Innovationen der Raumfahrt

Die Algorithmen zur bildlichen Darstellung der inneren Organe stammen aus Verfahren, die entwickelt wurden, um Fotos der Mondoberfläche zu verbessern. Schon seit den 60ern beschäftigt sich die NASA mit digitaler Bildbearbeitung, um Bilder von Sonden und Satelliten auswerten zu können. Diese Technologie half bei der MRT wie auch bei der verwandten Computertomografie (CT). Heute liefern viele Smartphone-Kameras digitale Bildbearbeitung als Voreinstellung gleich mit.

Wer heute um die 20 Jahre alt ist, hält die Navigation übers Smartphone – kostenlos, einfach, immer verfügbar – vielleicht für selbstverständlich. Doch das ist sie nicht. Das GPS – das Global Positioning System – funktioniert dank Satelliten im Weltraum. Für jede einzelne Abfrage werden vier Satelliten gebraucht: drei für den Ort, einer für die Zeit. Der Empfänger – also meist das Smartphone – errechnet aus den Laufzeiten des Signals aus dem All die Position und sogar die Richtung und die Geschwindigkeit. Neben dem amerikanischen GPS gibt es noch ein russisches und ein chinesisches System, dazu seit 2016 Galileo, das von der Europäischen Union installiert wurde.

Die Idee der digitalen Kamera stammt aus den 60er-Jahren; Prototypen gab es in den 70ern. Die NASA investierte in die Technologie, um zum Beispiel die überwältigenden Aufnahmen des Hubble-Teleskops rationell zur Erde senden zu können. Der bedeutendste Beitrag der Weltraumforschung zur rasanten Entwicklung der digitalen Fotografie sind CMOS-Bildsensoren des Typs APS, die heute vor allem in Smartphones verbaut werden. Die Chips sind so klein und leistungsstark, dass sie originäre Digitalkameras fast schon überflüssig gemacht haben. Der erste Weltmarktführer für solche Chips war tatsächlich ein NASA-Spin-off.

Das Ohrthermometer ist ein Segen für die Eltern kleiner Kinder: Statt minutenlang in einer Körperhöhle messen zu müssen, reichen ein paar Sekunden am Ohr. Denn der Anteil infraroter Strahlung ist abhängig von der Temperatur des Körpers. Der Infrarotsensor im Thermometer stammt aus der Weltraumforschung und wurde für die Messung der Temperatur von Sternen und Planeten entwickelt. Zu diesem Zweck wurde 1983 ein eigener Satellit namens IRAS gestartet, von dessen Daten die Astronomen noch heute zehren. Eine weitere Anwendung desselben Prinzips ist die Pulsoxymetrie; das Pulsoxymeter ist ein kleines Gerät, das, auf den Finger geclippt, die Sauerstoffsättigung des Bluts misst.

Das Visier des Raumanzugs ist eine dünne Kunststoffschicht, die den Astronauten von Vakuum, extremer Kälte und intensiver Strahlung trennt. Klar, dass in die Entwicklung dieser dünnen Schicht enorme Anstrengungen und Mittel flossen – mit Technologien als Resultat, die heute selbst günstige Sonnenbrillen so gut machen, dass sie noch vor ein paar Jahrzehnten Hightech gewesen wären. Zum Schutz vor UV-Strahlung entwickelten NASA-Ingenieure Sichtfenster (und später Linsen) mit winzigen Einsprengseln von Zinkoxid, das auch in Sonnencremes das ultraviolette Licht absorbiert. Parallel wurden kratzfeste Beschichtungen immer besser. Kunststoffgläser für Brillen konnten sich nur durchsetzen, weil sie beschichtet sind.

Die Astrobotanik bereitet zukünftige Siedlungen im All vor und erforscht dabei zugleich auf der Erde Landwirtschaft unter extremen Bedingungen. Deutsche Forscher betreiben ein Gewächshaus in der Antarktis namens EDEN-ISS: Ziel ist die Produktion von frischem Gemüse für die Internationale Raumstation. Ein in sich geschlossenes System wie dort kann überall auf der Welt Kohlendioxid in Sauerstoff umwandeln und Nahrung produzieren. Gurken und Tomaten aus der Antarktis sehen schon prächtig aus, und auch die Erdbeerpflanzen grünen. Nur Früchte gibt es noch nicht – man arbeitet aber daran.

Die Technik hinter diesem alltäglichen Werkzeug wurde zwar nicht von der NASA erfunden, aber weiterentwickelt und popularisiert (wie etliche andere Techniken auch). Das erste kabellose Tool wurde 1961 von Black & Decker vorgestellt; dieselbe Firma entwickelte für die NASA den Drillbohrer, mit dem Apollo-Astronauten 1971 Gestein aus dem Mond holten. So etwas wollte dann jeder amerikanische Mann haben (und die meisten anderen Männer auch).

Klimaforscher operieren mit gewaltigen Datenmengen, um das aktuelle Wetter zu dokumentieren und Prognosen für die nahe und fernere Zukunft zu errechnen. Ein großer Teil dieser Daten stammt von vernetzten Satelliten, die jedes Wetterereignis bis in den Mikrobereich registrieren. Wenn in der Arktis ein Eisblock abbricht oder wenn eine entlegene Region von einer Dürre oder von Stürmen geplagt ist, sieht die weltweite Forscher-Community das in Echtzeit. Die dramatische Realität des Klimawandels ist bestens dokumentiert. Ob die Politik danach handelt, ist eine andere Frage.