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La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), la agencia del gobierno de Estados Unidos que dirige el programa espacial civil del país, ha logrado algunas hazañas verdaderamente sorprendentes desde su creación en 1958, desde vencer a la Unión Soviética en la carrera para poner astronautas en la luna, hasta explorar la superficie de Marte con vehículos robóticos no tripulados.
Así que probablemente no te sorprenda escuchar que la NASA emplea una increíble confianza cerebral de talento científico y de ingeniería en una amplia gama de campos, desde astronomía y física hasta química, biología y ciencia de materiales.
La NASA ha inventado todo tipo de tecnología para resolver los problemas peculiares de la exploración espacial. En la década de 1950 y principios de 1960, creó el revolucionario diseño de control de estabilización de tres ejes que permite a los satélites apuntar sus antenas, instrumentos y paneles solares con precisión. Desde entonces, ha sido un solucionador de problemas tan prolífico que aproximadamente una de cada 1,000 patentes estadounidenses se otorga a alguien que trabaja en un proyecto de la NASA.
De hecho, la fuerza laboral de la NASA es tan ingeniosa que bastantes de sus inventos son útiles para aquellos de nosotros que nos quedamos en tierra. La agencia incluso tiene una rama administrativa especial, el Programa de Utilización de Tecnología, que se enfoca en ayudar a las empresas a convertir las ideas detrás de los dispositivos espaciales en innovaciones industriales y de consumo.
La lista de inventos es ciertamente larga, pero si tenemos que destacar algunos favoritos, estos 10 encabezarían la lista.
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Espuma viscoelástica
A principios de la década de 1960, un ingeniero aeronáutico llamado Charles Yost trabajó en tecnología diseñada para asegurarse de que el módulo de comando Apolo y sus astronautas pudieran recuperarse de manera segura después del aterrizaje.
Esa experiencia fue útil cuatro años después, cuando Yost fue elegido para ayudar al Centro de Investigación Ames de la NASA a desarrollar asientos de avión que pudieran absorber la energía de los accidentes y aumentar las posibilidades de supervivencia de los pasajeros. Yost creó un tipo especial de espuma plástica que tenía la capacidad aparentemente milagrosa de deformar y absorber una presión tremenda, y luego volver a su forma original.
Los investigadores descubrieron que la «espuma de resorte lento», como se llamó inicialmente, no solo hizo que los pasajeros estuvieran más seguros, sino que también hizo que sentarse durante horas en vuelos largos fuera más cómodo porque permitía una distribución más uniforme del peso corporal.
En 1967, Yost formó su propia compañía, Dynamic Systems Inc., que comercializó la innovación como «espuma de temple». Desde entonces, la espuma viscoelástica ha encontrado su camino en decenas de aplicaciones.
En las décadas de 1970 y 1980, el equipo de fútbol americano profesional Dallas Cowboys lo usó para forrar los cascos de los jugadores para reducir el trauma del impacto en el campo. Los fabricantes de calzado han recurrido a la espuma para crear plantillas especiales de alta comodidad. En los hospitales, las almohadillas de colchón y los asientos de sillas de ruedas hechos de espuma apoyan a los pacientes con llagas dolorosas y peligrosas en sus cuerpos.
Las empresas continúan encontrando nuevos usos para la espuma viscoelástica y sus descendientes. Una compañía de Colorado utiliza un tipo de espuma viscoelástica para construir balsas inflables para parachoques, que resisten el hundimiento, para paseos en aguas bravas en parques temáticos. Una compañía en Kentucky lo construye en las sillas de montar de los caballos y lo usa para hacer aparatos ortopédicos protésicos para animales heridos.
Recubrimiento anticorrosivo
Un desafío con la exploración espacial es que el equipo debe soportar condiciones radicales, desde el calor del escape de los cohetes hasta el frío extremo en el espacio. Sorprendentemente, una de las fuerzas más destructivas es el efecto corrosivo del rocío y la niebla del océano cargados de agua salada.
Oxida los pórticos, grandes marcos que rodean los sitios de lanzamiento de cohetes, y las estructuras de lanzamiento en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida y otras instalaciones costeras. Afortunadamente, en la década de 1970, los investigadores del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia descubrieron que recubrir el equipo con una capa protectora que contiene polvo de zinc y silicato de potasio ayudaría a frustrar la costosa oxidación.
A principios de la década de 1980, una compañía llamada Inorganic Coatings Inc. utilizó el concepto para producir un recubrimiento no tóxico a base de agua, silicato de zinc IC 531, que se adhiere fácilmente con el acero y se seca en 30 minutos para obtener un acabado duro y cerámico. El recubrimiento se ha aplicado a vigas de puentes, tuberías, plataformas petrolíferas, equipos de muelle, boyas, bastidores de camiones con remolque e incluso a los exteriores de los tanques del Ejército de los Estados Unidos.
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Pero quizás la aplicación más célebre del recubrimiento se produjo a mediados de la década de 1980, cuando se aplicaron 225 galones (852 litros) al interior de la Estatua de la Libertad, para ayudar a frenar un mayor deterioro de la figura icónica centenaria.
ArterioVision
Desde mediados de la década de 1960, los científicos del laboratorio de procesamiento de imágenes del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA han estado trabajando para mejorar el software de imágenes de video, de modo que los astrónomos puedan convertir los datos de las sondas espaciales en imágenes cada vez más vívidas y de alta resolución de planetas distantes y otros objetos celestes.
En los últimos años, los investigadores médicos han aplicado algunas de las innovaciones de software de la NASA para mirar no al cielo sino en los sistemas circulatorios de los pacientes en busca de signos de aterosclerosis, una enfermedad común en la que el material graso se acumula dentro de las arterias y amenaza con causar ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.
El Instituto de Tecnología de California, que administra JPL para la NASA, licenció la tecnología a una empresa privada, Medical Technologies International Inc. (MTI), cuyo ingeniero jefe, Robert Seltzer, era un veterano investigador de JPL. El resultado fue el software ArterioVision. Se puede usar con equipos de ultrasonido para realizar un examen no invasivo de la arteria carótida de un paciente, que lleva sangre al cerebro.
Junto con las tecnologías de ultrasonido, ArterioVision puede detectar signos de enfermedad cardiovascular en etapas muy tempranas, cuando de otro modo evadiría la detección mediante pruebas convencionales.
Como resultado, los expertos médicos dicen que más pacientes pueden tener la oportunidad de frenar la enfermedad con cambios en la dieta y el estilo de vida, en lugar de medicamentos o cirugía en el futuro. Los consultorios médicos en los 50 estados de EE. UU. Ofrecen pruebas de ArterioVision. Este próximo invento de la NASA ha ampliado las opciones de estilo de vida para las personas con discapacidad auditiva en todo el mundo.
Implantes cocleares
A fines de la década de 1970, Adam Kissiah Jr., un ingeniero con discapacidad auditiva que trabajaba en el programa del transbordador espacial en el Centro Espacial Kennedy de la NASA, conocía muy bien las deficiencias de los audífonos analógicos convencionales. Simplemente amplificaron el sonido que entraba en el oído sin aclararlo.
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En un esfuerzo por resolver el problema, puso en práctica su conocimiento de los avances de la NASA en sistemas de detección electrónica, telemetría y sensores de sonido y vibración. Se le ocurrió el concepto de un nuevo tipo de audífono: un implante que produciría pulsos digitales para estimular las terminaciones nerviosas auditivas, que luego transmitirían las señales al cerebro.
Kissiah pasó a trabajar con BioStim, una empresa privada, para desarrollar el nuevo dispositivo. Los conceptos patentados de Kissiah fueron construidos por otros fabricantes. Desde entonces, según la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos, 219,000 pacientes han recibido implantes cocleares. Los dispositivos permiten a las personas que han sido sordas desde su nacimiento escuchar por primera vez. También han restaurado la audición para aquellos que todavía tienen un nervio auditivo sensible pero que han perdido la audición debido a un trauma o enfermedad.
Esta aplicación de la tecnología espacial ha marcado una enorme diferencia en las vidas de personas como Mike Scheerer, un hombre de 50 años de Peoria, Illinois, que recibió un implante coclear en 2009 y escuchó el canto de los pájaros cantores en los árboles de su vecindario. «Yo diría que eso es lo más hermoso que he escuchado», dijo al periódico Peoria Star. «Nunca había escuchado pájaros antes, que puedo recordar».
Lentes de anteojos resistentes a los arañazos
Puede parecer difícil de creer, pero hubo un tiempo en que los anteojos en realidad estaban hechos de vidrio. No solo eran pesados, sino que, si la persona que los llevaba era golpeada con algo, la lente se rompería y arrojaría pequeños fragmentos de vidrio que amenazaban la visión. Por esa razón, en 1972, la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos declaró que todas las gafas de sol y lentes recetadas debían ser resistentes a los golpes, lo que esencialmente obligó a los fabricantes de lentes a cambiar a un plástico más duradero.
El plástico proporcionaba una mejor óptica y absorbía mejor la luz ultravioleta, pero había un problema: las lentes de plástico eran frustrantemente fáciles de rayar. Ahí es donde entró en juego el científico de la NASA Ted Wydeven, del Centro de Investigación Ames de la agencia. Mientras trabajaba en un sistema de purificación de agua para naves espaciales, Wydeven recubrió un filtro con una película delgada de plástico, utilizando una descarga eléctrica de vapor orgánico.
El recubrimiento resultante fue sorprendentemente resistente, y la NASA utilizó el concepto para desarrollar un recubrimiento resistente a la abrasión para viseras de cascos espaciales y equipos aeroespaciales. En 1983, Foster-Grant, el fabricante de gafas de sol, comercializó el recubrimiento resistente a los arañazos, y hoy en día, la mayoría de los anteojos vendidos en los Estados Unidos están equipados con lentes de plástico que duran 10 veces más que los antiguos.
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Remediación del medio ambiente: hierro cerovalente emulsionado
Después de que la NASA lanza un transbordador al espacio, una gran cantidad de combustible y desechos químicos permanecen en la plataforma de lanzamiento y el área circundante.
Un compuesto en particular, el tricloroetileno, también llamado «triciclo», tarda mucho tiempo en descomponerse naturalmente en el suelo. También se sabe que causa problemas de salud, incluidos efectos nocivos para el sistema nervioso y el desarrollo.
La situación se vuelve más alarmante cuando se considera el hecho de que la limpieza no era una prioridad durante el apogeo del programa de transbordadores de la NASA antes de mediados de la década de 1970. De hecho, los desechos de triciclos se colocaron en el suelo, bajo el supuesto de que el compuesto se evaporaría (no lo hizo).
Pero la NASA se dio cuenta e ideó un método para descomponer los desechos. En lugar de eliminarlo físicamente, los científicos de la NASA Jacqueline Quinn y Kathleen Brooks Loftin inventaron una solución que ayuda a descomponer el triciclo en subproductos no tóxicos sin dañar el medio ambiente. Ganaron la invención comercial y gubernamental del año de la agencia en 2005.
La solución espesa, llamada hierro cerovalente emulsionado, se puede inyectar en el agua subterránea, donde neutraliza los productos químicos tóxicos que representan una amenaza para el medio ambiente. La tecnología pasó fácilmente a los mercados comerciales, con compañías químicas, manufactureras y petroleras comprando la solución para remediar la tierra contaminada con materia tóxica de sus negocios. De hecho, la solución se hizo tan popular, que es la tecnología con más licencia de la agencia a partir de 2010.
Bomba de insulina
¿Qué tienen en común la NASA y la diabetes? Para empezar, la agencia ha facilitado el tratamiento de la afección, gracias a los investigadores que trabajan en la nave espacial Mars Viking. En ese momento, la posibilidad de viajar más lejos en el espacio también presentó desafíos en el monitoreo de la salud de los astronautas, lo que llevó al equipo a encontrar nuevas formas de supervisar los signos vitales de los astronautas.
Se adoptaron sistemas de monitoreo similares para ayudar a tratar a las personas con diabetes insulinodependiente, también conocida como diabetes tipo 1. Como resultado del trabajo del Centro de Vuelo Espacial Goddard, los expertos médicos crearon dispositivos implantados que pueden monitorear los niveles de azúcar en la sangre de una persona y enviar señales para liberar insulina en su cuerpo cuando sea necesario. La tecnología, conocida hoy como una bomba de insulina, ha ayudado a monitorear la salud de las personas que viven con diabetes desde finales de los años 80.
La invención difería de los dispensadores de insulina anteriores en que el dispositivo ofrecía a las personas una tasa preprogramada que era personalizable en función de las necesidades de la persona. También eliminó la necesidad de inyecciones diarias de insulina.
Resulta que la misma tecnología que permite a la NASA cortar los transbordadores de los cohetes también puede liberar a las víctimas atrapadas. Dirígete hacia adelante para descubrir cómo.
Lifeshears
Después de que un transbordador espacial de la NASA intercambia la atmósfera de la Tierra por las profundidades de la galaxia, se separa de sus propulsores de cohetes. La tecnología responsable de hacer esa transición perfecta también cuenta con usos que salvan vidas en el terreno.
Junto con Hi-Shear Technology Corporation de Torrance, la NASA ayudó a desarrollar Lifeshears en 1994, un tipo de equipo de corte que es útil durante situaciones de emergencia y rescate. Las fortalezas de la invención se basan en su costo, peso y ruido reducidos, todo lo cual ejerce menos presión sobre las víctimas y los rescatistas en comparación con los grandes sistemas hidráulicos y las mangueras requeridas para operaciones anteriores.
En cambio, estas cizallas son «accionadas pirotécnicamente», lo que significa que extraen una carga de una reacción pirotécnica dentro del cartucho del dispositivo. Es el mismo concepto que la NASA utiliza para separar los transbordadores de sus cohetes propulsores en el aire, excepto en una escala más pequeña.
Lifeshears ha ayudado a los equipos de búsqueda y rescate a salvar a personas atrapadas en autos destrozados o edificios derrumbados. La invención aflojó a las víctimas de los escombros peligrosos inmediatamente después del atentado de Oklahoma City en 1995 y los ataques del 9/11 contra el World Trade Center en 2001.
Dispositivo de carga acoplada
Si miraras dentro del Telescopio Espacial Hubble, encontrarías muchos sensores y cableado de alta tecnología. Pero una pieza en particular ha encontrado su camino en el reino médico en la Tierra.
Los dispositivos de carga acoplada (CCD) poseen la capacidad de «digitalizar» la luz en datos. En otras palabras, ofrecen una manera más fácil de convertir la energía de la luz (de fotones) en imágenes digitales que otros métodos de imagen. En 1997, la NASA creó un CCD «supersensible» para el Hubble para aumentar la calidad y amplitud de sus observaciones. El sensor podía detectar señales de luz mucho más tenues que cualquier CCD anterior.
Aproximadamente en la misma época, las cámaras digitales comenzaron a infiltrarse en el mercado, pero eran caras y las imágenes que producían tenían una resolución deficiente. La tecnología CCD de la NASA ayudó a cambiar eso. Hoy, prácticamente todas las cámaras digitales utilizan algún tipo de sensor CCD. Y los dispositivos tienen aplicaciones más allá de la fotografía: también se utilizan en endoscopios, telescopios de detección remota y sistemas de vigilancia de seguridad.
Membranas de purificación de agua
Un dispositivo desarrollado por la NASA podría cambiar el mundo de las personas que no pueden escuchar. Descubre cómo a continuación.
El oxígeno es esencial para la vida humana, y la NASA ha sido fundamental en garantizar que los astronautas lo tengan en abundancia en el espacio. Para lograrlo, la agencia espacial desarrolló una técnica llamada electrólisis, que descompone el agua en hidrógeno y oxígeno, proporcionando a los astronautas una fuente confiable de oxígeno.
Este proceso también conlleva la necesidad de mantener el agua libre de gérmenes y contaminantes, por lo que la NASA inventó una tecnología llamada membranas de purificación de agua. Estas membranas eliminan eficazmente bacterias, virus y otros contaminantes del agua, garantizando que sea segura para el consumo humano.
Las aplicaciones de estas membranas se han extendido más allá del espacio y se utilizan en todo el mundo para purificar agua en situaciones de emergencia, como desastres naturales, y en comunidades sin acceso confiable a agua potable. Esta tecnología ha salvado innumerables vidas al proporcionar acceso a agua limpia y segura en todo el mundo.
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Conclusión
La NASA ha contribuido significativamente al desarrollo de una amplia gama de tecnologías innovadoras que han tenido un impacto duradero en la vida cotidiana en la Tierra. Desde la espuma viscoelástica y los lentes de anteojos resistentes a los arañazos hasta los implantes cocleares y las membranas de purificación de agua, estos inventos demuestran cómo la investigación espacial puede conducir a soluciones prácticas y beneficiosas para la humanidad en general.
La NASA continúa desempeñando un papel crucial en la promoción de la innovación y la mejora de la calidad de vida en la Tierra a través de sus investigaciones y desarrollos tecnológicos.