改變生活的太空技術(shù)

太空技術(shù)好像距離我們十分遙遠(yuǎn)。但是，要知道現(xiàn)在負(fù)責(zé)薯片裝袋的，正是當(dāng)年負(fù)責(zé)把惠更斯探測器輕輕降落到土衛(wèi)六的程序。把一片薯片完好無損地拋射到袋子里，需要精確計量它的重力作用下的軌跡?？傮w來說，這和一個空間探測器進入外星大氣層的原理并沒有多大不同。

現(xiàn)在跟隨鏡頭，一起來看一看那些飛入尋常百姓家的太空技術(shù)吧。

耳麥

人類的太空探索并不總是一帆風(fēng)順，宇航員格里索姆就有過不愉快的經(jīng)歷。1961年，他在執(zhí)行水星計劃時，降落海中的返回艙艙門脫落，開始進水下沉。糟糕的是，格里姆根本無法求救，因為固定在艙內(nèi)的通訊設(shè)備都泡在水里了……

經(jīng)過這場災(zāi)難，從事空間技術(shù)的工程們決定給每位宇航員配備獨立的救生無線通訊設(shè)備，于是研發(fā)了可以同時收聽并講話的輕便耳麥——耳機和麥克風(fēng)的簡稱。太空環(huán)境通訊系統(tǒng)就是在這種情況下被研發(fā)出來的，它成為登月宇航員與地球監(jiān)控工程師們的通用裝備。

今天，這一系統(tǒng)及其后續(xù)產(chǎn)品，在所有需要同時講話與接聽，并騰出雙手進行其他操作的行業(yè)里，都起著舉足輕重、不可替代的作用。

陶瓷剎車片

摩擦生熱對于一架以25000千米／小時的速度返回大氣層的航天飛機來說，是非?？膳碌?。與越來越稠密的空氣摩擦，航天飛機機腹溫度很快就會達到1650℃。為保護這一關(guān)鍵部位，空間學(xué)家為其覆上了一層以碳化硅制成的陶瓷防熱盾。

碳化硅無以倫比的特質(zhì)受到了工程師們的關(guān)注，因此它也被用于汽車制動裝置的改進。普通的剎車片是固定的輪胎上的弧形金屬片，非常容易發(fā)熱及磨損，日久天長就會報廢。陶瓷剎車片耐磨損、不生銹，而且質(zhì)量比鋼材輕60％。

紅外耳溫計

為了探測恒星活動，上世紀(jì)80年代，航天領(lǐng)域的工程師們設(shè)計出一種能夠?qū)⒓t外線能量譯成溫度的傳感器。就是這種傳感器，經(jīng)過細(xì)微改動，便成了今日流行的耳溫計，該產(chǎn)品在1991年研發(fā)成功并上市。

它現(xiàn)在測量的不再是恒星的溫度，而是鼓膜的溫度，而且用時不過幾秒鐘，比起過去傳統(tǒng)的水銀體溫計，實在是又快又好用!

心臟泵

航天飛機的火箭發(fā)動機耗能巨大，每秒鐘要消耗1立方米的液態(tài)氧和3立方米的液態(tài)氫!如何能保證這些燃料的連續(xù)順暢供應(yīng)呢?這就要借助一種特別的渦輪泵。

裝備于航天飛機的渦輪泵發(fā)明于上世紀(jì)70年代，轉(zhuǎn)速可達每分鐘3萬轉(zhuǎn)。而制造這類功率強大、性能可靠、體型袖珍的泵，正是心臟病專家喬治和邁克爾在1984年時的夢想。他們的目的是創(chuàng)造一種人造心臟，以在新的心臟植入之前，暫時代替那些喪失了功能的心臟。

好運從天而降：他們的一位病人戴維是空間技術(shù)工程師，他自告奮勇來幫助他們。但最后達到目標(biāo)，還是花了他們近20年的時間。2003年，這款簡易(只有一個旋轉(zhuǎn)件)但性能強大、每分鐘1.25萬轉(zhuǎn)的心臟泵誕生了，目前已有400多位患者成為它的受益者。

燃料電池

航天器需要電能，它們從何而來?上個世紀(jì)60年代，在太陽能光伏板技術(shù)還沒有取得突破的時候，空間技術(shù)的工程師們采用了一種非常大膽的解決方式：使用燃料電池。

燃料電池靠液氫與金屬反應(yīng)釋放自由電子，形成電流，質(zhì)量只有蓄電池的1／5，這是航天工程師決定使用該電池的最大理由。此外，燃料電池還有一項非常重要的優(yōu)點：化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水，可供宇航員飲用。

第一部燃料電池先后為“阿波羅計劃”的18次飛行輸送過電力，總運行時間達1萬小時，沒有出過任何故障。如今，聳立于高山之巔的信號中繼站或是突然斷電的醫(yī)院，都使用來自燃料電池的能量。將來，燃料電池還將為普通家庭供電供暖，并終有一天會取代汽車與飛機的燃油發(fā)動機。

火災(zāi)氣味探測器

在空間站中，由于充斥著無數(shù)的電線、計算機，以及各式各樣的電器，很容易出現(xiàn)短路并引發(fā)可怕的火災(zāi)。為了在火焰出現(xiàn)前探測出各類可疑氣味，空間技術(shù)工程師們于1995年在俄羅斯“和平”號空間站上安裝了一套電子鼻。1997年，這套設(shè)備成功遏制了一場火災(zāi)的發(fā)生。

目前，一套直接脫胎于此的警報系統(tǒng)正忠實保衛(wèi)著瑞典斯德哥爾摩地鐵乘客的安全。

記憶床墊

如何讓宇航員承受火箭加速上升過程中的巨大加速度(他們這時的體重是實際體重的6倍)以及航天器返回地球時，沖進海洋或地面瞬間產(chǎn)生的強烈碰撞與沖擊呢?老辦法，用墊子!

1971年，空間技術(shù)的工程師們研發(fā)出一種特殊泡沫塑料。這種泡沫塑料能在航天器加速時與身體曲線完美貼合，而在加速度消失后又恢復(fù)最初的形狀與彈性。

這種新材料一經(jīng)推出，立刻吸引了家具生產(chǎn)企業(yè)的目光。經(jīng)過瑞典一家家具公司的改進，記憶泡沫被制成各種各樣的床墊、枕頭、靠墊，讓廣大普通消費者受益。

凈水器

太空從不下雨，要維持宇航員的生存，就必須花費巨資用火箭將水送到太空。為何不在航天器中安裝一種裝置，循環(huán)每一滴珍貴的水，使其變得可以飲用呢?

這種裝置自然也可為地球上缺少飲用水的人們帶來福音?？臻g技術(shù)的工程師們就發(fā)明了一種將宇航員尿液轉(zhuǎn)化成飲用水的機器。水安全公司又將其改造成地球上也可使用的裝置。正是由于這種裝置的橫空出世，多類尼加共和國圣胡安省薩瓦那的居民才得以喝上清潔的飲用水——要知道，這個地區(qū)的水源早被殺蟲劑和糞便污染得一塌糊涂。

太陽能光伏板

雖然太陽能光伏板當(dāng)初并非為征服太空而發(fā)明，但空間技術(shù)的工程師們很快發(fā)現(xiàn)了它的價值。

1958年，最早的衛(wèi)星之一“先鋒1號”就配備了太陽能光伏板。這樣一來，衛(wèi)星就可以拋開沉重的電池，直接從太陽上獲取能量，并且續(xù)航運轉(zhuǎn)能力也從短短幾周變?yōu)楹脦啄辍?/p>

空間產(chǎn)業(yè)為了減輕質(zhì)量，愿意支付昂貴的費用。他們一直在改良材質(zhì)并且總是遙遙領(lǐng)先于其他行業(yè)，然后再將發(fā)明轉(zhuǎn)賣給這些行業(yè)。性能良好的衛(wèi)星專用太陽能光伏板，可以將40％的光能轉(zhuǎn)化為電能。或許不久的某一天，你家的屋頂上也將會裝上這種產(chǎn)品。

眼鏡顯示器

萬一太陽能光伏板出了問題，宇航員們就得出艙維修。但如果他們在翻閱維修指南時還要手持螺絲刀并緊緊抓住空間站，那豈不是要3只手才夠用?

為了方便宇航員的操作，空間技術(shù)的工程師們發(fā)明了一個可以將電腦屏幕顯示的內(nèi)容投射到眼鏡上的電子系統(tǒng)。其優(yōu)點是可以在頭盔中使用，而且影像清晰，不影響視野。

這一非常實用的發(fā)明已得到廣泛應(yīng)用。例如，倉庫機械操作員就能在所戴的眼鏡上隨時查看貨架圖，在成千上萬的貨物中找到需要的那一個，簡直易如反掌。

隱形牙套

對于成年人來講，牙齒矯正要帶上鋼絲是很難接受的，他們不想自己的形象一下子大跌，所以隱形矯正牙套就解決了這個問題。

隱形牙套是戴在牙齒內(nèi)側(cè)，根據(jù)牙齒的受力點、承重點等各個方面的改變來矯正牙齒，由于粘在牙齒里側(cè)，看起來就跟沒戴矯正器一樣。

隱形牙套的材料多晶氧化鋁是由美國航天局制陶研究中心研制出來的，它最初是用在熱能追蹤導(dǎo)彈上。利用半透明多晶氧化鋁制成的隱形牙套，被廣泛用于矯正牙齒，它比傳統(tǒng)的金屬絲要美觀得多，所以深得青少年的歡迎。

無菌室

顯微鏡的問世使人類開始認(rèn)識微生物，然而在對微生物的生命活動和功能有所知曉之前，微生物學(xué)并沒有誕生。促使微生物學(xué)迅速誕生的，是無菌操作技術(shù)和純培養(yǎng)技術(shù)。

創(chuàng)建無菌環(huán)境，原本是用于確保宇航員的空間站里能呼吸到潔凈空氣的航天高科技方法，現(xiàn)在已經(jīng)被用來在醫(yī)院中“捕殺”和“清除”微生物真菌、細(xì)菌、孢子以及通過空氣傳播的病毒。

而且，當(dāng)發(fā)生緊急情況時，利用這項技術(shù)也可在醫(yī)院以外的場所營造出一個無菌室。無菌室可以達到消除超過99％微生物的空氣凈化功能，從而滿足醫(yī)院醫(yī)治那些身患免疫系統(tǒng)疾病的病人的特殊需求。

無繩吸塵器

散落在沙發(fā)上的薯片碎屑可真煩人!怎么能快速省力地把它們打掃干凈呢?對了，手提無繩吸塵器可以幫上大忙?！昂艉簟睅紫拢嘲l(fā)煥然一新。我們能用上這種吸塵器，完全得益于“阿波羅”登月計劃。

在登月工程中，工程師們需要一些能量自給且節(jié)能的器械。在月球那些環(huán)形山下可沒電源插座。因此，1971年“阿波羅15號”計劃實施時，曾在1961年首創(chuàng)無繩鉆的一家美國公司，為登月推出了一款無繩風(fēng)鎬。這臺機器耗電量小，通過可快速充電的袖珍電池供電。1979年，這兩個產(chǎn)品的結(jié)合成就了這款無繩充電吸塵器的輝煌。

碳纖維自行車

送往外太空的物品，每克的動力成本在3至20歐元不等，因此，為火箭、衛(wèi)星“減重”是空間工程師的首要任務(wù)，也是他們熱衷的游戲。產(chǎn)自德國的一輛自行車樣車自重還不足3千克!這難以置信的輕巧源于其碳纖維材質(zhì)。

在牢固性相當(dāng)?shù)那疤嵯拢祭w維的質(zhì)量只有鋼的1／6。這種材質(zhì)1958年誕生于美國聯(lián)合碳化物公司的實驗室中，最早用于制造火箭的結(jié)構(gòu)框架、儲液罐外殼，甚至整流罩(在火箭把負(fù)載送往軌道的過程中起保護作用)。而今天，碳纖維已在很多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如網(wǎng)球拍、汽車減震器、自行車車架，或者小提琴和大提琴的琴弓。

最主要的是，碳纖維材料的使用正向飛機制造業(yè)“擴張”。美國公司最新研制的遠(yuǎn)程運輸機“波音787”的制造材料中，近一半使用的是碳纖維。這一革命性的機型質(zhì)量非常輕，消耗的碳?xì)淙剂细?，從而降低了二氧化碳的排放量?/p>

核磁共振成像儀

在核磁共振成像儀器下，患者躺在圓柱形磁體內(nèi)，暴露于強大的磁場中。其體內(nèi)的水分子中的質(zhì)子(氫核)會排成一行，要是遭到無線電波的攻擊，它們會立即亂作一團，不成直線。在質(zhì)子重新排列過程中，電腦會收集它們的信號，并加工成圖像。富含水的組織會發(fā)出更強烈的信號，在生成的圖像中看上去更亮，而骨骼相對較暗。

在注射了用于對比的成像以后，放射線專家重復(fù)掃描，這時，成像劑在血管中移動，使他們可以看清楚造成中風(fēng)、腦動脈瘤和各種外傷的堵塞物。

當(dāng)NASA(美國宇航局)準(zhǔn)備“阿波羅”登月計劃之時，研發(fā)出一種稱為數(shù)字影像處理的技術(shù)，使月球的照片經(jīng)計算機的處理效果得到了增強。此技術(shù)后來即成為美國地球資源探測衛(wèi)星辨別地球表面特征的重要基礎(chǔ)技術(shù)。

而在醫(yī)學(xué)上，則被發(fā)展為磁共振成像(MRI)的數(shù)字影像處理技術(shù)。

人類也能“水陸兩棲”

姜會仁

魔法小說《哈利波特：火杯的考驗》中，哈利吞下魚鰓草，像魚般在水底呼吸的片段，將來有可能成真。近日，加拿大科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，只要把人類和海藻的脫氧核糖核酸(DNA)結(jié)合，就可以使人類在水中生活。

加拿大達爾豪斯大學(xué)的生物學(xué)家在觀察蠑螈胚胎時意外發(fā)現(xiàn)，這種小動物的胚胎上寄生著一種能在水下進行光合作用的單細(xì)胞藻類。海藻進入蠑螈的胚胎，為胚胎提供氧氣，直至蠑螈長大后，海藻仍沒有離開，繼續(xù)留在蠑螈體內(nèi)，因此，蠑螈可稱為半植物動物。

蠑螈把卵產(chǎn)在水中，胚胎在水下的代謝產(chǎn)生了大量的富氮廢棄物。而藻類則吸收了這些富氮廢棄物，利用陽光發(fā)生光合作用，生產(chǎn)出氧氣和碳水化合物，提供胚胎水下呼吸所必需的氧氣。經(jīng)過進一步觀察發(fā)現(xiàn)，蠑螈體內(nèi)的細(xì)胞都含有這種藻類。

若把海藻這種獨特能力，作為其他生物的氧氣來源，甚至進一步與人類DNA互相結(jié)合，藻類通過光合作用也能提供給人體氧氣，人類在不久的將來人類將可望具備“水陸兩棲”的能力?！?/p>

即使徒手潛入水底，頭部也毋須浮出水面換氣，直接漫游海底世界。