してベル研究所によって製造されました。

衛星はトランスポンダーを利用してデータを中継することで機能しました。 小型アンテナの全方向性アレイを通じてマイクロ波信号を受信した後、進行波管内で信号の周波数をアップスケールして増幅し、地上に再送信しました。 NASA はこの技術の開発を続け、送信信号のノイズとエラーを低減するためのより高度なシステムを生み出し、高解像度のビデオとオーディオを送信できるようになりました。

からのスピンオフ:月のブーツ

ミッション：アポロ計画

日付：1963年から1972年

NASA が宇宙服に取り入れた最も注目すべき発明の 1 つは、クッション性と通気性を高めるためにブーツに使用された特別な 3D 'スペーサー' 素材でした。 宇宙飛行士が立ち上がっている間、より良いコントロール、敏捷性、寿命を延ばすために使用された月用ブーツは、宇宙服の一体型圧力ブーツの上から履くオーバーシューズでした。

月面歩行中に特別な弾力性と快適さを提供するリブ付きシリコンラバーソールを除いて、外層は金属織物で作られていました。 舌の部分はテフロンコーティングされたガラス繊維布で作られ、内側の層はこれで作られ、その後にカプトンフィルムが交互に25層重ねられ、効率的で軽量な断熱材を形成しました。 これをもとに、靴メーカーは軽量で暖かく、弾力性のある一連のランニング シューズやトレーナーを作成し、現在世界中の高級店で販売されています。

からのスピンオフ:抗力表面

ミッション：スペースシャトル

日付：1981年

スペースシャトル プログラムの一環として、NASA は新しい打ち上げシステムの表面、特に外部燃料タンクの抗力を最大化する研究を行いました。 タンクに特殊なディンプル加工を施した表面により、NASA はより最適な揚抗比を実現し、打ち上げ時の飛距離と安定性を向上させることができました。

この空気力学的コーティングは、一般に公開された後、ウィルソン スポーツ グッズ カンパニーによって研究されました。 同社のエンジニアは、ゴルフ ボールの表面にディンプルを適用することで、空気抵抗を減らしてボールがよりスムーズに滑ることができることを学びました。 ウィルソンのエンジニアは、3D コンピューター グラフィック ソフトウェアを使用して、新しいゴルフ ボールの進歩を予測することができ、高揚力と滑りの可能性の両方を生み出す中型のディンプルを備えたボールを設計しました。 現在、すべてのゴルフボールにこのディンプルコーティングが採用されています。

からのスピンオフ:アポロ月着陸船

ミッション：アポロ15号から17号まで

日付：1971年から1972年

煙感知器と同様、ジョイスティックも NASA がこの技術を採用する前から存在していましたが、今日私たちが目にする製品からは認識できませんでした。 実際、NASA がアポロ月面探査車の制御機構としてジョイスティック技術を開発したことによってのみ、車や飛行機で見られるデジタル ジョイスティックとサムスティック技術が手に入るようになりました。このジョイスティック技術は、最後の 3 回のアポロ計画で月面に向けて使用されました。およびビデオゲームのコントロールパッド。

月面探査機のコントローラーは T 字型のジョイスティックで、一連のモーター (駆動用に 4 つ、ステアリング用に 2 つ) によって動作しました。 スティックを前に動かすと探査車が前進し、左右に車両が左右に回転し、後ろに引くとブレーキが作動します。 後退する前にジョイスティックのスイッチをオンにすると、月探査機が後進し、ハンドルを最後まで引くとパーキング ブレーキが作動します。

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