راهکار ناسا برای بهبود زندگی روی سیاره زمین

ناسا به دلیل ماموریت هایش در فضا و کشف اسرار منظومه شمسی در دنیا شناخته شده است.

به گزارش listverse، از فعالیت‌های ناسا می‌توان به پرتاب موشک و سفینه فضایی به مدار زمین، کاوش در سیارات کهکشان راه شیری و تولید لباس‌های فضایی اشاره کرد. ناسا علاوه بر این کار‌ها و جستجوی حیات در سیارات از فعالیت‌های منجر به ایجاد فناوری‌های اسپین آف هم حمایت می‌کند. بسیاری از اختراعات توسعه یافته در زمینه فضا بر محیط زیست سیارات از جمله زمین تاثیر می‌گذارند. ناسا در طول مسابقه فضایی بین سال‌های ۱۹۵۷-۱۹۶۹ بودجه‌ای را برای تولید محصولات و سفر به خارج از جو برای یافتن رموز کیهان اختصاص داد.

این آژانس فضایی سالانه ۵ میلیارد دلار برای توسعه چند فناوری از جمله آشکارساز‌های دود، تلفن‌های هوشمند و ... درنظر گرفته بود. علیرغم کاهش بودجه، ناسا و آژانس‌های شریکش به روند نوآوری خود ادامه دادند. با همه دستاوردها، ناسا چه سودی برای زندگی ساکنان سیاره زمین دارد؟ یکی از چالش‌های این سازمان بحث سفر فضایی است. ساخت فضاپیما و رفتن به فضا آن هم برای چند ثانیه آسیب‌های جبران ناپذیری از جمله افزایش حجم زباله‌های فضایی را برای محیط زیست به همراه داشته است.

برنامه EZVI چیست؟

ناسا در ماموریت آپولو، قطعات موشک را با کلر تمیز کرد. این ماده در عین تمیز کردن اجزای موشک برای محیط طبیعی اطراف سکوی پرتاب ضرر داشت. حلال‌های مورد استفاده با تعلق داشتن به دسته‌ای از مواد شیمیایی (مایعات فاز غیرآبی متراکم) و به دلیل تفاوت در وزنشان در مقایسه با آب و عدم حلالیت نسبی به سختی حذف می‌شوند. دانشمندان و مهندسان ناسا برای حل مشکل آلودگی ناشی از برنامه آپولو، فناوری به نام آهن امولسی شده صفر ظرفیتی را توسعه دادند.

در این درمان دو مرحله‌ای از ذرات آهن برای کلر زدایی منطقه استفاده شده و هیدروکربن غیر سمی تولید می‌شود. فناوری EZVI به دلیل غشای محلولش در ضدعفونی خاک و آب‌های زیرزمینی هم استفاده می‌شود. این فناوری به دلیل تعدد سایت‌های آلوده به مایعات متراکم فاز غیرآبی، به یکی از فناوری‌های پراستفاده ناسا تبدیل شده است. این اختراع به دلیل هزینه کم و زمان تصفیه سریع (۲ تا ۳ ماه) به یک راه حل برای پاکسازی آب‌های زیرزمینی تبدیل شده است.

توربین‌های بادی

دمای سطح سیاره مریخ به طور متوسط منفی ۶۲ درجه سانتیگراد است. آب و هوای این سیاره در طول زمستان سردتر هم می‌شود. برای تسلط بر سیاره سرخ به منابع انرژی تجدیدپذیر نیاز است. دانشمندان با در نظر گرفتن روز‌های طولانی و طوفان‌های غبار در این سیاره به فکر ایجاد فناوری ترکیبی مبتنی بر انرژی خورشیدی و باد افتادند. مهندسان ناسا نیاز به اختراع توربین با قطعات ارتجاعی و متحرک داشتند. ساخت چنین وسیله‌ای به گسترش دسترسی انرژی‌های تجدیدپذیر در برخی از محیط‌های نامناسب آب و هوایی روی زمین هم کمک کرد.

ناسا در ابتدا این فناوری را در قطب جنوب آزمایش کرد. هدف این سازمان از این کار کاهش میزان سوخت مصرفی تیم‌های تحقیقاتی مستقر در آن جا بود. پس از اجرای موفقیت آمیز آزمایش در قطب جنوب، این فناوری در سراسر جهان از جمله آلاسکا و کلرادو هم به کار گرفته شد. طبق ادعای گروه North Power Systems با اجرای این فناوری تغییرات آب و هوایی و طوفان‌های شدید تا حدودی کنترل شده اند. این گروه شریک شرکت فناوری spinoff هستند.

کارکرد برنامه Canary-S

مدیریت و فیلتر سنگ و گرد و غبار سطح ماه برای انسان‌های روی سطح آن حیاتی است؛ چرا که ذرات کوچک کره ماه به چشم‌ها و ریه‌ها آسیب می‌زنند. شرکت Lunar Outpost یک دستگاه نظارتی برای مقابله با این چالش تولید کرده است. به عنوان بخشی از برنامه NextSTEP ناسا، این شرکت با همکاری Lockheed Martin Space توسعه این طرح را برای استفاده در فضا و سیاره زمین در دستور کار قرار داد. پروژه Canary-S برای نظارت بر آلودگی محیط‌های بیرونی ایجاد شده است. از کاربرد‌های آن می‌توان به محافظت از آتش نشانان در برابر مسمومیت با مونوکسید کربن، نظارت بر انتشار گاز‌های گلخانه‌ای شرکت‌های نفت و گاز و ردیابی کیفیت آب و هوا اشاره کرد.

سنسور‌های گیاهی

محققان ناسا پس از بررسی مشکلات آبیاری گیاهان موفق به تولید سنسور‌های گیاهی شدند. با این اختراع، گیاهان قادر به گفتن و نشان دادن نیازهایشان هستند. بر اساس یافته ها، می‌توان میزان آبیاری به یک گیاه را با اندازه گیری ضخامت برگ از طریق پالس‌های الکتریکی کنترل کرد. شرکت AgriHouse این ایده را به یک محصول تجاری تبدیل کرد. حسگر این محصول با اتصال مستقیم به برگ گیاه قادر به ارسال اطلاعات مربوط به سلامت گیاه به کشاورزان است.

همچنین زمان آبیاری گیاهان را هم به آن‌ها هشدار می‌دهد. کشاورز با استفاده از داده‌های سنسور به گیاه فقط در صورت نیاز آب می‌دهد. وجود این سنسور‌ها در صنعت کشاورزی باعث صرفه جویی در آب، زمان و هزینه می‌شود. شاید روزی گیاه آپارتمانی شما پیامی مبنی بر درخواست آب برایتان ارسال کند.

نورپردازی با کنترل تطبیقی یکپارچه HELIAC

ناسا آزمایش کاشت گیاه در فضا را از مدت‌ها قبل شروع کرده؛ اما گیاهان برای رشد در فضا تکامل نیافته اند. به خصوص در ایستگاه فضایی، به علت تغییر چرخه روز و موقعیت غیربهینه رشد گیاه دشوار است. چراغ‌های سنتی انرژی بیشتری نیاز داشته و گرما را ساطع می‌کنند. تولید چراغ‌های LED هر دو مشکل را برطرف کرده است. این لامپ‌ها به انرژی کمتری نیاز داشته و گرما را ساطع نمی‌کنند. ناسا برای توسعه منبع نور جایگزین و کمک به رشد گیاهان با شرکت فناوری‌های مداری همکاری کرد. اختراع این محصول با رشته‌ بندی مجموعه‌ای از پنل‌های نور ال‌ای‌دی ۴ سانتی‌متر مربعی (۱.۵ اینچی مربعی) انجام شده است.

این پنل‌ها به صورت جداگانه هم تنظیم شده و به دو صورت امکان صرفه جویی در مصرف انرژی را فراهم می‌کنند. پنل‌های LED قادر به بهینه سازی نور ساطع شده برای گیاهان خاص در طول مراحل رشد هستند. سیستم HELIAC با تشخیص گیاهان در جلوی خود باعث صرفه جویی در انرژی می‌شود. این محصول پس از شناسایی گیاه روشن می‌شود. احتمالا به زودی این LED‌ها در مزارع سرپوشیده به کار گرفته شوند.

نقش تراکتور‌های خودران در کشاورزی

طبق آمار در کشاورزی سنتی حدود ۱۰ درصد ردیف‌های زمین در حین استفاده از ادوات و ابزار آلات و شخم زدن فراموش می‌شوند. همپوشانی ردیف‌ها و شخم نزدن آن‌ها بذر و کود را هدر می‌دهد. این امر منجر به طولانی‌تر شدن زمان کار می‌شود. تراکتور‌های خودران میزان همپوشانی ردیف زمین‌های کشاورزی را کاهش می‌دهند. با استفاده از این وسیله بازدهی زمین کشاورزی افزایش می‌یابد. جان دیر این کار را با استفاده از نرم افزار تصحیح GPS آزمایشگاه پیشرانه جت ناسا انجام داد. پس از اتصال دستگاه به شبکه، مسیر‌هایی برای تراکتور‌ها ترسیم می‌شود. دقت ترسیم این مسیر‌ها در حد چند اینچ است. علاوه بر این، نیازی به نصب دکل‌های رادیویی در این روش نیست. کشاورزان قادر به هدایت تراکتور‌ها از راه دور هستند.

دوقلوی دیجیتالی DigitalClone

یک دوقلو دیجیتال کپی یک شیء یا سیستم برای پیش بینی رویداد‌ها است. محققان اخیراً موفق به تولید دوقلو دیجیتال NVIDA Earth-۲ شده اند. شرکت Sentient Science در اوایل دهه ۲۰۰۰ قصد ایجاد چنین وسیله‌ای را برای قطعات مکانیکی داشت. تمرکز آن‌ها بر تبدیل داده‌های جمع‌آوری‌شده در مورد عملکرد مواد به یک مدل پیش‌بینی‌کننده سایش و پارگی قطعات بود. می‌توان از دوقلو‌های دیجیتالی برای شبیه سازی قطعات، تعمیر و نگهداری آن‌ها استفاده کرد. تعمیر و نگهداری پیش بینی شده قادر به کاهش هزینه تعمیرات وسایل بوده و طول عمر سیستم‌های شبیه سازی شده را افزایش می‌دهد.

شرکت‌ها یا سازمان‌های دولتی هم برای شبیه سازی سیستم‌ها از این فناوری استفاده می‌کنند. این پروژه تاثیرات زیست محیطی تست اجزا و سیستم را کاهش می‌دهد. شرکت سازنده از فناوری DigitalClone در زمینه انرژی‌های تجدید پذیر از جمله گیربکس‌های توربین بادی استفاده کرد. به گفته مسئولان این شرکت تا سال ۲۰۱۶ این فناوری، هزینه انرژی باد را به ۳.۵ سنت در هر کیلووات ساعت کاهش داد.

کود هوشمند

برنامه استاندارد مصرف کود برای کمک به رشد گیاهان به صورت ماهانه است؛ اما گیاهان مقدار زیادی از کود را جذب نمی‌کنند. در فناوری فلوریکان آزادسازی مواد مغذی کود به صورت مرحله‌ای جایگزین کود دادن ماهانه می‌شود. در این رویکرد تنها یک سوم کود مورد استفاده در شیوه‌های سنتی به کار گرفته می‌شود. از مزیت‌های این فناوری می‌توان به کاهش مقدار کود مصرفی و میزان رواناب مواد مغذی اشاره کرد.

سیستم WATEX

افزایش خشکسالی‌ها و مصرف بالای آب منجر به تولید وسایلی برای ذخیره کردن این عنصر حیاتی شده است. کمبود آب حدود ۴۰ درصد از جمعیت جهان را با مشکل مواجه کرده است. دولت‌ها و محققان از تصاویر ماهواره‌ای و نرم افزار‌های تخصصی برای یافتن ذخایر آب شیرین پنهان در زیر زمین استفاده می‌کنند. تصاویر ماهواره‌ای و الگوریتم توسعه‌یافته Radar Technologies International قادر به ایجاد نقشه سه بعدی از مکان‌های دارای آب از جمله مناطق جنگ‌ زده است. یکی از مهمترین دستاورد‌های سیستم WATEX، کشف ۶۶ تریلیون گالن آب در زیر تورکانا بود. با استفاده از این فناوری در افغانستان، آنگولا و سودان هم آب پیدا شده است.

رنگ بر M-۲۰۰۰

در روش سنتی تعمیر کشتی‌ها برای جدا کردن رنگ آن‌ها از گریت بلاست استفاده می‌شد. این ماده منجر به تولید ذرات سمی در هوا می‌شود. رنگ‌بر رباتیک M-۲۰۰۰ جایگزین گریت بلاست برای حذف آلاینده‌ها است. بر خلاف گریت بلاست، نوار‌های M-۲۰۰۰ UltraStrip با استفاده از جت‌های آبی قایق و کشتی‌ها را رنگ می‌کنند. این محصول، آب را بازیافت کرده و تراشه‌های رنگ را در ظرف جداگانه به شکل ایمن نگه می‌دارد. بر اساس آمار، این فرآیند ۲۰۰ درصد مؤثرتر از استفاده از سنگ‌ریزه برای حذف آلاینده‌ها است.

بیشتر بخوانید

• مروری بر ماموریت یک ساله مریخ نورد استقامت

گزارش از مهران محمدپور

باشگاه خبرنگاران جوان فضای مجازی دريچه فناوری