Nguyễn Hoàng
Intern Writer
Trớ trêu thay, công nghệ mà mọi người nghĩ là sản phẩm phụ của du hành vũ trụ lại là một huyền thoại: Loại vật liệu Teflon (phủ chống dính). Nhưng thực tế là có hàng ngàn công nghệ vũ trụ đã đi vào cuộc sống hàng ngày, từ đèn LED đến máy quét CAT, kể cả camera hay Laptop...
Nếu bạn dừng ai đó trên phố và yêu cầu họ nêu tên một thứ mà chúng ta sẽ không có nếu không có du hành vũ trụ, thì gần như chắc chắn họ sẽ nói là chảo chống dính. Ý tưởng rằng vật liệu rất trơn này, Teflon, ban đầu được phát triển cho các sứ mệnh lên Mặt Trăng đã ăn sâu vào văn hóa đại chúng. Nhưng điều đó không đúng.
Đúng là Teflon, hay còn gọi là polytetrafluoroethylene hoặc PTFE, đóng vai trò quan trọng đối với chương trình mặt trăng. Chúng tôi cần một vật liệu trơ về mặt hóa học và có thể chịu được cả nhiệt độ cực lạnh và cực nóng, và PTFE hoàn toàn phù hợp. Nhưng vật liệu này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1938, và được gắn nhãn là Teflon và được sử dụng trong chảo chống dính trong một thập kỷ trước khi lần đầu tiên được sử dụng trong không gian.
Nhưng trong khi trứng rán của chúng ta vẫn an toàn không bị dính vào chảo cho dù có du hành vũ trụ hay không, thì vẫn có một danh sách đáng ngạc nhiên các sản phẩm công nghệ cao và công nghệ thấp có sự phát triển thực sự bắt nguồn từ chương trình không gian.
NASA cần những máy ảnh kỹ thuật số đủ nhỏ để có thể chứa trong không gian hạn chế có sẵn trên tàu vũ trụ, nhưng cũng cung cấp độ phân giải và chất lượng hình ảnh cần thiết cho các ứng dụng khoa học. Việc tạo ra các cảm biến có độ phân giải cao nhỏ gọn bằng công nghệ cảm biến kỹ thuật số hiện có đang được sử dụng tại thời điểm đó, CCD (thiết bị ghép điện tích), là một thách thức vì tín hiệu từ các cảm biến cần mạch khuếch đại riêng biệt, khiến các mô-đun máy ảnh trở nên cồng kềnh.
Các nhà nghiên cứu đã làm việc trong nhiều thập kỷ về một công nghệ thay thế được gọi là bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS). Ưu điểm của CMOS là nó kết hợp cảm biến và khuếch đại tín hiệu trong một đơn vị, khiến nó nhỏ gọn hơn nhiều. Nhưng vấn đề với điều này là nó tạo ra rất nhiều tiếng ồn vì điện áp đầu ra bị ảnh hưởng bởi các dao động ngẫu nhiên trong các bóng bán dẫn. Điều này làm giảm chất lượng xuống mức quá thấp để NASA sử dụng.
Một nhóm làm việc tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực (JPL) đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng một phương pháp sáng tạo. Thay vì sử dụng giá trị tuyệt đối của điện áp từ mỗi pixel, họ đo điện áp trước và sau khi chụp ảnh, và sử dụng sự khác biệt giữa hai giá trị này làm tín hiệu. Phương pháp này đã lọc ra tác động của bất kỳ biến động ngẫu nhiên nào.
Kết quả là một mô-đun máy ảnh có kích thước chỉ bằng một phần ba so với CCD nhưng vẫn cung cấp chất lượng đầu ra cao. Chính khả năng thu nhỏ mô-đun máy ảnh thành một đơn vị nhỏ gọn như vậy đã khiến chúng trở nên thiết thực khi đưa vào điện thoại thông minh.
Cơ quan này giải thích rằng khi khoang Liberty Bell 7 rơi xuống Đại Tây Dương sau chuyến bay thành công vào năm 1961, cửa sập nổ bất ngờ nổ tung, khiến nước tràn vào khoang. Phi công chỉ huy Gus Grissom buộc phải nhảy dù ngay lập tức, để lại anh ta một mình dưới nước. Vì tất cả các thiết bị vô tuyến đều có trên khoang và chỉ có thể được các phi hành gia sử dụng thông qua kết nối cáp, nên mọi liên lạc đều bị mất và ban đầu phi hành đoàn trực thăng không thể phát hiện ra anh ta dưới nước. May mắn thay, Grissom cuối cùng đã có thể thu hút sự chú ý của trực thăng và được giải cứu thành công, nhưng chính sự cố đó đã khiến NASA đưa vào sử dụng một tai nghe không dây có thể sử dụng bên trong mũ bảo hiểm của bộ đồ phi hành gia.
Ngày nay, khi chúng ta nghe dịch vụ phát nhạc trực tuyến qua một cặp tai nghe không dây, thì đây chính là thảm họa mà chúng ta phải cảm ơn.
Nếu bạn sở hữu một đôi giày thể thao Nike Air Max, hoặc bất kỳ đôi giày thể thao hay giày nào có đế hoặc miếng lót giày chứa đầy không khí, thì bạn đang đi một công nghệ đầu tiên được phát triển cho bộ đồ phi hành gia.
Bộ đồ vũ trụ rất nặng! Những bộ đồ được sử dụng trong các sứ mệnh Apollo nặng khoảng 180 pound, về cơ bản là gấp đôi trọng lượng của phi hành gia. Điều đó không phải là vấn đề trong điều kiện không trọng lượng hoặc trong trọng lực thấp của Mặt Trăng, nhưng lại là vấn đề lớn trên Trái Đất, nơi đệm thông thường bị nén hoàn toàn để loại bỏ mọi sự bảo vệ. Giải pháp của NASA cho vấn đề này về cơ bản là bơm không khí vào đế giày, cung cấp mức độ chống nén cao. Đây cũng là cách tiếp cận được sử dụng trong giày thể thao Nike Air Max ngày nay.
Công nghệ đó ban đầu được phát triển cho các sứ mệnh Mặt Trăng. Các phi hành gia cần trích xuất các mẫu lõi từ độ sâu tới 10 feet dưới bề mặt, và điều đó đòi hỏi một máy khoan điện có nguồn điện riêng. NASA đã giao cho Black & Decker thiết kế chiếc máy khoan không dây đầu tiên, và phần còn lại, ừm, là lịch sử.
Một trong những thách thức mà NASA phải đối mặt khi suy nghĩ trước về các sứ mệnh có người lái dài ngày hơn đến sao Hỏa và xa hơn nữa là làm thế nào để cung cấp thực phẩm tươi cho các phi hành gia. Trồng cây trên tàu vũ trụ là giải pháp hiển nhiên, nhưng cơ quan này đã gặp phải một vấn đề. Cây thải ra một loại khí gọi là ethylene khi chúng phát triển, và không gian chật hẹp của tàu vũ trụ tích tụ và khiến chúng bị phân hủy. NASA cần một thiết bị để loại bỏ ethylene khỏi không khí.
Cơ quan này đã ủy quyền cho Đại học Wisconsin–Madison phát triển một bộ lọc chuyên dụng và nó đã được sử dụng thành công trên tàu con thoi. Nhận ra rằng công nghệ tương tự có thể được sử dụng để loại bỏ các thành phần không mong muốn khác khỏi không khí, nó đã dẫn đến Airocide—một máy lọc không khí loại bỏ mọi thứ từ vi khuẩn đến các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Các máy lọc không khí ngày nay áp dụng công nghệ tương tự này.
Yost đã phát triển một vật liệu ban đầu được gọi là "bọt lò xo chậm" và sau đó được đổi tên thành bọt nhớ. Các thí nghiệm cho thấy vật liệu này không chỉ cải thiện khả năng bảo vệ chống va đập mà còn tăng cường đáng kể sự thoải mái. Ngày nay, vật liệu này tất nhiên được biết đến nhiều nhất khi được sử dụng trong nệm.
Các sứ mệnh không gian có người lái đầu tiên đã khiến cả phi hành gia và tàu vũ trụ của họ phải chịu áp lực chưa từng có, và NASA cần một cách để có thể phát hiện ra các lỗi vật liệu có thể dẫn đến sự cố thảm khốc. Tia X thông thường chỉ có thể đi xa đến một mức nào đó, vì vậy một cách tiếp cận tinh vi hơn đã được thực hiện, trong đó tia X có thể được phát ra theo nhiều hướng, với một máy tính phân tích các lát cắt hình ảnh khác nhau để tạo ra hình ảnh 3D.
Công nghệ đó, được gọi là chụp cắt lớp vi tính, hiện được biết đến nhiều hơn với tên viết tắt là CT scan hoặc CAT scan. Những chiếc máy này đã hoàn toàn cách mạng hóa chẩn đoán y khoa—nhưng vẫn được sử dụng để kiểm tra các thành phần tàu vũ trụ cho đến ngày nay.
Một cải tiến quan trọng của NASA là quạt. Chúng ta đã đi gần hết một vòng tròn rồi, với những máy tính xách tay mới nhất như MacBook Air hiện tại sử dụng thiết kế không quạt, nhưng việc thiết kế quạt vào dạng vỏ sò là một bước quan trọng để cho phép máy tính xách tay hoạt động như những chiếc máy tính thực sự có khả năng. NASA chắc chắn có thể nhận công lao cho sự phát triển đó, và để chứng minh khả năng của một thiết bị như vậy với phần mềm phù hợp.
Chúng ta có thể không cần cảm ơn NASA khi nấu bữa sáng, nhưng cơ quan này chắc chắn đã đóng góp vào sự phát triển của nhiều thiết bị mà chúng ta sử dụng cả ngày lẫn đêm.
Theo Howtogeek
9. Huyền thoại về Teflon
Teflon còn được gọi là polytetrafluoroethylene (PTFE), là một loại nhựa polymer độc đáo có khả năng chống dính và kháng hóa chất.Nếu bạn dừng ai đó trên phố và yêu cầu họ nêu tên một thứ mà chúng ta sẽ không có nếu không có du hành vũ trụ, thì gần như chắc chắn họ sẽ nói là chảo chống dính. Ý tưởng rằng vật liệu rất trơn này, Teflon, ban đầu được phát triển cho các sứ mệnh lên Mặt Trăng đã ăn sâu vào văn hóa đại chúng. Nhưng điều đó không đúng.
Đúng là Teflon, hay còn gọi là polytetrafluoroethylene hoặc PTFE, đóng vai trò quan trọng đối với chương trình mặt trăng. Chúng tôi cần một vật liệu trơ về mặt hóa học và có thể chịu được cả nhiệt độ cực lạnh và cực nóng, và PTFE hoàn toàn phù hợp. Nhưng vật liệu này được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1938, và được gắn nhãn là Teflon và được sử dụng trong chảo chống dính trong một thập kỷ trước khi lần đầu tiên được sử dụng trong không gian.
Nhưng trong khi trứng rán của chúng ta vẫn an toàn không bị dính vào chảo cho dù có du hành vũ trụ hay không, thì vẫn có một danh sách đáng ngạc nhiên các sản phẩm công nghệ cao và công nghệ thấp có sự phát triển thực sự bắt nguồn từ chương trình không gian.
8. Máy ảnh điện thoại thông minh
NASA cần những máy ảnh kỹ thuật số đủ nhỏ để có thể chứa trong không gian hạn chế có sẵn trên tàu vũ trụ, nhưng cũng cung cấp độ phân giải và chất lượng hình ảnh cần thiết cho các ứng dụng khoa học. Việc tạo ra các cảm biến có độ phân giải cao nhỏ gọn bằng công nghệ cảm biến kỹ thuật số hiện có đang được sử dụng tại thời điểm đó, CCD (thiết bị ghép điện tích), là một thách thức vì tín hiệu từ các cảm biến cần mạch khuếch đại riêng biệt, khiến các mô-đun máy ảnh trở nên cồng kềnh.
Các nhà nghiên cứu đã làm việc trong nhiều thập kỷ về một công nghệ thay thế được gọi là bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS). Ưu điểm của CMOS là nó kết hợp cảm biến và khuếch đại tín hiệu trong một đơn vị, khiến nó nhỏ gọn hơn nhiều. Nhưng vấn đề với điều này là nó tạo ra rất nhiều tiếng ồn vì điện áp đầu ra bị ảnh hưởng bởi các dao động ngẫu nhiên trong các bóng bán dẫn. Điều này làm giảm chất lượng xuống mức quá thấp để NASA sử dụng.
Một nhóm làm việc tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực (JPL) đã giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng một phương pháp sáng tạo. Thay vì sử dụng giá trị tuyệt đối của điện áp từ mỗi pixel, họ đo điện áp trước và sau khi chụp ảnh, và sử dụng sự khác biệt giữa hai giá trị này làm tín hiệu. Phương pháp này đã lọc ra tác động của bất kỳ biến động ngẫu nhiên nào.
Kết quả là một mô-đun máy ảnh có kích thước chỉ bằng một phần ba so với CCD nhưng vẫn cung cấp chất lượng đầu ra cao. Chính khả năng thu nhỏ mô-đun máy ảnh thành một đơn vị nhỏ gọn như vậy đã khiến chúng trở nên thiết thực khi đưa vào điện thoại thông minh.
7. Tai nghe không dây
Một tai nạn trong chuyến bay có người lái thứ hai của NASA đã dẫn đến sự ra đời của tai nghe không dây đầu tiên, tiền thân của tai nghe không dây mà chúng ta sử dụng ngày nay.Cơ quan này giải thích rằng khi khoang Liberty Bell 7 rơi xuống Đại Tây Dương sau chuyến bay thành công vào năm 1961, cửa sập nổ bất ngờ nổ tung, khiến nước tràn vào khoang. Phi công chỉ huy Gus Grissom buộc phải nhảy dù ngay lập tức, để lại anh ta một mình dưới nước. Vì tất cả các thiết bị vô tuyến đều có trên khoang và chỉ có thể được các phi hành gia sử dụng thông qua kết nối cáp, nên mọi liên lạc đều bị mất và ban đầu phi hành đoàn trực thăng không thể phát hiện ra anh ta dưới nước. May mắn thay, Grissom cuối cùng đã có thể thu hút sự chú ý của trực thăng và được giải cứu thành công, nhưng chính sự cố đó đã khiến NASA đưa vào sử dụng một tai nghe không dây có thể sử dụng bên trong mũ bảo hiểm của bộ đồ phi hành gia.
Ngày nay, khi chúng ta nghe dịch vụ phát nhạc trực tuyến qua một cặp tai nghe không dây, thì đây chính là thảm họa mà chúng ta phải cảm ơn.
6. Giày tập giảm xóc
Nếu bạn sở hữu một đôi giày thể thao Nike Air Max, hoặc bất kỳ đôi giày thể thao hay giày nào có đế hoặc miếng lót giày chứa đầy không khí, thì bạn đang đi một công nghệ đầu tiên được phát triển cho bộ đồ phi hành gia.
Bộ đồ vũ trụ rất nặng! Những bộ đồ được sử dụng trong các sứ mệnh Apollo nặng khoảng 180 pound, về cơ bản là gấp đôi trọng lượng của phi hành gia. Điều đó không phải là vấn đề trong điều kiện không trọng lượng hoặc trong trọng lực thấp của Mặt Trăng, nhưng lại là vấn đề lớn trên Trái Đất, nơi đệm thông thường bị nén hoàn toàn để loại bỏ mọi sự bảo vệ. Giải pháp của NASA cho vấn đề này về cơ bản là bơm không khí vào đế giày, cung cấp mức độ chống nén cao. Đây cũng là cách tiếp cận được sử dụng trong giày thể thao Nike Air Max ngày nay.
5. Dụng cụ điện không dây và máy hút bụi
Một trong những điểm khó chịu khi sử dụng bất kỳ thứ gì từ dụng cụ điện như máy khoan đến máy hút bụi là dây nguồn dường như luôn cản trở. Ngày nay, dụng cụ điện không dây chạy bằng pin là chuẩn mực, cũng như máy hút bụi chạy bằng pin nhỏ như Dustbusters. Thật vậy, hiện nay có xu hướng ngày càng tăng đối với máy hút bụi không dây lớn hơn được sạc trong đế cắm giữa các lần sử dụng.Công nghệ đó ban đầu được phát triển cho các sứ mệnh Mặt Trăng. Các phi hành gia cần trích xuất các mẫu lõi từ độ sâu tới 10 feet dưới bề mặt, và điều đó đòi hỏi một máy khoan điện có nguồn điện riêng. NASA đã giao cho Black & Decker thiết kế chiếc máy khoan không dây đầu tiên, và phần còn lại, ừm, là lịch sử.
4. Máy lọc không khí
Một trong những thách thức mà NASA phải đối mặt khi suy nghĩ trước về các sứ mệnh có người lái dài ngày hơn đến sao Hỏa và xa hơn nữa là làm thế nào để cung cấp thực phẩm tươi cho các phi hành gia. Trồng cây trên tàu vũ trụ là giải pháp hiển nhiên, nhưng cơ quan này đã gặp phải một vấn đề. Cây thải ra một loại khí gọi là ethylene khi chúng phát triển, và không gian chật hẹp của tàu vũ trụ tích tụ và khiến chúng bị phân hủy. NASA cần một thiết bị để loại bỏ ethylene khỏi không khí.
Cơ quan này đã ủy quyền cho Đại học Wisconsin–Madison phát triển một bộ lọc chuyên dụng và nó đã được sử dụng thành công trên tàu con thoi. Nhận ra rằng công nghệ tương tự có thể được sử dụng để loại bỏ các thành phần không mong muốn khác khỏi không khí, nó đã dẫn đến Airocide—một máy lọc không khí loại bỏ mọi thứ từ vi khuẩn đến các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Các máy lọc không khí ngày nay áp dụng công nghệ tương tự này.
3. Bọt nhớ
Vào những năm 1960, NASA đang tìm kiếm một vật liệu hấp thụ sốc có thể được sử dụng để giảm chấn động trong mọi thứ, từ tàu vũ trụ Apollo đến ghế ngồi được các phi công thử nghiệm sử dụng trên máy bay thử nghiệm. Một kỹ sư hàng không tên là Charles Yost đã giúp phát triển hệ thống phục hồi Apollo và sau đó được NASA giao nhiệm vụ cải thiện khả năng bảo vệ chống va chạm của ghế máy bay.Yost đã phát triển một vật liệu ban đầu được gọi là "bọt lò xo chậm" và sau đó được đổi tên thành bọt nhớ. Các thí nghiệm cho thấy vật liệu này không chỉ cải thiện khả năng bảo vệ chống va đập mà còn tăng cường đáng kể sự thoải mái. Ngày nay, vật liệu này tất nhiên được biết đến nhiều nhất khi được sử dụng trong nệm.
2. Quét CAT
Các sứ mệnh không gian có người lái đầu tiên đã khiến cả phi hành gia và tàu vũ trụ của họ phải chịu áp lực chưa từng có, và NASA cần một cách để có thể phát hiện ra các lỗi vật liệu có thể dẫn đến sự cố thảm khốc. Tia X thông thường chỉ có thể đi xa đến một mức nào đó, vì vậy một cách tiếp cận tinh vi hơn đã được thực hiện, trong đó tia X có thể được phát ra theo nhiều hướng, với một máy tính phân tích các lát cắt hình ảnh khác nhau để tạo ra hình ảnh 3D.
Công nghệ đó, được gọi là chụp cắt lớp vi tính, hiện được biết đến nhiều hơn với tên viết tắt là CT scan hoặc CAT scan. Những chiếc máy này đã hoàn toàn cách mạng hóa chẩn đoán y khoa—nhưng vẫn được sử dụng để kiểm tra các thành phần tàu vũ trụ cho đến ngày nay.
1. Máy tính xách tay
Cuối cùng, tuyên bố của NASA rằng máy tính xách tay có nguồn gốc từ các sứ mệnh không gian có lẽ liên quan đến một số giấy phép nghệ thuật nhất định! Máy tính xách tay trên tàu con thoi, hay SPOC, thực chất là phiên bản đã được sửa đổi của thứ có thể được coi là máy tính xách tay thực sự đầu tiên, GRiD Compass. Thiết bị này được phát triển một năm trước khi NASA áp dụng vào năm 1983. Nhưng đúng là những sửa đổi mà NASA thực hiện đối với thiết bị sau đó đã được đưa vào các phiên bản thương mại, khiến chúng khả thi hơn nhiều để áp dụng.Một cải tiến quan trọng của NASA là quạt. Chúng ta đã đi gần hết một vòng tròn rồi, với những máy tính xách tay mới nhất như MacBook Air hiện tại sử dụng thiết kế không quạt, nhưng việc thiết kế quạt vào dạng vỏ sò là một bước quan trọng để cho phép máy tính xách tay hoạt động như những chiếc máy tính thực sự có khả năng. NASA chắc chắn có thể nhận công lao cho sự phát triển đó, và để chứng minh khả năng của một thiết bị như vậy với phần mềm phù hợp.
Chúng ta có thể không cần cảm ơn NASA khi nấu bữa sáng, nhưng cơ quan này chắc chắn đã đóng góp vào sự phát triển của nhiều thiết bị mà chúng ta sử dụng cả ngày lẫn đêm.
Theo Howtogeek
