從美國宇航局“逃出”的技術

黃忻然

美國宇航局自從1958年成立以來，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產品，也提出了很多怪異的想法，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”了民間，廣泛應用于我們的生活中。那么，這些技術都是什么呢？

奶粉中的太空技術

“人是鐵，飯是鋼”，盡管宇航員在太空中吃不到美味的食物，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。而宇航員每一次被送上太空都要花一大筆錢，所以，如果所用的物品可以兼具幾種功能，那就再好不過了，因為這樣可以節省能源。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具備其他功能。

20世紀80年代，美國宇航局開啟了一項名為“封閉環境生命保障系統”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計劃。他們與美國馬泰克生物科學研究實驗室簽訂了合作協議，并提出了要求——用藻類來制作食物。這種太空食物還具有三種功能——除了能吃，還要具備制造氧氣和處理有機廢物的功能。

然而，這種太空食物最終并沒有被開發出來。有趣的是，一些參與該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。如果你小時候曾喝過配方奶粉，那么你就曾受益于這項技術，因為很多配方奶粉中都添加了DHA。DHA被認為是人體中非常重要的一種營養物質，不過大多數人并未從每天所吃的食物中獲得充足的DHA。這種營養物質在一些海魚中大量存在，而這些魚體內的DHA其實來自海藻。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，現在美國生產的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質。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。

來來來自空間站的凈水技術

在太空之旅中，水不僅攜帶起來比較麻煩，而且如何儲存水也是一個問題，怎樣才能讓宇航員在太空執行任務時用上干凈的水呢？

盡管水過濾技術在20世紀50年代就已出現，但是簡單的過濾達不到美國宇航局的要求，他們希望找到一種能夠在極端環境下實現凈化水并能將其長期保存的方法。于是，美國宇航局進一步改進了水過濾技術，在水過濾器中放入活性炭，這些活性炭不僅能殺死水中的病原體，而且能抑制細菌生長，同時還能去除異味。

說到活性炭，很多人都不會陌生。在剛裝修的房子里、新買的家具里放上幾個竹炭包，可以吸附其中的有害物質。有些人家里還裝了凈水器，如果仔細觀察，就能看到其中含有微小的炭顆粒——這就是活性炭。由于在其中加入了銀離子，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。

曾是宇航員座椅的床墊

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。為了解決這些問題，美國宇航局委托發明家韋斯特·查爾斯發明了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，能夠將其承受的壓力和重量平均分配到表面，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。

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。現在一些飛機也在座椅中使用了這種材料，而在20世紀70年代至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，在被壓縮10%之后仍能恢復原狀，因此，對于那些長期臥病在床的患者或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，而且能防止褥瘡的產生。此外，這種記憶泡沫還被應用到義肢中，因為它不僅從外部看起來像皮膚，摸起來也和皮膚相似，并且它還能減少義肢和關節之間的摩擦。

見識過浩瀚宇宙的圖像傳感器

在數碼相機、手機、計算機等可拍照和攝像的電子產品中，有一項技術——圖像傳感器——就源自美國宇航局。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、計算機等產品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傳感器，但是它的反應速度更快、耗能更低、整合能力和抗輻射的能力更強、曝光控制方面更出色，此外它還有一個重要的優點——價格比CCD傳感器便宜。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，CCD和CMOS這兩種圖像傳感器都有自己的市場：CCD傳感器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傳感器不僅兼具了CCD傳感器的性能，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電子設備中，也能用于專業的醫療設備中。

當我們在使用手機等電子設備拍照、視頻聊天時，我們使用的很可能就是曾服務于美國宇航局的CMOS傳感器技術。

曾為空間站服務的報警器

現在很多公共場所都安裝了煙霧探測器，這種裝置能在發生火災時發出警報，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，火情預警是必須考慮的。那么，如何才能快速讓宇航員知道是否存在火情，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，開發了一款配備能自動充電的煙霧探測器，并裝備在太空實驗室中。

雖然這并不是世界上第一款煙霧探測器，但它是第一款可調節的煙霧探測器，它具有不同的敏感度設置，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種技術。該項技術被越來越多的煙霧探測器的生產商使用，現在很多公共場所配備的煙霧探測器，其實都在使用曾經為美國宇航局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。燙過鬈發、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，這里用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·康拉德發明了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，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，然后按摩臉部，那么就需要給它配備更小、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，現在很多愛美人士經常使用這種美容儀。

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1976年以來，美國宇航局出版的Spin off年冊，每年都會介紹各種與其研究相關的商業化產品和技術，即使40年過去了，這本年冊也還在出版。