從美國宇航局“逃出”的技術

黃忻然

自從1958年成立以來，美國宇航局為人類的航天事業做出了很多貢獻。為了探索宇宙，他們發明了很多高科技的東西，也提出了很多怪異的想法，而其中很多新奇的科技發明并沒有作為機密封鎖起來，而是“逃到”民間，廣泛應用在我們的生活中，涉及的領域包括醫療保健、家居、娛樂等等。

那么，從美國宇航局的圣殿走到百姓生活中的技術都有哪些呢？

奶粉中的太空技術

“人是鐵，飯是鋼”，盡管宇航員們吃不到美味的食物，但營養均衡還是需要保證的。因此美國宇航局對太空食物的研究從未停止。而宇航員每一次飛到太空都要花上一大筆錢，所以如果所用的東西都能兼顧幾種功能，那就再好不過了，因為這樣可以減少攜帶的物品，節省能源。正是基于這種能省則省的原則，美國宇航局希望開發出的太空食物也能具備其他功能。

上個世紀80年代，美國宇航局開啟了一項名為封閉環境生命支持系統的項目，這個項目中就包含了開發一種特殊的太空食物的研究。他們與美國馬泰克生物科學研究實驗室簽訂了合作的協議，并提出了要求——利用藻類來提供食物。并且，這種太空食物還是三合一的——除了能吃，還要具備制造氧氣和處理有機廢物的功能。

這種太空食物最終并沒有被開發出來。有趣的是，一些參與這個項目的科學家后來成立了馬泰克生物科學有限公司，利用該項目的一些研究成果開發出了生產營養添加劑的技術。如果你小時候或者你的孩子曾喝過配方奶粉，那么你也就曾受益于這項技術，因為現在很多奶粉中都添加了大名鼎鼎的DHA。DHA被認為是人體中非常重要的一種營養物，不過大多數人并未從每天所吃的食物中獲得足量的DHA。這種營養物在一些海魚中大量存在，但是這些魚體內的DHA其實是來自于海藻。而馬泰克生物科學有限公司就是利用生產營養添加劑的技術從海藻中提取出DHA的。

據統計，現在美國99%以上的配方奶粉中都添加了DHA，其他國家的配方奶粉中絕大多數也添加了這種營養物。這項最早起源于美國宇航局的技術正在為全球大多數嬰兒提供營養。

來自空間站的凈水技術

奶粉大多數時候是給嬰幼兒使用的，但是不管年紀大小，水在人們的生命中都是至關重要的，沒有水，人很難存活。在太空之旅中，水不僅攜帶麻煩，而且水如何儲存也是個問題，怎么才能讓宇航員在太空執行任務時，用上干凈的水呢？畢竟在太空中宇航員需要保持健康的身體，要是因為喝水也被細菌侵擾，那就是很麻煩的事了。

盡管水過濾技術在20世紀50年代就出現了，但是簡單的過濾滿足不了美國宇航局的要求，他們希望找到一種能夠在極端環境下實現水凈化和長期保存的方法。于是，美國宇航局進一步改善了水過濾技術，在水過濾器中放入經過活性處理的炭，這些活性炭不僅能殺死水中的病原體，還能抑制細菌生長，同時還能去除水中的異味。

說到活性炭，很多人都不會陌生，剛裝修的房子里、新買的家具里放上幾包竹炭包，可以吸附其中的有害物質。還有的人家里裝了凈水器，如果仔細觀察，就能看到其中含有微小的炭顆粒。這些就是活性炭，由于其中加入了銀離子，因此它不僅能殺死水中的細菌，還能防止細菌滋生。而這種利用活性炭來過濾、吸附有害物質的方法就曾用在美國宇航局的水凈化系統中。

曾是宇航員的座椅的床墊

除了吃、喝，睡也是人生的大事。在現代城市里，記憶床墊是很常見的，別看它們現在很普通，它們的出身可不簡單。

20世紀60年代，美國啟動了阿波羅登月計劃，在各種實驗中，宇航員乘坐飛船飛向太空和返回地面時，都承受著高速運動帶來的痛苦，而巨大的顛簸更是讓人難以承受，為了解決這個問題，美國宇航局委托發明家韋斯特·查爾斯發明一種有效的減震物品。于是記憶泡沫誕生了，它是一種開孔式含硅聚氨酯塑料，能夠將承受的壓力和重量平均分配到其表面，因此吸收了沖擊力，從而減少劇烈顛簸和著陸時帶來的巨大沖擊力。這種記憶泡沫被應用在阿波羅系列載人飛船的宇航員座椅中。這樣說起來，它還為阿波羅11號登月成功做出了不小的貢獻呢。

而經過改良，這種材料被應用到了更廣泛的領域。其中最常見的就是記憶床墊，此外還有摩托車座椅、馬鞍和裝修用的隔層夾板等等。一些飛機現在也在座椅中使用了這種材料，而在上個世紀70至80年代，這種材料甚至還被應用到美國的達拉斯牛仔橄欖球隊隊員的頭盔中，以保護球員的頭部。

而在醫療上，它也發揮著重要的作用，記憶泡沫柔軟舒適，在壓縮10%之后能恢復原狀，因此對于那些長期臥床的病患，或者身體嚴重殘疾的人來說，它是很好的選擇。它不僅能減少病人身體特定部位的壓力，也能防止褥瘡的產生。此外，這種記憶泡沫還被應用到假肢中，它不僅從外部看起來像皮膚，摸起來也和皮膚相似，并且它也能減少假肢和關節之間的摩擦。

見識過浩瀚宇宙的圖像傳感器

現在很多年輕人不管去哪里，遇到什么有趣的事，第一反應就是掏出手機拍下來。而在數碼相機、手機、計算機等可拍照、攝像的電子產品中，有一項技術就源自美國宇航局——圖像傳感器，圖像傳感器也稱感光元件，是一種將光學圖像轉換成電子信號的設備。如果沒有圖像傳感器，我們就無法用數碼相機等電子產品來拍照或進行視頻聊天。

事實上，手機、計算機等的拍攝功能最早是應用在數碼相機上的，而第一個提出數碼相機概念的，是美國宇航局噴氣推進實驗室的工程師尤金·拉利。根據這個概念，美國宇航局的科學家們一直在研究開發體積小、重量輕、耐用的圖像傳感器，以制造出能夠在太空極端環境中使用的產品。

起先，美國宇航局的航天器的相機里裝配的是電荷耦合裝置（CCD）圖像傳感器，這種傳感器讓人們不用再耗時費力地去沖洗膠卷。不過，盡管靈敏度高、分辨率也高，但是CCD傳感器也有缺點，比如成本高、耗能高、抗輻射性能弱。

后來，噴氣推進實驗室的埃里克·福薩姆和他的同事開發了CMOS主動式像素傳感器。這種傳感器雖然在分辨率上略遜于CCD，但是它的響應速度更快、耗能更低、整合能力和抗輻射的能力更強、曝光控制方面更優秀，此外它還有一個重要的優點——比CCD更便宜。1995年，福薩姆和他的同事創立了Photobit公司，這家公司得到噴氣推進實驗室的授權，成為第一家商業化生產CMOS傳感器的公司。由此，CMOS傳感器從美國宇航局走向了普通大眾。

在這個數碼時代中，CCD和CMOS這兩種圖像傳感器都有自己的市場，CCD通常用于更專業的辦公設備中，比如掃描儀、傳真機、監視攝影機等；而CMOS不僅兼具了CCD的性能，還有自己的特點，它能應用于數碼相機、手機、筆記本電腦等更平民化的設備中，也能用于專業的醫療設備中，比如內窺鏡、心臟外科手術后在患者胸部安裝的、用于監視手術效果的“硅眼”、拍攝口腔內側X光片的牙科X光機等等。

當我們在使用手機等電子設備拍照、視頻聊天時，用的很可能就是曾服務于美國宇航局的CMOS傳感器技術。你的手機是不是瞬間變得高大上起來了？

曾為空間站服務的報警器

吃喝玩睡都涉及到了美國宇航局的技術，那么安全問題當然也少不了跟美國宇航局扯上關系。現在在很多公共場所都安裝了煙霧探測器，這些裝置能在出現火災時發出警報為人們逃生爭取時間。而這些煙霧探測器的前身曾服務于美國的第一個空間站——太空實驗室。

20世紀70年代，美國宇航局啟動太空實驗室任務，在為實驗室做設計時，火情預警是必須要考慮的。那么，如何才能快速讓宇航員們知道是否存在火情，或者是否有有毒氣體泄漏呢？為了解決這個問題，美國宇航局與美國霍尼韋爾公司合作，開發了一款配備自動充電的鎳鎘電池的煙霧、火災探測器，并配備在太空實驗室中。

雖然這并不是世界上第一個煙霧探測器，但它卻是第一款可調節的煙霧探測器，它具有不同的敏感設置，可以防止誤報火情。而參與開發的霍尼韋爾公司在他們投放到市場上的產品中也用到了這些技術。當然，煙霧探測器的技術并未牢牢關在霍尼韋爾公司，而是被越來越多的煙霧探測器的生產商使用，現在在很多公共場所配備的煙霧、火災探測器其實都在使用曾經為美國宇航局的航天事業服務的技術。

美發與美容中的航天技術

在我們的生活中還有很多發明的靈感與美國宇航局有關。比如美國的法魯克系統公司的創始人法魯克·薩米受到美國宇航局的丹尼斯·莫里森博士的納米陶瓷材料的啟發，開發出了由陶瓷和金屬復合材料制成的美發工具和納米銀制成的美發工具。燙過發、拉直過頭發的人在聽理發師介紹時或許就聽到過“陶瓷”、“納米”這樣的字眼，這里說的大概就是源于美國宇航局的技術。

另一項與我們的臉有關的技術也與美國宇航局有關。美國的生物學研究員羅伯特·康拉德曾開發一種消滅暗瘡的方法：通過加熱的方式殺死引起暗瘡的痤瘡丙酸桿菌。而他最初發明的產品很笨重，并且制造成本也很高，這樣的產品很難在市場上推廣。要把這個產品做得更小，最好是能夠讓顧客手持，然后摩擦臉部，那么就需要給它配上更小、更高效的加熱元件。經過長期為美國宇航局工作的工程師艾倫·薩阿德的改進，康拉德的產品尺寸被大大縮小，成本也大大降低。最終這個產品不僅成功被推上市場，還受到了追捧，現在很多愛美人士應該都聽說過這種美容儀。

以上這些只是美國宇航局發明中的鳳毛麟角，從美國宇航局里“逃出”的技術到底有多少，這個很難說。要知道，自從1976年以來，美國宇航局出版的《Spin-off》雜志每年都會介紹各種與他們的研究相關的商業化產品和技術，而30多年過去了，這本雜志還在。