Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA

18:29 | 18/02/2022 Print
NASA (National Aeronautics and Space Administration) nổi tiếng với các hoạt động trong không gian, cùng những phát minh “để đời” giúp cải thiện môi trường và làm cho cuộc sống con người trở nên dễ chịu hơn.
Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA
Tháng 6/2020, trụ sở NASA ở Washington D.C được đổi tên, nhằm tôn vinh nữ kỹ sư người Mỹ gốc Phi Mary W. Jackson (Nguồn: DM)

Vài nét về phát minh “nảy sinh”

Theo Bách khoa toàn thư mở, NASA được Tổng thống Hoa Kỳ Dwight D. Eisenhower thành lập vào năm 1958 với mục đích dân sự là hướng tới những ứng dụng hòa bình trong khoa học không gian. Đạo luật Hàng không và Vũ trụ Mỹ được thông qua ngày 29 tháng 7 năm 1958 đã giải thể cơ quan tiền thân của NASA là NACA (National Advisory Committee for Aeronautics - Uỷ ban Cố vấn Hàng không Quốc gia). Từ đây NASA chính thức được thay thế và đi vào hoạt động từ ngày 1 tháng 10 năm 1958.

Kể từ đó, hầu hết các phi vụ thám hiểm không gian đều do NASA đảm nhiệm, bao gồm nhiệm vụ đổ bộ lên Mặt Trăng của chương trình Apollo, trạm không gian Skylab, và chương trình tàu con thoi. Hiện tại, NASA đang tham gia xây dựng và vận hành Trạm vũ trụ quốc tế ISS và nhiều hoạt động khác, kể cả dịch vụ phóng tên lửa LSP và quản lý các hoạt động phóng tàu vũ trụ không người lái của NASA.

Mục tiêu khoa học của NASA tập trung vào tìm hiểu Trái Đất thông qua chương trình Hệ thống quan sát Trái Đất, nghiên cứu vật lý của Mặt Trời, thám hiểm các thiên thể trong hệ Mặt Trời với các tàu không gian robot tiên tiến như New Horizons, và nghiên cứu các chủ đề của vật lý thiên văn, chẳng hạn liên quan tới Big Bang, thông qua phát triển các thiết bị lớn nghiên cứu trong không gian và các chương trình liên kết khác. NASA chia sẻ thông tin với nhiều viện và tổ chức quốc gia, quốc tế, như trong Chương trình Vệ tinh quan sát khí nhà kính GOSAT….

Các sáng kiến nảy sinh (spinoff) đề cập đến công nghệ bất kỳ và là kết quả trực tiếp của mã hóa hoặc sản phẩm do NASA tạo ra và được thiết kế lại cho mục đích thay thế. Những tiến bộ công nghệ này là một trong những kết quả chính của ngành hàng không vũ trụ, với doanh thu 5,2 tỷ USD. Những spinoff này có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm y học, vận tải, năng lượng, hàng tiêu dùng, an toàn công cộng và nhiều hơn nữa. NASA công bố một báo cáo thường niên gọi là "Spinoffs", liên quan đến nhiều sản phẩm và lợi ích cụ thể cho các khu vực nói trên trong nỗ lực làm nổi bật một số cách thức sử dụng tài trợ. Thiết bị này cho phép phẫu thuật thần kinh chính xác và hiệu quả hơn về chi phí bằng cách giảm các biến chứng thông qua thủ thuật xâm lấn tối thiểu.

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA

Biểu tượng của NASA (Nguồn: NASA)

Những phát minh spinoff phiên bản mới nhất của NASA

Robot cạo rỉ, sơn tàu biển

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA
Robot cạo rỉ, sơn tàu biển UltraStrip’s M-2000 (Nguồn: NASA)

Các con tàu phải thường xuyên cập cảng và bảo dưỡng khô để đảm bảo đi biển được an toàn và hiệu quả. Phun mài mòn, thường được gọi là phun cát, là hoạt động đẩy một dòng vật liệu mài mòn lên bề mặt dưới áp suất cao để làm phẳng bề mặt thô, làm nhám bề mặt nhẵn, định hình bề mặt hoặc loại bỏ các chất bẩn trên bề mặt. Phương pháp này có nhược điểm là gây độc hại môi trường, nhất là không khí lẫn chất lắng chôn lấp.

Để khắc phục, các chuyên gia của NASA đã nghiên cứu phát triển thành công robot cạo rỉ, sơn tàu biển có tên UltraStrip’s M-2000, nhằm thay thế cát. Trái ngược với phương pháp phun cát, UltraStrip’s M-2000 làm sạch rỉ sắt, sơn cũ bằng tia nước công suất lớn. Tia nước phản lực đủ mạnh để khử rỉ, sản phẩm cuối chỉ còn lại vụn sơn và nước. Robot M-2000 sử dụng chân không để thu giữ các sản phẩm phụ này và sau đó tái chế nước còn các vụn sơn thì được gom trong một thùng chứa riêng biệt. Quá trình này ước tính có hiệu quả hơn 200% so với phương pháp phun cát, vừa loại bỏ chất gây ô nhiễm, lại giảm số lần sơn lại, nhưng quan trọng hơn là lợi ích môi trường và sức khỏe con người.

WATEX- công nghệ lập bản đồ nước của NASA

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA

Nhờ WATEX, con người phát hiện ra 66 nghìn tỷ gallon nước bên dưới Turkana (Kenya) và nhiều nơi khác (Nguồn: NASA)

Nước là một yếu tố quan trọng đối với sự sống trên Trái đất. Dự trữ nước ngọt đang bị ảnh hưởng nghiêm trọng , bằng chứng, hạn hán đã diễn ra ở nhiều nơi, như khu vực Đồng bằng miền Nam và miền Tây của Mỹ.

Theo BBC, tình trạng khan hiếm nước ảnh hưởng đến khoảng 40% dân số toàn cầu, còn giới phân tích ước tính, các xung đột liên quan đến nước có thể gia tăng khi việc tiếp cận nguồn nước trở nên khó khăn hơn. Để giảm bớt căng thẳng, các chuyên gia của NASA đã phát triển hình ảnh vệ tinh và phần mềm chuyên dụng, giúp chính phủ và các nhà nghiên cứu tìm thấy các mỏ nước ngọt ẩn ngầm dưới lòng đất.

Dựa trên sự kết hợp của một số nguồn dữ liệu, hình ảnh vệ tinh và thuật toán, NASA cùng với Radar Technologies International (RTI) cho ra đời công nghệ WATEX có thể tạo bản đồ 3-D, kỹ thuật Spaceborne Imaging Radar (SIR) về các khu vực có khả năng có nước mà không phải đo vẽ bản đồ. Một thành tựu quan trọng của hệ thống WATEX là phát hiện ra 66 nghìn tỷ gallon nước bên dưới Turkana.

Công nghệ này cũng giúp tìm thấy nước ở Afghanistan, Angola và Sudan. Khi nước ngọt trở nên khan hiếm hơn, những đổi mới như WATEX sẽ giúp chúng ta tránh được hoàn toàn thảm họa do thiếu nước gây ra.

Phân bón thông minh

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA

Phân bón thông minh Florikan (Nguồn: NASA)

Cây cối cần chất dinh dưỡng để phát triển tốt, nhưng cách bón phân truyền thống rất lãng phí. Lịch trình bón phân chuẩn là hàng tháng, nhưng cây không hấp thụ được nhiều.

NASA đã giúp Florikan, một công ty phân bón tại Florida, phát triển một loại phân bón thông minh, không hòa tan quá nhanh, nhằm đảm bảo cây trồng có được đúng lượng dinh dưỡng từ phân bón vào đúng thời điểm. Thay vì bón một lượng lớn phân bón hàng tháng, công nghệ của Florikan là một loại phân bón đơn lẻ để giải phóng chất dinh dưỡng theo từng giai đoạn.

Cách tiếp cận này chỉ sử dụng một phần ba số lượng được thế ứng dụng truyền thống. Có hai lợi ích môi trường chính của công nghệ là giảm lượng phân bón, hạn chế nitơ lãng phí làm cho tảo bùng phát gây hại cho sinh vật biển. Lợi ích thứ hai, giảm lượng phân bón đồng nghĩa giảm sử dụng lao động ít, giảm chi phí cho nông dân và nâng cao nỗ lực bảo tồn sinh thái, lợi cả cho con người lẫn môi trường thiên nhiên.

Máy cày tự lái

Với sự hỗ trợ của Phòng thí nghiệm sức đẩy phản lực của NASA, hãng John Deere của của Mỹ đã cho ra đời ra máy cày không người lái, nông dân chỉ cần rút smartphone bấm nút để vận hành nhờ hệ thống camera, AI và GPS. Máy cày có thể chạy 24h/24h mỗi ngày. tại sự kiện CES vừa diễn ra, John Deere đã đưa ra trình diễn chi tiết về chiếc máy tự lái này. Nó được quảng cáo là một phương tiện vừa để cung cấp lương thực cho thế giới, lại vừa giải quyết được tình trạng thiếu nhân sự.

Xe được trang bị 6 camera cung cấp tầm quan sát 360 độ và có tích hợp trí thông minh nhân tạo, cho phép kiểm tra vị trí và di chuyển chính xác đến từng inch, có khả năng dừng lại nếu phát hiện vật thể hoặc con vật chạy qua. Mặc dù cày hoặc gieo hạt trên đồng ruộng tự động, nhưng vẫn có con người tham gia trong quá trình vận hành xe.

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA

Máy kéo hoàn toàn tự động của John Deere (Nguồn: Electrek)

DigitalClone

DigitalClone là phần mềm ứng dụng do Trung tâm nghiên cứu Ames tại New York của NASA và Hãng Sentient Science hợp tác phát triển, dùng cho dự đoán tuổi thọ của máy móc, cho biết chừng nào một hệ thống máy ngừng hoạt động. Sentient Science đặt ra mục tiêu tìm hiểu thông tin về thời gian sử dụng của các loại vật liệu dùng cho chế tạo máy. Công nghệ này sẽ cắt giảm chi phí và nâng lên hiệu quả hoạt động của các hệ thống máy móc.

DigitalClone và những thử nghiệm đầu tiên có liên quan được NASA bắt đầu tiến hành từ năm 2010. Theo đó, sau khi được nạp dữ liệu (với 2 dữ liệu kỹ thuật số giống hệt từ các dụng cụ tương tự), DigitalClone sẽ tiến hành phân tích các tác động của việc đeo dụng cụ, giọt lệ và trạng thái biến đổi theo thời gian áp dụng của vật liệu. Kết quả đánh giá trong 2 lần đạt độ chính xác như nhau. Ngay từ đầu kết quả đã thành công nên DigitalClone được đưa vào áp dụng và hiện có thêm phiên bản mới DigitalClone Live.

Phiên bản đầu tiên của phần mềm này được áp dụng tại Bắc Mỹ năm 2013, sau đó đã có 8 công ty ở Bắc Mỹ dùng nó để đánh giá hoạt động của hơn 5000 tuabin gió. Thậm chí, phần mềm này còn được cài lên cánh kính viễn vọng không gian Hubble và nhiều xe quân sự của quân đội Mỹ. Giám đốc điều hành của Sentient Science, Ward Thomas cho biết, công nghệ giúp cắt giảm chi phí và nâng lên hiệu quả hoạt động của các hệ thống máy móc, giảm chi phí bảo trì lẫn chi phí sửa chữa và kéo dài tuổi thọ cho thiết bị. DigitalClone đã được áp dụng trong lĩnh vực năng lượng tái tạo, đặc biệt cho hộp số tuabin gió. Theo ước tính, công nghệ đã giúp giảm chi phí năng lượng gió xuống còn 3,5 xu mỗi kilowatt giờ vào năm 2016.

Những phát minh “để đời” về cải thiện môi trường sống của NASA
Phần mềm DigitalClone Live dùng để dự báo tuổi thọ tuabin gió ngoài khơi (Nguồn: Windpowerengineering )

Khắc Nam

Theo Listverse - 1/2022

Khắc Nam (Theo báo chí nước ngoài)

© Kinh tế và Dự báo - Bộ Kế hoạch và Đầu tư