13 октября, 2014

Перспективы перехода на космические технологии

Они окутаны дымкой дорогого удовольствия и гламура, а также сопряжены с риском для участников. Гонщики и команды «Формулы-1» мотивированы страстью выиграть гонки, побуждающей технические решения к движению вперед; технические решения в конечном счете находят свой путь в процессе совершенствования гоночных машин. Ученых и инженеров, работающих в области астронавтики, положение обязывает находить и исследовать также предпосылки, которые способствуют развитию технических решений и генерируют инновации, которые человечество сможет использовать в самых разнообразных контекстах.

“ Космические решения в состоянии найти свою нишу в самых неожиданных наземных применениях, многие из подобных переходов могут стать реальностью благодаря усилиям экспертов по космическим технологиям и взаимодействию с некосмическими отраслями промышленности ”

В нашей повседневной жизни мы сталкиваемся с изумительным множеством предметов, происхождение которых, по крайней мере некоторых, уходит своими корнями в историю освоения космического пространства: от космических одеял к инфракрасным ушным термометрам, от солнечных батарей к методике очистки воды.

ЕКА, НАСА и другие космические агентства выходят с рядом различных инициатив, направленных на использование космических технологий в других секторах. Это не так просто, как кажется. Основные автопроизводители инвестируют в «Формулу-1» с явным намерением использовать инновации для повышения безопасности, эффективности и привлекательности своих машин. Передача технологий не выходит за рамки фирмы, и целевой продукт узнаваем разве что в автомобилях на гоночном треке.

Совсем наоборот, рынок инноваций, полученных на основе космических решений, безграничен и может распространяться на отрасли и компании, которые не имеют прямого отношения к вопросам космического пространства. Такие предметы, как солнечные батареи или космические одеяла, которые были адаптированы непосредственно из космического к обычному земному применению, скорее исключение, чем правило. Чаще всего космические инновации находят свой путь в совершенно неродственной продукции, например исследования в области нанороботов для космических приложений способствовали созданию ручного прибора для измерения вязкости крови у пациентов, принимающих антикоагулянты; в то время как разработки методов доставки контрольно-измерительной аппаратуры на спутник Сатурна – Титан привели, и это невероятно, к более эффективному способу наполнения пакетов с легкими продуктами, такими как картофельные чипсы.

Довольно часто цель состоит не в получении конкретного продукта или даже технологии, а в знаниях и опыте, которые ученые и инженеры накопили в ходе своей работы. Пространство является фантастическим инструментом для смещения технологических границ, потому что не только привлекает умных людей, которые «заводятся» от перспективы решения, казалось бы, неразрешимых проблем, но и дает им ресурсы, чтобы сделать это!

Существует ряд инициатив и ресурсов, чтобы продемонстрировать преимущества использования решений, генерируемых космическим пространством, и довести их до сведения всего мира. Фото: ESA

Задача, требующая большого напряжения и сил, – выявить, где эти знания могут быть использованы в других областях, и сделать их доступными для нужных людей и, в частности, для тех целевых отраслей и отдельных структур внутри их, для которых понятие «космические решения» не является обязательным либо там попросту не ищут этих решений, которые космическое пространство может предоставить.

Тот факт, что космические технологии пронизывают великое множество других областей, показывает, насколько значимую роль они уже играют сегодня. И это мы лишь вскользь прикоснулись к тем возможностям, которые могут быть доступны нам. Мы можем распространить влияние космического пространства на более широкие слои экономики путем налаживания отношений с теми отраслями, которые не рассматривают космическое пространство в качестве планового технологического ресурса и поиска путей увеличения потока технологий и ноу-хау.

Это означает, что нам необходимо стать проактивными в повышении осведомленности среди компаний, которые потенциально могли бы перейти на использование космической техники, и полезным, своевременным и экономически эффективным способом сделать космические технологии и связанные с ними знания доступными.

Существует ряд инициатив и ресурсов, чтобы продемонстрировать преимущества использования решений, генерируемых космическим пространством, и довести их до сведения всего мира. НАСА, например, работает на базе сети Интернет на портале научно-технического обмена в рамках Управления главного технолога, который получает данные по имеющимся технологиям от всех центров НАСА и выдвигает на первый план возможности для их использования. ЕКА также имеет подобный портал для технологического обмена Technology Exchange, который является частью программы управления передачи технологий. Сторонние организации, такие, как Космический фонд или Европейская ассоциация по проведению Международного года космоса – ЕВРИСИ, также играют важную роль в этом деле.

Агентства поощряют лицензирование космической интеллектуальной собственности для компаний, особенно новых компаний, которые хотят разрабатывать продукты, основанные на научно-технических знаниях. ЕКА, например, поддерживает расширение сети центров освоения бизнеса – бизнес-инкубаторов по всей Европе, где новые, выбранные на конкурсной основе компании могут самоутверждаться и пользоваться поддержкой услуг и продуктов, предоставляемых космическими технологиями.

Рынок инноваций, полученных на основе космических решений, безграничен и может распространяться на отрасли и компании, которые не имеют прямого отношения к вопросам космического пространства. Фото: ESA

Поскольку космические решения в состоянии найти свою нишу в самых неожиданных наземных применениях, многие из подобных переходов могут стать реальностью благодаря усилиям экспертов по космическим технологиям и взаимодействию с некосмическими отраслями промышленности и объединениями, которые должны проанализировать их проблемы, чтобы определить, существуют ли на данный момент такие знания и опыт в космической сфере, которые могли бы обеспечить решение этих проблем.

Такова задача сети передачи новых технологий ЕКА, серии брокерских компаний по всей Европе, которым поручено устанавливать контакты с некосмическими отраслями промышленности в рамках мероприятий и индивидуальных контактов и налаживать связи с поставщиками технологий в области космической. Содействуя развитию партнерских отношений между космическими и некосмическими сообществами, которые объединяют специалистов в обеих областях, есть гораздо большая вероятность найти решения, которые будут уместны и будут работать на практике.

При проведении подобных мероприятий важно понимать, что исследования и инновации представляют собой гораздо более детерминированный процесс, чем тот, каким его часто представляют средства массовой информации. Нельзя преувеличивать важность случайных ассоциаций и искр понимания, часто именуемых как «нестандартное мышление».

Создание благоприятных условий для такого рода мышления является важным инструментом в усилиях по дальнейшему расширению влияния опыта и знаний космического пространства, что означает найти любую возможность, чтобы стимулировать диалог и взаимодействие между специалистами в космической и в других областях.

И развитие инноваций также не следует останавливать на пороге Вселенной. Космическая наука или технологии часто лишь отправная точка, и адаптация их применения в разных областях может потребовать значительных усилий. По этой причине важно найти способы, чтобы взять на себя риск принятия такой технологии. Например, путем создания версии, которая продемонстрирует, что она будет работать в целевой среде; или путем налаживания партнерских связей с экспертами, которые помогут быстро и эффективно передать свои знания для нового целевого применения.

Мы не изучаем Вселенную только из-за технических решений, которые в результате формируются; не более чем миллионы людей смотрят «Формулу-1», потому что это приводит к более безопасной и эффективной работе автомобиля. Тем не менее космическое пространство является мощным ресурсом для развития технологических инноваций, поэтому было бы безрассудно не приложить все свои усилия и не использовать любые возможности, которые Вселенная нам предоставляет. Знания, которые были сгенерированы из космических программ, уже нашли свой путь в различных бытовых применениях, часто едва уловимых и неочевидных.

Понимая динамику передачи технологий и будучи все более активными в налаживании отношений с некосмическими отраслями, мы можем опираться на этот прогресс и уверовать в то, что космическое пространство в полной мере играет важную роль в повышении уровня нашего экономического благосостояния и качества жизни.

«Планетарный охотник» и микрохирургия глаза

Космическое пространство является богатым источником технических решений, только если вы знаете, где их искать; и иногда ответ дает не сама по себе космическая технология, а устройства, разработанные для тестирования космической техники в соответствии со строгими требованиями.

Фото: ESA

Возьмем, к примеру, университетскую глазную больницу в Маастрихте. Там установили новый современный микроскоп для использования в прецизионных глазных операциях, когда хирургам необходимо манипулировать тканевыми слоями толщиной с долю миллиметра. Однако изображение, которое они увидели, было размытым и намного хуже ожидаемых характеристик микроскопа.

Причиной тому оказался ветер, его сильные порывы снаружи здания привели к сотрясанию гиперчувствительного прибора. Вибрации были крошечными, в 100 раз меньше, чем диаметр человеческого волоса, но этого было достаточно, чтобы поставить под угрозу работу с микроскопом.

Решение было найдено после применения технологии, которую разработали для тестирования высокоточного космического телескопа для планетарного слежения. Один из самых интригующих вопросов в современной астрофизике: является ли Земля уникальной планетой во Вселенной в своей способности поддерживать жизнь? Чтобы это узнать, мы должны изучить другие планеты, подобные Земле, в окружении своих звезд, чтобы установить факт предрасположенности их атмосферы к поддержанию жизни, или просто найти химические доказательства присутствия жизни.

Проблема в том, что свет планеты засвечивается светом родительской звезды; это все равно что пытаться держать свечу рядом с маяком на расстоянии тысячи километров. Единственный способ сделать это, направить в космос гигантский телескоп с разрешением, способным отделить экзопланеты от родителей; или, что более практично, массив небольших телескопов, которые одновременно работают для имитации одного большого телескопа.

Такова была идея миссии Дарвин ЕКА, перед которой стоял ряд инженерных задач, в том числе определить, способны ли такие телескопы с суперточностью собрать и объединить свет, чтобы и далее отрабатывать эту концепцию. Голландская исследовательская организация ТНО7 рассчитала «оптическую линию задержки», которая объединяет свет, видимый от каждого телескопа, в единое детализированное изображение. При этом ученые обнаружили, что не в состоянии должным образом проверить свои устройства из-за вибрации, поступающей от оживленных дорог вокруг их лаборатории.

Необходимо было разработать метод, исключающий внешние вибрации. После окончания ряда исследований миссия Дарвин была закрыта, но сама технология, рожденная в ее результате, получила право на существование и в настоящее время воплощается голландской инжиниринговой компанией Mecal в ее продукте Hummingbird, установленном в университетской глазной больнице Маастрихта, предназначенном для изоляции операционного микроскопа от шумовых эффектов, чтобы направить весь его потенциал на проведение операций по спасению зрения.