10 Technologies That Are Changing the Game

nasa:

Earlier this year, we hosted a Game Changing Technology Industry Day for the aerospace industry, and in October our engineers and technologists visited Capitol Hill showcasing some of these exciting innovations. Check out these technology developments that could soon be making waves on Earth and in space.

1. Wearable technology

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With smartwatches, glasses, and headsets already captivating users around the world, it’s no surprise that the next evolution of wearable technology could be used by first responders at the scene of an accident or by soldiers on a battlefield. The Integrated Display and Environmental Awareness System (IDEAS) is an interactive optical computer that works for smart glasses. 

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It has a transparent display, so users have an unobstructed view even during video conferences or while visualizing environmental data. 

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And while the IDEAS prototype is an innovative solution to the challenges of in-space missions, it won’t just benefit astronauts – this technology can be applied to countless fields here on Earth.

2. Every breath they take: life support technologies

Before astronauts can venture to Mars and beyond, we need to significantly upgrade our life support systems. The Next Generation Life Support project is developing technologies to allow astronauts to safely carry out longer duration missions beyond low-Earth orbit. 

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The Variable Oxygen Regulator will improve the control of space suit pressure, with features for preventing decompression sickness. The Rapid Cycle Amine technology will remove carbon dioxide and humidity and greatly improve upon today’s current complex system.

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3. 3-D printing (for more than just pizza)

New Advanced Manufacturing Technologies (AMT), such as 3-D printing, can help us build rocket parts more quickly and aid in building habitats on other planets. 

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These manufacturing initiatives will result in innovative, cost-efficient solutions to many of our planetary missions. Back in 2014, the International Space Station’s 3-D printer manufactured the first 3-D printed object in space, paving the way to future long-term space expeditions. 

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The object, a printhead faceplate, is engraved with names of the organizations that collaborated on this space station technology demonstration: NASA and Made In Space, Inc., the space manufacturing company that worked with us to design, build and test the 3-D printer.

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4. Spacecraft landing gear

Large spacecraft entering the atmosphere of Mars will be traveling over five times the speed of sound, exposing the craft to extreme heat and drag forces. The Hypersonic Inflatable Aerodynamic Decelerator (HIAD) is designed to protect spacecraft from this environment with an inflatable structure that helps slow a craft for landing. 

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To get astronauts and other heavy loads to the surface safely, these components must be very strong. The inflatable consists of a material 15 times stronger than steel, while the thermal protection system can withstand temperatures over 1600°C.

5. From heat shield technology to firefighter shelters

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For the Convective Heating Improvement for Emergency Fire Shelters (CHIEFS) project, we partnered with the U.S. Forest Service to develop safer, more effective emergency fire shelters for wild land firefighters. 

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Using existing technology for flexible spacecraft heat shields like HIAD, we are building and testing new fire shelters composed of stacks of durable, insulated materials that could help protect the lives of firefighters.

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6. Robots and rovers

Real life is looking a bit more like science fiction as Human Robotics Systems are becoming highly complex. They are amplifying human productivity and reducing mission risk by improving the effectiveness of human-robot teams. 

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Our humanoid assistant Robonaut is currently aboard the International Space Station helping astronauts perform tasks.

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A fleet of robotic spacecraft and rovers already on and around Mars is dramatically increasing our knowledge and paving the way for future human explorers. The Mars Science Laboratory Curiosity rover measured radiation on the way to Mars and is sending back data from the surface. 

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This data will help us plan how to protect the astronauts who will explore Mars. 

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Future missions like the Mars 2020 rover, seeking signs of past life, will demonstrate new technologies that could help astronauts survive on the Red Planet.

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7. Robotic repairs

Currently, a satellite that is even partially damaged cannot be fixed in orbit. Instead, it must be disposed of, which is a lot of potential science lost.

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Satellite Servicing technologies would make it possible to repair, upgrade, and even assemble spacecraft in orbit using robotics.

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This can extend the lifespan of a mission, and also enable deeper space exploration. 

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Restore-L, set to launch in 2020, is a mission that will demonstrate the ability to grab and refuel a satellite.

8. Low-cost spacecraft avionics controllers

Small satellites, or smallsats, are quickly becoming useful tools for both scientists and industry. However, the high cost of spacecraft avionics—the systems that guide and control the craft—often limits how and when smallsats can be sent into orbit by tagging along as payloads on larger launches. 

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Using Affordable Vehicle Avionics (AVA) technology, we could launch many more small satellites using an inexpensive avionics controller. This device is smaller than a stack of six CD cases and weighs less than two pounds!

9. Making glass from metal

After a JPL research team of modern-day alchemists set about mixing their own alloys, they discovered that a glass made of metal had the wear resistance of a ceramic, was twice as strong as titanium, and could withstand the extreme cold of planetary surfaces, with temperatures below -150 degrees Fahrenheit.

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Bulk Metallic Glass (BMG) gears would enable mechanisms to function without wasting energy on heaters. Most machines need to maintain a warmer temperature to run smoothly, which expends precious fuel and decreases the mission’s science return. 

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By developing gearboxes made of BMG alloys, we can extend the life of a spacecraft and learn more about the far reaches of our solar system than ever before. Plus, given their extremely high melting points, metallic glasses can be cheaply manufactured into parts by injection molding, just like plastics.

10. Lighter, cheaper, safer spacecraft fuel tanks

Cryogenic propellant tanks are essential for holding fuel for launch vehicles like our Space Launch System—the world’s most powerful rocket. But the current method for building these tanks is costly and time-consuming, involving almost a mile of welded parts.

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Advanced Near Net Shape Technology, part of our Advanced Manufacturing Technologies, is an innovative manufacturing process for constructing cryotanks, using cylinders that only have welds in one area. 

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This makes the tank lighter, cheaper, and safer for astronauts, as there are fewer potentially defective welds.

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L’apoteosi del porcocane interiore

kon-igi:

La prossima settimana ci sarà la super-ispezione annuale dell’organo di controllo sui protocolli di gestione documentale, la solita puttanata colossale che io chiamo Il Teatrino degli Ipocriti, dove da una parte ci siamo noi che ci facciamo un eroico culo cristallino e dall’altra gente che non distingue una siringa da un clistere.

Capa: Allora, sei sicuro di aver preparato tutti i documenti?

Io: Certo, prima di andare in ferie ad Agosto.

Capa: E sono conservati al sicuro?

Io: Di ogni file in office ho fatto la conversione in PDF, me lo sono mandato a casa per posta elettronica, l’ho messo in un hard disk esterno e ne ho stampate due copie, una in ambulatorio e una in archivio.

Capa: Hai fatto anche una tabella riassuntiva di tutte le attività?

Io: Certo… ma non ne capisco l’utilità.

Capa: Il fatto è che loro non hanno voglia di spulciare tutti i documenti… guardano la tabella riassuntiva e basta.

Io: Ah… ok. Tieni. [le porgo un plico]

Capa: Mmm… è troppo nuova. Prima di mandarla a rilegare vedi di renderla un po’ più vissuta. Sgualciscila.

Io: CERTO CHE È NUOVA… L’HO FATTA IERI! È UNA TABELLA RIASSUNTIVA!

Capa: Sì… ma comunque non si deve vedere che è nuova. 

Io: Scusa ma… i riepiloghi di fine anno con cosa li avrei dovuti fare, con la sfera di cristallo?!

Capa: Tu sgualciscila lo stesso così capiscono che qui si lavora.

Io: OK.

Pi Greco razionale per legge, una vicenda tragicomica

Quella che andremo a raccontare oggi è una delle pagine di storia della matematica più buffe (e a momenti tragicomiche) che hanno riguardato questa nazione (e di riverbero il resto del mondo).

Il protagonista di questa vicenda è il celeberrimo numero Pi Greco, definito come il rapporto tra la lunghezza di una circonferenza e il suo diametro, a cui addirittura è stato dedicato un giorno, il 14 marzo (3/14 seguendo la notazione anglosassone delle date, e così si ottengono le prime delle infinite cifre che lo compongono). Un numero da sempre difficile da comprendere pienamente: già nella Grecia antica ci si chiedeva se fosse possibile costruire un quadrato e un cerchio che avessero la stessa area (il problema noto come quadratura del cerchio) usando esclusivamente riga e compasso.

La risposta (negativa) a tale quesito è arrivata, tramite una dimostrazione rigorosa, solo nel 1882 per mano del matematico tedesco Ferdinand von Lindemann, che ne dimostrò inoltre la trascendenza, ossia la proprietà di non essere soluzione di alcun polinomio a coefficienti razionali (le frazioni, per intenderci). Questo lasso di tempo ci dà un’idea di come il problema non fosse banale, e anzi fu necessario l’utilizzo della teoria che porta il nome di quel genio di Évariste Galois (matematico francese morto a soli vent’anni) sviluppata nel XIX secolo.

Ovviamente, come tutti i problemi che vivono abbastanza a lungo da vedere fiorire e crollare civiltà, il problema della quadratura del cerchio ha avuto numerosi tentativi di risoluzione (ovviamente tutti sbagliati quando si cercava di dimostrare che fosse possibile). Il più strano di tutti però è quello di un disegno di legge presentato dal Dr. Edward J. Goodwin all’Assemblea Generale dello Stato dell’Indiana.

Nella sua proposta di legge il Dr. Goodwin propose e brevettò un metodo di quadratura del cerchio e, spinto dal suo magnanimo patriottismo, concesse che lo Stato dell’Indiana potesse utilizzare tale metodo nell’insegnamento a titolo gratuito, mentre tutti gli altri stati del mondo avrebbero dovuto pagargli i diritti d’autore. Cosa diceva questa proposta di legge? In una delle sezioni stabiliva, tagliando la testa al toro, che “il diametro sta alla circonferenza come 5/4 sta a 4”, ossia che il rapporto tra circonferenza e diametro, il nostro sventurato Pi Greco, è uguale a 4/(5/4)=16/5=3,2. Quindi Pi Greco è (sarebbe stato, per meglio dire) un numero razionale per legge.

Mossi dalla generosità del signor Goodwin (e forse anche dal principio del nomen omem, una “buona vincita”), alcuni senatori presero in considerazione questa proposta di legge e se ne discusse in una commissione per l’educazione il 5 Febbraio 1897 (passando con una votazione di 67 a 0).

Ma la Matematica sceglie i propri paladini: quel giorno, per puro caso, il prof. Clarence Abiathar Waldo, preside del Dipartimento di Matematica dell’Università di Purdue, passava da quelle parti per motivi burocratici dell’università. Assistendo allo scempio che si perpetrava ai danni di Pi Greco, riuscì ad avvisare i senatori del terribile errore nella proposta che si discuteva in Assemblea Generale e, fortunatamente, si riuscì a concludere questa vicenda nella migliore maniera possibile: ridicolizzando la proposta  (ci fu chi suggerì di stabilire, allo stesso modo per legge, che l’acqua dei fiumi scorresse “in su”, in direzione delle colline).

Ovviamente, il numero Pi Greco non è utilizzabile ai fini pratici, ma non per questo stabiliamo una verità scientifica ad hoc: occorre trovare un compromesso, certamente, e di fatti quando dobbiamo usarlo nei calcoli approssimiamo il suo valore ad un numero con un numero finito di cifre decimali (il famoso tre e quattordici).

Pi Greco razionale per legge, una vicenda tragicomica

L’impiegata dell’amministrazione che, quando chiedo come mai arrotondino gli straordinari per difetto GIORNO PER GIORNO (1 ora e 29 minuti diventano 1 ora) invece di calcolare il totale mensile e arrotondare per difetto quello, mi risponde “Io seguo gli ordini, mi hanno detto di fare cosi’”, mi ricorda un po’ i soldati tedeschi della seconda guerra mondiale.

Ieri sera,
mentre leggevo, mi sono addormentato sul divano davanti al termosifone. Termosifone programmato per spegnersi durante la notte.

Stamattina ho raffreddore, mal di gola, torcicollo, e mi fanno male muscoli che non sapevo nemmeno di avere.