В открытом космосе может быть очень холодно или очень жарко, или и то, и другое одновременно. Солнечное излучение сильное, но объекты в темноте быстро теряют тепло. Температура может варьироваться на 275 градусов по Фаренгейту (135 градусов по Цельсию) от одной стороны объекта к другой. В результате ученым из Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) пришлось придумывать способы обогрева, охлаждения и изоляции людей и оборудования.
Закон требует от НАСА продвигать технологии, которые оно изобретает и разрабатывает для коммерческого использования. За прошедшие годы более 1300 дочерних компаний НАСА превратились в коммерческие продукты. Усилия инженеров НАСА по укрощению экстремальных температур в космосе привели к созданию технологий, которые помогают согревать нас прямо здесь, на Земле.
Космическое одеяло, вероятно, является самым известным побочным продуктом НАСА для того, чтобы держать вас в тепле. Изначально он был разработан для защиты от экстремальных температур в космосе и использовался почти во всех пилотируемых и беспилотных миссиях НАСА.
Чтобы создать материал, из которого изготавливается космическое одеяло, исследователи НАСА нанесли испаренный алюминий на пластик. В результате получился очень тонкий, но прочный лист материала, который очень хорошо отражал инфракрасные волны, выделяющие тепло. Материал может либо отражать и сохранять тепло тела, либо отражать интенсивное солнечное излучение.
Космические одеяла использовались в качестве изоляции в скафандрах, которые астронавты надевали во время прогулки по Луне. Они также служат радиационным барьером для инструментов, защищая их от экстремальных температур. На Земле космические одеяла доступны для туристов, которым необходимо сохранить тепло тела. Зрители, смотрящие футбольный матч в январе, также используют их, чтобы согреться на трибунах.
Важным применением космических одеял является оказание неотложной медицинской помощи, например, при автомобильных авариях. Это легкий и удобный способ уберечь пострадавшего от потери тепла и последствий низкой температуры тела.
Тепловой лист - это разновидность космического одеяла. Если вы когда-нибудь видели финиш марафонского забега, вы увидите стадо бегунов, одетых в эти легкие теплоотражатели. Тепловые листы поставляются индивидуально или в перфорированных рулонах. Они обеспечивают пассивное согревание до тех пор, пока бегун не доберется до своей одежды. В больницах простыни используются, чтобы согреть пациентов после операции.
Материал, используемый в космических одеялах и тепловых листах, также доступен в виде аварийных укрытий. Спальный мешок весом всего 2,5 унции (70,8 грамма) может отражать 90 процентов тепла тела; это может спасти жизнь человеку, который вынужден провести ночь в холоде.
Технологии НАСА привели к другим инновациям в области контроля температуры. О некоторых из них мы поговорим в следующем разделе.
Другие технологии NASA для сохранения тепла
Скафандры, разработанные НАСА для астронавтов Аполлона, использовали нагревательные элементы для защиты астронавтов от сильного холода. Часть этой же технологии была использована в жилете с подогревом, продаваемом австралийской компанией Jett. Он включает перезаряжаемые литий-полимерные батареи и гибкие нагревательные змеевики. Эта одежда может согреть вас даже при очень низких температурах.
Аналогичная технология была применена к перчаткам и ботинкам с подогревом. Они включают открытую сетчатую ткань с нагревательными элементами, в которых используются контуры из фольги с химическим травлением. Схема нагревателя аналогична той, что используется в командном модуле Аполлона.
Вакуумный термос сохраняет ваш кофе горячим в течение нескольких часов. Представьте себе миллионы микроскопических вакуумных контейнеров, прикрепленных к зданию. Ученые НАСА разработали керамические микросферы в качестве изоляторов. Каждый крошечный шарик содержит вакуум. Эти прочные керамическиеценосферы можно смешивать с краской. Когда они покрывают внутренние стены дома, они препятствуют утечке тепла. Нанесенные на наружные стены, они защищают от жары, сохраняя прохладу летом. Краски использовались для изоляции домов на колесах и транспортных средств для отдыха.
Другой высокотехнологичный изолятор включает в себя микрокапсулированные материалы с фазовым переходом. Это тоже микроскопические шарики, но они наполнены химическими веществами, которые меняют фазу, то есть переходят из твердого состояния в жидкое и обратно в зависимости от температуры. Исследователи НАСА разработали их для использования в подкладках для перчаток космонавтов. Когда температура тела человека повышается, материал поглощает тепло. Когда он падает, материал выделяет тепло, обеспечивая тепло.
Эти капсулы достаточно малы, чтобы их можно было встроить в волокна так называемой «умной» одежды. Используемые в носках, перчатках или шапках ткани не только изолируют, они фактически реагируют на тело человека, подавая или поглощая тепло, когда это необходимо. Ткани также используются в наматрасниках, где они смягчают нормальные перепады температуры, помогая человеку спать крепче.
Другим высокотехнологичным согревающим материалом, разработанным НАСА, являетсяаэрогель Этот вспененный материал на основе силикона с чрезвычайно низкой плотностью прекрасно останавливает передачу тепла. Космическое агентство использует его для сбора пыли с комет. На земле его встраивают в гоночные автомобили для теплоизоляции. Его также можно использовать для создания лучших холодильников с гораздо более тонкими стенками и большим пространством внутри для продуктов. Однажды он может стать суперэффективной домашней изоляцией.
Это лишь некоторые из способов, которыми окупилось преодоление экстремальных температур в космосе. Читайте дальше, чтобы узнать больше о технологии обогрева НАСА.
Технологии НАСА, которые сохраняют спокойствие
Астронавты могут выделять слишком много тепла, работая внутри скафандров. Ученые НАСА разработали тканевую сетчатую одежду со встроенными трубками для циркуляции воды, чтобы отводить это тепло. Технология была адаптирована для гонщиков и пожарных, которым также нужен способ охладиться при работе в защитном костюме. Это также благо для людей с рассеянным склерозом и некоторыми другими заболеваниями, которые не могут охладиться, потея.