宇航員上太空，和普通人有關(guān)系嗎？

●地理君 文 秋菊 編

2022年10月31日15時37分，夢天實驗艙成功發(fā)射升空，中國空間站馬上要完成從“L”到“T”的搭建，將在離地球近40萬米的宇宙中為人類拓展一隅之地。不久的將來，中國的宇航員們將在這里生活起居。

有人可能會問：為什么要花這么大的精力和財力去研究航天技術(shù)，對普通人有什么用？看完這篇文章，或許你會有答案。

衣食住行處處是航天

人們總是把航天科技和“聽不懂”“高大上”相聯(lián)系。殊不知在我們的日常生活中，不管是衣食住行還是看病娛樂，早已隨處可見航天科技的痕跡，只是人們對此知之甚少。

首先，我們談談衣食住行中那些已經(jīng)司空見慣，卻來頭很大的航天科技。

衣：氣墊鞋和護目鏡

下了班你想出去跑個步，活動一下僵直的腿腳，于是換上了運動鞋。運動鞋后面有一塊看著很厚的氣墊鞋幫，但穿上很輕盈。有了它，運動時有明顯的減震感，能保護膝蓋和腳踝。這種鞋幫的“中空吹塑成型”制造工藝，就來源于宇航服的制作技術(shù)。

上個世紀60年代，在準備“阿波羅”登月計劃時，科學家們?yōu)榱酥圃煲粋€厚度均勻且能耐受很大壓力的宇航服內(nèi)膽，發(fā)明了一種類似于打造古老玻璃瓶的制作工藝：把一團耐壓軟材料加熱軟化，放在一個模具中，然后再向這個模具中吹入高壓氣體。

如今的氣墊鞋不止為運動服務，還作為時尚元素出現(xiàn)在時裝展上。

在“阿波羅計劃”成功完成后，曾就職于NASA的工程師弗蘭克·魯?shù)贤话l(fā)奇想，利用該技術(shù)將空氣注入耐用薄膜中制成鞋底，從而使鞋底受力更加均勻，并提供良好的緩震性能。一家年輕的公司投資了這個技術(shù)，從此，輕盈耐用的氣墊鞋出現(xiàn)在了運動場上。無論是跑步還是打球，這種帶減震的氣墊鞋如今幾乎人手一雙。

滑雪玩家會選擇購入一副自己的雪鏡，既能防風又能過濾掉雪地對太陽光的反射，這也是太空科技的衍生。

阿波羅11號上牛肉蔬菜包的模擬圖。食用時向袋子里加入水，讓經(jīng)過干燥的食物恢復到原樣后再食用。

還有另外一種運動裝備，也從太空科技走向了日常生活，那就是護目鏡。

太空中充滿了高能輻射及高速運動的微粒，為了保護宇航員的眼睛，20世紀80年代，兩位來自噴氣推進實驗室的科學家研制出一種焊接眼鏡，能夠吸收、過濾和散射焊接過程中發(fā)出的強光。

后來該技術(shù)被廣泛用于防紫外線太陽鏡，曾用于航天員護目鏡的特殊涂層可以阻擋有害輻射，不怕水，也不會輕易留下劃痕，使可見性大大提高，這對于戶外運動來說再合適不過了。

食：真空包裝、脫水蔬菜水果

從離開地面的那一刻開始，宇航員們將會經(jīng)歷一場漫長的旅途。長路漫漫，和吃喝拉撒相關(guān)的發(fā)明少不了。食品的真空包裝技術(shù)、逢年過節(jié)一定要買的水果干和方便面里不起眼的脫水蔬菜包，這些最開始都是為了滿足宇航員的用餐需求。

你嫌棄的脫水蔬菜包，屬于第二代航天食品。

營養(yǎng)工程師們在食物做好之后，將其快速冷凍然后在真空室中緩慢加熱，食物中凍結(jié)成冰的水分就可以升華除去，同時保持98%的營養(yǎng)成分，成為重量只有原來的20%的脫水蔬菜、水果。經(jīng)過這套處理流程，蔬菜和水果可以長時間保存，也便于運輸。

如今，隨著技術(shù)及裝備的進一步發(fā)展，宇航員們在太空吃的已經(jīng)和地球沒有太大區(qū)別了。三明治、蛋糕、咖啡等都可以帶到宇宙吃，神舟十三號的宇航員甚至可以根據(jù)個人喜好擁有東北燉菜、川菜、海鮮等地方風味。

回彈很慢的記憶床墊

住：回彈床墊、建筑材料

結(jié)束一天的勞累回到家，你向后一躺，躺在了由宇航員座椅技術(shù)衍生的回彈床墊上。

這種由記憶海綿材質(zhì)制成的床墊和枕頭，由慢回彈的聚氰氨酯海綿組織做成，能夠根據(jù)人身體的曲線和溫度自動調(diào)整形狀，從而化解身體各壓迫點的壓力。

這些材料制成的宇航員座椅，在突發(fā)的碰撞過程中可以快速吸收碰撞的能量，但釋放過程緩慢，可以幫助宇航員緩沖火箭爬升時承受的巨大的加速度，有效地保障人身安全。

今天，在飛機和汽車的防護、運動保護、馬鞍、箭靶、康復器械上都可以見到它的身影。

在航天飛行中令人體不適的除了加速度，還有往返地球經(jīng)過大氣層時發(fā)生的激烈摩擦，其殘酷程度堪比“冰火兩重天”，甚至會危及宇航員的安全。為了保證宇宙飛船內(nèi)部環(huán)境始終宜人，合適的隔熱材料就顯得尤為重要。

如今，中國航天科技集團五院將航天器熱控涂層技術(shù)應用到民用建筑隔熱涂料的研制中，自主研發(fā)了一種綠色環(huán)保的建筑隔熱涂料。

建筑外墻需要安裝隔熱材料

這種涂料具備反射隔熱、輻射隔熱、阻隔隔熱的綜合隔熱保溫效果，隔熱溫差效果達23℃以上，可大幅節(jié)約制冷及加熱能源。這種熱控涂層技術(shù)現(xiàn)已為中國“四大火爐”之一的武漢送去了清涼，成為家居建材的新選擇。

行：導航、救援及氣象預報

中國人每天要無數(shù)次打開微信，你是否曾為開屏畫面所停留？

最為大家熟知的微信開屏頁，是一張拍攝于1972年12月7日的真實照片，由阿波羅17號飛船上的三名宇航員用一臺80毫米鏡頭的哈蘇照相機拍攝而成。

2017年9月25日至28日，當你打開微信，啟動頁面上的“地球”，出自目前最牛的靜止軌道“地球攝影師”——我國風云四號A星。

2022年3月12日，寧夏吳忠，運用北斗導航無人駕駛播種技術(shù)開展滴灌節(jié)水千畝春小麥播種。

風云四號氣象衛(wèi)星南京信息工程大學地面接收站觀測場雷達天線星軌

自從1988年9月7日我國成功發(fā)射第一顆試驗性氣象衛(wèi)星“風云一號”后，截至目前，我國已成功發(fā)射“兩代四型”共19顆風云氣象衛(wèi)星。

“風云”系列衛(wèi)星為我們提供天氣預報、災害監(jiān)測、科學研究等功能，“北斗”系列衛(wèi)星則專注于定位與通信領(lǐng)域。

不僅僅是導航，“北斗”的定位技術(shù)還能幫助農(nóng)業(yè)實現(xiàn)機械化、協(xié)助公安交警在重大案件或事故發(fā)生時取證，并在出現(xiàn)突發(fā)狀況需要救援時，快速找到就近車輛作為增援。

重大自然災害來臨時，往往會對通信設(shè)備造成嚴重破壞，讓災區(qū)成為“信息孤島”。此刻，只有在外太空運行的衛(wèi)星等航天器才能幫上忙。

2008年汶川地震發(fā)生后，震中附近的重災區(qū)失去了和外界的一切聯(lián)系。5月12日22時左右，首批救援官兵到達，并使用北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)用戶終端機連夜發(fā)回實時災情數(shù)據(jù)，為地震重災區(qū)發(fā)出了第一束生命急救電波。

醫(yī)療與娛樂，受益于航天圖像處理技術(shù)

在浩如煙海的航空衍生科技中，娛樂與醫(yī)療行業(yè)應用最廣的，當數(shù)圖像處理方面的技術(shù)革新。

數(shù)碼相機

想為生活中的重要時刻留下一張照片，按下快門才發(fā)現(xiàn)膠卷用完了——幸好現(xiàn)在的數(shù)碼相機時代早就沒有了這種遺憾。

阿波羅11號飛船返回地球途中，從約1.6萬公里遠的太空中拍到的月球。那個時候?qū)Ｓ糜诤教焓聵I(yè)的數(shù)碼相機所擁有的分辨率還達不到30萬像素。

數(shù)碼相機能夠取代膠卷機成為主流，依靠的是便捷高效的圖像傳輸技術(shù)。這項技術(shù)最早是為航天及軍事研發(fā)的。因為太空中如果用膠片拍攝，后期送回地球洗印將是非常麻煩的事情，不但成本很高、效率低下而且還很危險。

隨著“電荷耦合元件”的研究與開發(fā)，在太空中可以通過衛(wèi)星系統(tǒng)以電子信號的方式向地面發(fā)送照片，解決了太空圖像的捕捉與對地圖像傳輸?shù)碾y題。

1969年7月，美國“阿波羅”登月飛船上的航天員在月球上拍下了數(shù)碼照片，盡管仍然使用感光膠片作為記錄媒介，但圖像信號卻能通過衛(wèi)星系統(tǒng)順利傳送到地面指揮中心。

后來日本索尼公司率先對這種曾經(jīng)用于軍事科研的產(chǎn)品進行民用化研究。如今數(shù)碼相機已經(jīng)走入千家萬戶，像素也已達到上億級別。

除了拍照，在視頻拍攝中，通過圖像處理達到的電子防抖功能也來自于航天技術(shù)，最早是為了分析航天飛機發(fā)射過程錄像而設(shè)計。它可以有效去除影像中的抖動、旋轉(zhuǎn)和連續(xù)變焦中的缺陷。

化妝品研發(fā)

如果說航天科技的發(fā)展為人類“留住了青春”，你一定不信。但圖像處理技術(shù)發(fā)展中還有一項成果，它的確幫助改善了人類的皮膚狀況。

為了給月球繪制出更精確的地圖，當年美國宇航局噴氣推進實驗室的科學家們開發(fā)了一種計算機圖像處理技術(shù)，即“月球照相斜測法”，可以為陰暗的、陽光照射不到的地方也測繪出精確的地圖。

人類的皮膚雖然看起來很光滑，但是如果放在高倍率的放大鏡下觀測，一樣布滿了皺褶、起伏和溝壑，可以把它簡單類比為“月球表面”。

格羅夫夫婦在噴氣推進實驗室的技術(shù)轉(zhuǎn)移項目支持下，開發(fā)了一種叫做“光學輪廓測定法”的技術(shù)，可以清晰地顯示出皮膚的組織結(jié)構(gòu)、粗糙程度、干燥程度、皺褶和傷痕，并進行數(shù)字化的分析，能可靠地為護膚產(chǎn)品的研發(fā)、篩選和營銷提供支持。

維生素A及其天然代謝物以及人工合成類似物組成了一組稱為類視黃醇即維A酸類具有生物學活性的化合物，可以促進正常表皮細胞增殖，使過度增生的表皮正常化。

核磁共振檢查

對照實驗中通過計算機圖像清晰地顯示出，類維生素A可以起到一定的抗衰老作用。使用者的皮膚皺褶明顯減輕，在眼角三角區(qū)的效果尤其明顯。這些是傳統(tǒng)的圖像分析或者觸摸分析做不到的。

臨床影像診斷

圖像處理技術(shù)的發(fā)展也大大提高了臨床診斷的準確性。

目前醫(yī)院使用的“計算機輔助X射線斷層攝影技術(shù)”，也就是人們常說的“CT”，源于阿波羅計劃中為了提高月球照片清晰度而發(fā)明的“計算機月面圖像清晰度增強技術(shù)”。這一技術(shù)是當今核磁共振、CT醫(yī)療器件的基礎(chǔ)。

在醫(yī)療衛(wèi)生與生活娛樂方面，還有一些航天技術(shù)的發(fā)展也功不可沒：

現(xiàn)在商場里的商品都貼有條形碼，既方便管理貨物，也大大縮減了購物結(jié)賬時間。其實這種識別系統(tǒng)最初是為記錄和控制太空計劃中不計其數(shù)的組件而發(fā)明的。

車站進站口和出站口，工作人員用紅外測溫裝置檢測體溫。

疫情期間，機場、地鐵站等公共場所都配備了紅外線溫度計，用于排查疑似感染的發(fā)熱病人，這種技術(shù)源于用來觀測遙遠星球溫度的航天飛機和紅外線天文觀測技術(shù)。

當今在醫(yī)學界大量應用的重癥監(jiān)護病房，源自對宇航員進行健康檢測的需要；為人類帶來新生的人造心臟，源自航天飛機的燃料泵技術(shù)。

考古與地理勘探，與上天相連

想不到吧，航空與考古“一天一地”，竟然也能搭上關(guān)系。

與傳統(tǒng)的以洛陽鏟為主的細致田野考古相比，如今利用衛(wèi)星、航天飛機、航空飛機、無人機等不同的空間平臺和探測設(shè)備探測古代遺跡的遙感考古，有著視野廣、效率高、對遺址無損探測等諸多優(yōu)勢。

很多肉眼難以直接觀察到的信息，可以通過遙感平臺上的觀測設(shè)備獲取它們的電磁波數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機處理后就能了解觀測地表的植被、土壤、地形等變化狀況，進而提取考古目標信息。

新疆吉仁臺溝口遺址發(fā)現(xiàn)了大量的煤灰和未燃盡的煤塊，將人類使用煤炭資源的歷史最少上推千年。

在遙感考古現(xiàn)場，你會看到三維激光掃描儀、無人機、磁梯度儀、高密度電法測量系統(tǒng)等各種高科技儀器。

不僅是考古，地理研究、城市規(guī)劃、環(huán)境保護等相關(guān)工作者離不開的數(shù)字高程模型，就是通過航空航天遙感測量、機載激光雷達測量等測繪技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)集。

在新疆伊犁喀什河中游的吉仁臺溝口墓地遺址發(fā)掘中，通過遙感考古和地面考古的互相協(xié)作探察，在吉仁臺溝口墓地共發(fā)現(xiàn)墓葬68座。利用數(shù)字高程模型（DEM）影像可以去除地面植被等其他雜亂信息的干擾，使得觀測對象更加清晰。

除了觀察地面遺址，遙感探測的觸角還可延伸到地下或水下。比如在水下遺址探測中，遙感手段能測量水下地形，反演歷史條件下的水下地形信息，從而確定遺址的位置和范圍等。

2022年是中國載人航天工程立項實施30周年，航天技術(shù)民用及二次開發(fā)不是一個新話題，卻有持久而重要的價值。曾經(jīng)“高大上”的航天技術(shù)經(jīng)過革新應用，早就滲透進了日常生活的方方面面。

航天有什么用？相信這也不再是一個問題。

獲得2022年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的進化遺傳學家斯萬特·佩博曾公開表示，在研究人類的起源和進化過程中，他對現(xiàn)代人類的獨特性越來越感興趣：

“大約在4.5萬年前，現(xiàn)代人類的祖先已經(jīng)從非洲抵達澳大利亞，那意味著他們冒險穿越了寬無邊際的大海。其他古人類，包括尼安德特人，他們從不在海上冒險。”

“我想說的是，這其中有瘋狂的地方。在發(fā)現(xiàn)復活節(jié)島之前，有多少人出海消失在太平洋上？我是說，這太荒謬了。你為什么要這么做？是為了榮耀嗎？永生嗎？好奇嗎？而現(xiàn)在我們?nèi)セ鹦恰Ｎ覀儚牟煌Ｖ埂！?/p>

一個時代的航天技術(shù)往往代表著同時期人類科技所能達到的最高水平。

隨著全世界各國航天探索活動的發(fā)展，曾經(jīng)出現(xiàn)在新聞和課本上“高不可攀”的航天技術(shù)不再遙遠，一步步走進了我們的日常生活，飛快地拔高著全人類的生活水平。這是人類在不斷挑戰(zhàn)自我、探索未知的道路上，應得的獎勵，這是屬于全人類的成就。