٥ ابتكارات لناسا تحسن الحياة على الأرض

طبقت العديد من المشاريع العلمية التي أعدت لمحطة الفضاء الدولية لاحقاً على الأرض، وجعلت حياتنا أسهل. وسنتحدث في هذا المقال عن ٥ ابتكارات لناسا تحسن الحياة على الأرض وتغير حياة البشر إلى الأفضل.

العلوم الفضائية من ناسا

أصبح استكشاف الفضاء تحدياً للعلماء. إذ أن حياة الرواد في المدار مليئة بالصعوبات، وتتطلب حلولاً غير تقليدية. فبعض الأمور التي نقوم بها هنا بلا تفكير، تصبح مشكلة في بيئة ينعدم فيها الوزن.

فلا يمكن مثلاً شرب الماء من كأس، أو الاستحمام أو حتى الطبخ بالطريقة العادية. وحل مثل هذه المشكلات يحفز التطوير العلمي ويدفعنا للنظر من زوايا أخرى.

ومع مرور الوقت، وجدت هذه الحلول طريقها إلى التطبيق على الأرض. فمعظم ما غير عقدي الثمانينات والتسعينات قد بدأ في الفضاء. والرواد يجرون المزيد من التجارب في محطة الفضاء الدولية، وهناك كمية كبيرة من العلم في طريقها إلينا.

مصابيح تنظم الساعة البيولوجية

منذ بدأ الرواد الأمريكيون الطيران إلى محطة الفضاء الدولية، أخذ يزداد الوقت المقضي فيها ليصل إلى شهور حالياً. وجميع الأضوية فيها اصطناعية وباردة. ما أدى لقلق العلماء حول تأثيرها على النوم والصحة على المدى الطويل.

ونتج عن دراسة الموضوع بين عامي ١٩٩٧ و٢٠١٧ أن الضوء الأزرق في الطيف الضوئي يحدث الاضطراب في إنتاج الميلاتونين. وهذا الهرمون ينظم الساعة البيولوجية، وننام بفضله في الليل.

ولكن رواد الفضاء لديهم مشكلات في ذلك. كل ذلك دفع المهندسين لمساعدة الأطباء. ومنذ عام ٢٠١١ كان من الضروري استبدال هذه المصابيح، فجربوا عشرات الصمامات الضوئية وعرفوا كيف يضبطون الموجات الضوئية فيها.

وفي عام ٢٠١٦ ظهرت مصابيح جديدة في محطة الفضاء الدولية. وكانت معدلة وفق الروتين اليومي لرواد الفضاء. إذ يحتوي الضوء في الصباح الكثير من الضوء الأزرق، وعند اقتراب المساء تصبح ألطف.

أدرك مهندسو ناسا أن الأضواء هذه جيدة جداً، ويحتاجها كثيرون على الأرض أيضاً. وبدؤوا العمل لصالح شركة تختص بعلوم الضوء، وقد أنتجت صمامات ضوئية. وهي تنتج صمامات تعطي ترددات ضوئية متنوعة، ويستخدم مثلها مبيدات للجراثيم.

وحالياً يود الباحثون إيصال هذه المصابيح ذات الطيف القابل للتغيير إلى جميع الناس. والأمر لا يتعلق بمن يجلس وقتاً طويلاً في المساء تحت ضوء بارد ولا يستطيع النوم بعدها، بل إن فوائدها تمتد لمحبي النبات أيضاً.

مزارع عمودية نتجت عن العلوم الفضائية

تريد ناسا منذ زمن بعيد تزويد الرواد وهم في المدار بالغذاء والأوكسجين. والزراعة تسمح بحل المشكلتين دفعة واحدة. ولكن الفضاء لا يحوي عنصرين هامين لذلك وهما: ضوء الشمس الطبيعي والتربة.

أجرت ناسا التجارب على الطحالب في البداية. والمشكلة أنها جيدة لإنتاج الأوكسجين، لكنها ليست مصدر غذاء لذيذ. فانتقل علماء البيولوجيا إلى الخضروات التقليدية وجعلوها تنمو في بيئة معدومة الجاذبية والتربة. حيث استعملوا نظاماً يزود الجذور بماء مع مغذيات منحلة فيه.

ابتكرت علوم الفضاء بيئة اصطناعية للزراعة. وسمي هذا النهج الزراعة في البيئات القابلة للتحكم. ووفقاً للعلماء، سيزيد عدد سكان العالم ما يقارب ٢.٣ مليار نسمة بحلول عام ٢٠٥٠. ولذلك لن تكون المساحات الأفقية المزروعة كافية لتزويدهم بالغذاء. والحل مزارع عمودية تزرع فيها النباتات في خلايا.

وقد أقامت شركة بلينتي أنليميتيد لناسا مثل هذه المزارع بالفعل. ويمكن لمساحة ٠.٨ هكتار منها أن تنتج غذاءً يحتاج ٢٩٠ هكتاراً من الأرض العادية. وينصح العلماء بتحويل هذه المزارع إلى بيئات قابلة للتحكم. حيث تنتقل فيها المغذيات عبر الماء إلى الجذور.

وسيتحكم الحاسوب بكامل المنظومة من درجة حرارة إلى رطوبة وإضاءة وسرعة تدفق المياه إلى أقسام معينة. وستستخدم المصابيح ذات الأطوال الموجية المتغيرة من أجل النباتات في هذه الأنظمة.

ويمكن إقامة المزارع العمودية على أسطح المنازل. فيتحول كل بناء إلى محطة فضاء تزود نفسها بما تحتاجه من الغذاء.

تنقية المياه أيضاً من ناسا

لزراعة النباتات في مزارع عمودية تحتاج المياه النظيفة. وعادة ما تعمل التربة عمل الفلتر الطبيعي الذي ينقي المياه من كل الشوائب.
وبالطبع لوث الإنسان الأرض بالكثير من الشوائب، وأكثرها ضرراً هو المواد الحاوية على الكلور.

ويستخدم الكلور غالباً في مواد التنظيف. وهذه المركبات ضعيفة الانحلالية وعالية السمية. وتستقر في طبقات التربة السفلية ملوثة المياه الجوفية، وتصعب إزالتها.

ولكن علوم الفضاء وجدت الحل، وذلك باستخدام محلول حديد صفري التكافؤ لإزالة المركبات الملوثة بالكلور. ونالت براءة الاختراع عام ٢٠٠٥ وبدأت بعدها في تنظيف المناطق الصناعية.

ويتكون هذا المحلول من جزيئات حديد مجهرية في مستحلب زيتي. وقد أثبت قدرته على إزالة الملوثات تحت موقع الإطلاق ٣٤ في كيب كانفيرال. ويمكنه أن ينقي المياه الجوفية.

المياه الساخنة عند الطلب

تستطيع العلوم الفضائية تزويدنا بالماء الحار. وقد تصبح الخزانات الكبيرة التي ينقل فيها عدد من العناصر الحرارية الطاقة لكميات كبيرة من الماء ببطء أمراً من الماضي.

وأنظمة تسخين المياه المباشرة موجودة منذ عقود، ولكن فعاليتها المنخفضة والقدرة على التحكم بها لم تجعل من الممكن استخدامها بعد في البيوت. وهذا النظام الذي طوره مهندسو ناسا، يزودك بماء حار لامحدود في المدار، وذات الشيء ممكن على الأرض.

وهو أنبوب حلزوني طويل تحيط به عناصر تسخين أربعة، تسخن المياه أثناء مرورها في الأنبوب. وهو مكلف لكنه أكثر فاعلية من منظومات تسخين المياه الحالية. ولكن المشكلة الوحيدة أنه من الصعب جداً التحكم بالحرارة.

ولكن أنظمة التحكم الآلي ساعدت في ذلك.
ويمكن استخدامها لضبط الحرارة في هذه الأنظمة وتنظيم قوتها. لذلك من الممكن استخدامها قريباً في حياتنا.

ألبسة ابتكرها العلم بدأت من ناسا

التحكم بدرجة الحرارة واحد من أهم مجالات الفضاء. فالفروق الحرارية بين – ٢٠٠ درجة مئوية و٢٠٠ درجة مئوية شائعة في مدار الأرض.

وبالطبع في هذه الحالة يجب على جميع بذات الفضاء أن تعدل هذه الفروق. وأكثر التقنيات الحديثة قدرة على ذلك المواد متغيرة الطور أو الحالة. وتقوم هذه المواد على أن التحول من حالة صلبة إلى سائلة يؤدي إلى امتصاص الكثير من الطاقة. بينما عند التحول من حالة سائلة إلى صلبة تطلق المواد الكثير من الحرارة إلى البيئة.

وبدأت ناسا من الثمانينيات التجارب لإيجاد مثل هذه المواد، بحيث يحدث تغير الطور في بيئة قابلة للتحكم ويمتص أكبر قدر من الطاقة. وقد اكتشفت هذه المواد بعدها بفترة قصيرة، ولكنها استخدمت في الفضاء فقط. ثم وجدت طريقها إلى التطبيق على الأرض.

ومن تطبيقاتها البذات الخاصة بسباق السيارات لتحمل تغير درجة حرارة مقصورة السيارة.

ومن أهم استخدامات المواد متغيرة الطور تخزين الطاقة الحرارية فيها، ومن ثم نقلها من جديد إلى الجسم في حالة الملابس، بمجرد بدء انخفاض الحرارة في الخارج.
و يمكن للمواد متغيرة الطور المدمجة مع مواد البناء أن تستخدم لخفض الطاقة اللازمة للتدفئة و التكييف.

الفضاء على الأرض

الفضاء بيئة ليس الإنسان متكيفاً معها لا بيولوجياً ولا تاريخياً. ومع أن الحياة هناك مستحيلة، إلا أن العلم يجعلها ممكنة بل ومريحة. وقد تكون جودة الحياة فيها بفضل العلم أعلى من جودتها على الأرض.

فالظروف القاسية تدفعنا لتطبيق المنهج العلمي على أشياء قد تبدو غير مألوفة لدينا. ونتائج هذه التجارب تدفعنا للتساؤل إذا قمنا بما هو صحيح على الأرض. ولهذا قد يكون الفضاء هو السبب الذي سيمكننا من حل مشكلاتنا التي لاحقتنا منذ الأزل.

الملخص

طبقت الكثير من المشاريع العلمية التي أعدت لمحطة الفضاء الدولية بداية على الأرض في وقت لاحق. يتحدث هذا المقال عن ٥ ابتكارات لناسا تحسن الحياة على الأرض وتغير حياة البشر إلى الأفضل:

• مصابيح لتنظيم الساعة البيولوجية
• مزارع عمودية
• فلترة المياه
• نظام تسخين الماء عند الطلب
• ألبسة تضبط درجة الحرارة

المصدر

هنا