Научно-исследовательская работа на тему: «Космические технологии в повседневной жизни человека»

Введение

В наше время человечество имеет множество возможностей, которые раньше были ему недоступны. Сферы деятельности расширяются, появляются новые, более интересные и захватывающие. Отдельно для каждого вида деятельности человек создает наиболее походящие условия, инструменты, одежду. Однако, чаще всего, используя тот или иной предмет, мы даже не задумываемся, как он был изобретен, когда, кем, и при каких условиях. А между тем многие вещи, используемые нами даже в повседневной жизни, имеют вовсе не обычное происхождение.

        Человека всегда интересовал космос. Постепенно, изучая его, мы добивались определенных успехов, поднимая уровень знаний о нем все выше и выше. Для освоения космоса начали требоваться новые технологии и приспособления. Естественно, их создавали. Позже, люди поняли, что некоторые предметы, сделанные для космических нужд, отлично служат человеку и на Земле, с успехом заменяют или дополняют привычные нам вещи. Часто после испытаний в космической промышленности, созданное учеными творение переходит в наш быт, и мы до сих пор пользуемся этими вещами, даже не подозревая об их космическом происхождении.

        Какими «космическими» предметами мы пользуемся? С какой целью их внедрили? Намного ли это улучшает нашу жизнь? Опасны ли они для здоровья? Цель нашей работы – ответить на эти вопросы, актуализировать тему космоса для сверстников через знакомство с применением космических технологий в повседневной жизни каждого человека. А так же подумать, какую еще космическую технологию можно перенести в нашу повседневную жизнь.

Своими задачами мы поставили:

1. Познакомиться с литературой и интернет - источниками на данную тему;
2. Отобрать и выстроить нужный материал, провести его анализ;
3. Провести соцопрос сверстников и проанализировать его результаты;
4. Попробовать перенести ещё какую-то космическую технологию в нашу повседневную жизнь (исследовать технологии космоса и предложить варианты для земли);

Актуальностью темы мы определили то, что космическая индустрия все больше развивается, и многие наболевшие проблемы Земли уже можно решить с помощью космических технологий, что, действительно, важно.

1. Космические технологии, используемые в быту

Космос интересовал человека с древнейших времен. Использование понятия «космос» зафиксировано еще у Пифагора и Гераклита около 500 гг. до н.э. Люди тянулись к величественному и неизвестному, старались понять всю сущность и происхождение загадочного пространства, окружающего нашу планету.

За последние полвека благодаря космической отрасли было запатентовано более 50 тыс. различных изобретений. Все они были либо специально созданы в ходе развития космических программ, либо получили широкое распространение именно после того, как их довели до ума ученые, работающие на космос. О том, что есть технологический уровень отдачи от космоса, который может ощутить едва ли не каждый житель Земли, свидетельствуют, как минимум, десяток вещей (приведены ниже). Все они широко распространены в быту, но об их «космическом» происхождении мало кто догадывается.

Постепенно человечество развивалось, приборы для изучения космоса становились все совершеннее: сложнее, мощнее, эффективнее. Были изобретены более прочные и стойкие краски и пластики, специальные клеи, микросхемы, телескопы, спутники, зонды. С их помощью люди узнавали все больше и больше, раскрывали многие тайны и загадки.

Современные научные разработки для целей освоения космического пространства едва ли не ежедневно пополняются новыми изобретениям, которые по прошествии иногда очень небольшого отрезка времени начинают использоваться в быту, значительно упрощая нашу жизнь.

1.1  Спутниковые возможности 

Первым идею использования спутников для создания глобальной системы связи в 1945г. предложил писатель и ученый Артур Кларк. Свое изобретение он не запатентовал, так как не верил в возможность реализации идеи при его жизни, а также из благородных побуждений: А. Кларк заявлял, что его идея должна служить всему человечеству. 4 октября 1957г. был запущен первый спутник Земли, а уже через 8 лет - геостационарный спутник связи с поэтическим названием Early Bird («Ранняя пташка»). Он мог в одно и то же время передавать через Атлантический океан 240 телефонных каналов либо 1 телевизионный.

Сегодня спутниковые системы используются повсеместно - в метеорологии, геологической разведке, для передачи телевизионного и интернет-сигнала, в телефонии. Одной из самых востребованных космических технологий сейчас является система глобального позиционирования GPS. Спутниковая навигация помогает ориентировать на незнакомых дорогах, а также заблаговременно предсказывать наводнения и выявлять значительные загрязнения окружающей среды. GPS не уникальна, есть еще и российская система ГЛОНАСС. Параллельно идет разработка сугубо гражданской европейской спутниковой системы Galileo.

Современный широкополосный интернет и спутниковое телевидение, это прямое использования космический технологий буквально в каждом доме.

1.2   Продукты питания

Космические разработки подарили человечеству также и некоторые продукты питания. Например, биопродукты - йогурты, соки и сыры, обогащенные бифидобактериями, появились на полках магазинов в 1990-е гг. прошлого века. Однако еще в 1963г. микробиологи обнаружили бактерии, подавлявшие развитие гнилостных и болезнетворных микробов, и продукты, с их добавлением стали необходимой частью трапезы космонавта.

Космос не только изобретал, но и переосмысливал уже привычные предметы. Например, упаковка туба (она же тюбик) первоначально использовалась для хранения зубной пасты и кремов. Но когда возникла необходимость кормить космонавтов в невесомости, пастообразные борщи и котлеты стали расфасовывать в тубы. В них хранилась вся космическая еда до 1982г., когда были внедрены и другие способы длительного сохранения продуктов. Сегодня любой землянин найдет в ближайшем к дому магазине десятки продуктов в тубах.

Так же В 60 годах XX века для космонавтов были изобретены лeгкие сублимированные, т.е. обезвоженные продукты, так как поднять в космос 1 кг стоит от 5 до 10 тысяч долларов. А теперь и мы можем наслаждаться быстрозавариваемыми супами, кашами, лапшой, растворимым кофе. Это заметно экономит наше время.

1.3 Одежда

Огнестойкая ткань для костюмов пожарников сначала использовалась в скафандрах. Также скафандр для выхода в открытый космос стал прототипом нового поколения защитных костюмов со встроенной системой охлаждения, разработанных итальянской компанией D'Appolonia для пожарных и автогонщиков.
Термобелье, в которое облачаются любители зимних видов спорта, первоначально было разработано как элемент гардероба астронавтов. Благодаря особым технологиям пряжи оно способствует испарению избытка влаги, выделяемой телом при нагрузках, и сохранению тепла.

При изготовлении беговых кроссовок применяется трехмерная ткань с полиуретановой пеной: она правильно распределяет нагрузку по ноге во время движения. Идея была заимствована у лунных ботинок, разработанных для лунной миссии Apollo. Ботинки лунных пионеров пружинили шаг и обеспечивали вентиляцию.

Настолько банальная вещь как липучка и молния появились и были востребованы вначале в космосе, а потом уже

перекочевали в нашу повседневную жизнь.

Застежки-липучки получили широкую популярность

благодаря телепрограмме с околоземной орбиты,

в которой зрители увидели, что в невесомости

астронавты фиксируют предметы к стенам при помощи липучек. Застежки, позволяющие быстро и прочно застегнуться, быстро перекочевали на костюмы горнолыжников, аквалангистов, а затем и на детскую одежду. Однако придуманы липучки были еще в докосмическую эру - патент на них был получен в 1955г.

Молния для одежды была запатентована еще в 1914 году американцем Гидеоном Сундебеком, но была по-настоящему

востребована лишь после того, как ученые стали

трудиться над экипировкой космонавтов. Молния

оказалась намного практичнее, чем обыкновенные

пуговицы и застежки, которые могли оторваться,

и на их закрытие/открытие требовалось больше времени.

1.4 Бытовая техника

Фильтры для воды также являются изначально разработкой для космонавтов, которая им очень пригодилась: ведь запасы воды минимальны, а хранится она должна довольно долго. Так что, хотя «домашняя» и сравнительно несложная система фильтрации была известна с середины прошлого века, ученым пришлось «научить» фильтры очищать воду в экстремальных космических условиях. Со временем их находки (с использованием древесного угля) были позаимствованы компаниями по производству бытовых фильтров.

А портативные беспроводные пылесосы, идеально подходящие для уборки автомобиля, сделаны по принципу магнитно-бурильного аппарата, разработанного NASA для забора лунного грунта.

В качестве следующего примера внеземной продукции приведем давно известные и пользующиеся популярностью и спросом сковородки, имеющие тефлоновое покрытие. Они стали распространенным и желанным на каждой кухне предметом благодаря тому, что позволяют

готовить вкусные блюда, сохраняя

естественность вкусовых качеств и полезные

свойства исходных продуктов. И вряд ли

кто-нибудь из нас задумывается, что материал

 с загадочным названием тефлон также

впервые был применен в пошиве скафандров.

Говоря об этом материале немного более широко, следует упомянуть, что однозначно не рекомендуется допускать соприкасание тефлонового покрытия сковороды с предметами из металла – это может просто испортить достаточно тонкое покрытие. Так космическая технология способствует развитию народных, исключительно земных промыслов – почти забытого ремесла изготовления специальных кухонных предметов из дерева.

Необходимо также следить за тем, чтобы при приготовлении пищи не использовались сковороды, на которых потрескалось тефлоновое внутреннее покрытие – материал способен выделять вредные вещества, которые могут впитываться в пищу.

Особенно много космического используется в медицине. Так, костюмы, позволяющие учиться ходить детям с церебральным параличом, используются космонавтами на орбите для поддержания в тонусе мышц, которые атрофируются от бездеятельности в невесомости.

Современные фотоаппараты используют так называемую ПЗС-матрицу, пресловутые Мегапиксели у всех на слуху. Но мало кто знает, что эти микросхемы из светочувствительных фотодиодов из кремния были созданы при разработке новых электронных телескопов и совершенствования астрономических наблюдений, поскольку даже лучшая пленка не может дать и половину преимуществ цифровых камер.

Космические технологии проникли во все отрасли жизни. Даже в стоматологии используются передовые материалы, созданные космической промышленностью.  Коронки из оксида циркония, передовое направление в протезировании зубов, использует материал, применяемый для изготовления теплоизоляционной обшивки кораблей.

2. Космические технологии – польза или вред человечеству.

На все космические исследования тратилось, и тратится до сих пор, очень много денег. И, проведя социальный опрос, мы увидели, что более чем 86% опрошенных задаются вопросом: «А не зазря ли все это? Какой толк от космических изобретений обычным людям?» (диаграмма 1)

Диаграмма 1. Отношение опрошенных к проблеме

 затрат на космическую индустрию

Мы тоже заинтересовались, какую пользу приносит космос лично нам. Исследовав много литературы, поняли, что огромную. Многие изобретения, созданные для космоса, впоследствии перешли и в нашу повседневную жизнь. Мы очень удивились, узнав, что ежедневно пользуемся космическими разработками.

Почему же все-таки эти вещи разрабатывали для космоса? Почему нельзя было разработать их для Земли? Или допустить их до использования в повседневной жизни без долгих космических испытаний? Эти вопросы волнуют около 54% опрошенных  (диаграмма 2) нами людей.

Диаграмма 2. Отношение опрошенных к вопросу:

 «Почему эти вещи именно из космоса?»

Ответ же очень прост. Ранее в этих изобретениях не было нужды. А человек изобретает вещи по мере их надобности. Нам не особо были нужны молнии и «липучки» - мы прекрасно обходились пуговицами и крючками, однако космонавтам этого было уже недостаточно. И так во многом. Человек искал более практичные и экономные способы решения проблемы. Испытания космосом тоже были нужны – новые вещества могли проявить какое-нибудь новое свойство, могли нуждаться в доработке, или замене, а осуществить все это смогли бы именно наиболее осведомленные ученые космической промышленности.

Космические технологии являются продуктом космоса.
Сегодня с полной уверенностью можно причислить космос к фундаментальным наукам и заставить умолкнуть скептиков, которые с завидной регулярностью задаются вопросом: «А зачем нам, собственно, нужны дорогостоящие космические исследования?».

Мы видим, как важны эти технологии в нашей жизни, и можем с уверенностью сказать, что огромные усилия и колоссальные расходы, которых требует освоение космоса, многократно окупаются.

4. Разработка вариантов использования космических технологий

60% опрошенных нами людей (диаграмма 3) заявили, что в нашу жизнь из космоса уже ничего перенести нельзя, так как все полезное мы уже взяли и используем. Однако мы с этим не согласны.

Диаграмма 3. Мнение опрошенных о возможности

\перенесения в нашу жизнь оставшихся космических технологий.

Исследовав повседневную жизнь людей, и жизнь людей в экстренных ситуациях, мы выделили несколько проблем, которые предлагаем решить с помощью космических технологий.  

1. «Пробки» на дорогах

Многие компании на Земле (к примеру, AirSage) разрабатывают и используют алгоритмы, которые измеряют число, скорость и плотность сигналов мобильников в автомобилях, ездящих вдоль дороги. Чем больше плотность сигналов, тем более загружена дорога. Затем компания смотрит на плотность сигналов и скорость транспортных средств для определения пробок. Однако у этой системы есть один недостаток. Система не предусматривает то, что, к примеру, в автобусе находится много пассажиров, и почти каждый из них имеет сотовый телефон. Система принимает эти сигналы за большое скопление машин, и на карте отображается ложная пробка.

Также, для определения пробок, к примеру, на поисковике Яндекс, используют помощь самих водителей – люди сами звонят и сообщают о пробках. Однако, такая информация слишком недостоверна, ненадежна, да и, к тому же, непостоянна. Когда-то звонит много людей, когда-то мало… А вдруг в один прекрасный день никто не позвонит?

Следующий способ – отслеживание пробок с помощью датчиков и камер. Однако, это дорогостоящее удовольствие. Большие затраты на такие датчики слежения себя не оправдывают.

Мы предлагаем решить проблему следующим способом: внедрить микрочипы в номера машин. Спутник на космической орбите будет получать сигнал с микросхемы и передавать этот сигнал на Землю, чтобы впоследствии его нанесли на карту.

Примерно так и пробовали поступить за рубежом, однако микросхемы монтировались прямо в салон автомобиля. Однако установка микросхем в номер – дело гораздо более простое, менее затратное и многократно окупающее себя.

При такой системе мы максимально четко  сможем отследить пробки на дорогах, а так же помочь раскрытию преступлений, связанных с угоном машин, и скрытию на машинах преступников.

2. Невесомость можно сравнить с долгим нахождением в горизонтальном положении

По словам лётчика-космонавта Юрия Владимировича Усачева, невесомость можно сравнить с долгим нахождением в горизонтальном положении без движения. Именно в таком положении находятся люди, получившие серьезные травмы, и не имеющие физической возможности встать с кровати. Однако за долгое время нахождения в постели, мышцы у людей начинают отвыкать работать, и атрофируются. Мы предлагаем решить эту проблему так же, как ее решают в космосе – с помощью датчиков, симулирующих сокращения мышц.

Ни для кого не секрет, что космонавты – люди крепкого здоровья. И что в космосе им приходится усердно заниматься физкультурой, дабы избежать атрофирования мышц. В этом им помогают специальные тренажеры, симулирующие сокращения мышц. Благодаря им мышцы космонавтов поддерживаются в форме. Именно эти тренажеры мы и предлагаем использовать больным, долго находящимся в горизонтальном положении.

3. Медицина должна быть доступна всем

Мы не раз слышали о случаях, когда врачам из маленьких и малоизвестных городов не удавалось выполнить какую-то сложную операцию, потому что им не хватило квалификации и знаний. Или что пациент умер при перевозке в другое место. Естественно, ведь все грамотные специалисты уехали в крупные города. Мы предлагаем и эту проблему решить с помощью космических технологий.

Благодаря спутниковой системе связи (сотовой, или интернет), а не вышкам, или кабелям, врачи смогут связаться с более квалифицированными коллегами и получить полную консультацию и онлайн руководство прямо во время операции. Это значит, что пациенту смогут немедленно оказать помощь, и его не нужно будет никуда перевозить.

Заключение

Космонавтика нужна науке - она грандиозный и могучий инструмент изучения Вселенной, Земли, самого человека. С каждым днем все более расширяется сфера прикладного использования космонавтики. Служба погоды, навигация, спасение людей и спасение лесов, всемирное телевидение, всеобъемлющая связь, сверхчистые лекарства и полупроводники с орбиты, самая передовая технология - это уже и сегодняшний день, и очень близкий завтрашний день космонавтики. А впереди - электростанции в космосе, удаление вредных производств с поверхности планеты, заводы на околоземной орбите и Луне, и т.д.

Исследовав данную тему, мы пришли к выводу, что в нашей повседневной жизни уже невозможно обойтись без космических разработок, что эти вещи по своим функциям и свойствам намного превосходят своих «земных» предшественников. Мы поняли, что космос много отдает земле, и есть смысл тратить деньги на космические исследования, так как они гораздо продуктивнее земных. Осознали, что люди будут переносить космические изделия не только в быт, но и в промышленность и т.п. отрасли, и это будет иметь успех.

В заключение справедливо будет сказать, что двадцатое столетие по праву называют "веком электричества", "атомным веком", "веком химии", "веком биологии". Но также справедливое его название - "космический век". Космическое будущее человечества - залог его непрерывного развития на пути прогресса и процветания, о котором мечтали и которое создают те, кто работал и работает сегодня в области космонавтики и других отраслях народного хозяйства.

Список использованной литературы

1. "Космическая техника" / под ред. К. Гэтланда, М.: Мир, 2013
2. "Космические методы изучения биосферы"/ ответств. ред. Л.Н. Васильев, М.: Наука, 2012
3. Освоение космического пространства в СССР (по материалам печати) / ответств. ред. Р.З. Сагдеев, М.: Наука, 2013
4. "Транспортные космические системы" / С.В. Чекалин, М.: Наука, 2012
5. http://www.1tv.ru/sprojects_utro_video/si33/p31699
6. http://www.j369.ru/kosmicheskie-texnologii-v-nashem-bytu
7. http://http://www.segodnya.ua http://http//www.segodnya.ua%20%20%20%20
8. http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/4517/
9. http://www.snowboard.ru/archives/3438
10. http://habrahabr.ru/blogs/internet/16911/
11. Segodnya.ua/news/14053432.html

Приложение № 1

Анкеты – опросники «Космические технологии в быту»

1. Знакомы ли вы с понятие космические технологии?

            Да                                  Нет

2. Как вы думаете, есть ли польза от космической промышленности обычным людям?

            Да                                      Нет

3. Волнует ли вас вопрос: "На что тратятся деньги в космической промышленности? Какой мне лично от этого толк?"

            Да                                  Нет

4. Как вы думаете, сильно бы изменилась наша жизнь, если из нее убрать все космические разработки?

            Да                                  Нет

5. Как вы думаете, что перешло в наш быт из космической отрасли?

   ____________________________________________________________

______________________________________________________________

6. Волнует ли вас вопрос, почему многие предметы нашей повседневной жизни  разработали именно в космосе, а не на Земле?

            Да                                  Нет

7. Как вы думаете, опасны ли эти «космические» предметы?

            Да                                  Нет

8. Как вы думаете, много ли еще разработок можно перенести в нашу жизнь, или все полезное, что можно было, мы уже перенесли?

            Я думаю, что еще много чего можно перенести.

            Я считаю, что все полезное, что можно, мы уже взяли, и больше ничего перенести нельзя.

9. Как вы думаете, что из космической промышленности можно перенести в наш быт?

_____________________________________________________________

10. Какие традиционно-земные вещи вы бы хотели заменить на предметы космической промышленности?

_____________________________________________________________                                                                                                                  

Спасибо за то, что заполнили нашу анкету!

Анкетирование проводится для научно-исследовательской работы.

 Итоги анкетирования разглашаться не будут.