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改变我们生活的太空技术(下)

2011-01-01许晶晶

科学大众(中学) 2011年5期

  太空从来不下雨,要维持宇航员的生存,就必须花费巨资用火箭将水送到太空。为何不在航天器中安装一种装置,循环每一滴珍贵的水,使其变得可以饮用呢?这种装置自然也可为地球上缺少饮用水的人们带来福音。空间技术的工程师们就发明了一种将宇航员尿液转化成饮用水的机器。水安全公司又将其改造成地球上也可使用的装置。正是由于这种装置的横空出世,多米尼加共和国圣胡安省萨瓦那的居民才得以喝上清洁的饮用水。要知道,这个地区的水源早被杀虫剂和粪便污染得一塌糊涂。
  
  太阳能光伏板
  
  虽然太阳能光伏板当初并非为征服太空而发明,但空间技术的工程师们很快发现了它的价值。1958年,最早的卫星之一“先锋1号”就配备了太阳能光伏板。这样一来,卫星就可以抛开沉重的电池,直接从太阳获取能量,并且续航运转能力也从短短几周变为好几年。空间产业为了减轻质量,愿意支付昂贵的费用。他们一直在改良材质并且总是遥遥领先于其他行业,然后再将发明转卖给这些行业。性能良好的卫星专用太阳能光伏板,可以将40%的光能转化为电能。或许不久的某一天,你家的屋顶上也将会装上这种产品。
  
  眼镜显示器
  
  万一太阳能光伏板出了问题,宇航员们就得出舱维修。但如果他们在翻阅维修指南时还要手持螺丝刀并紧紧抓住空间站,那岂不是要3只手才够用?为了方便宇航员的操作,空间技术的工程师们在2008年发明了一个可以将电脑屏幕显示的内容投射到眼镜上的电子系统。其优点是可以在头盔中戴用,而且影像清晰,不影响视野。这一非常实用的发明已得到广泛应用。例如仓库机械操作员就能在所戴的眼镜上随时查看货架图,在成千上万的货物中找到需要的那一个,简直是易如反掌。
  
  隐形牙套
  
  对于成年人来讲,牙齿矫正要带上钢丝是很难接受的,他们不想自己的形象一下子就坏了很多,所以隐形矫正牙套就解决了这个问题。隐形牙套是戴在牙齿内侧,根据牙齿的受力点、承重点等各个方面的改变来矫正牙齿,由于粘在牙齿里侧,看起来就跟没戴矫正器一样。隐形牙套的材料多晶氧化铝是由美国航天局制陶研究中心研制出来的,它最初是用在热能追踪导弹上。利用半透明多晶氧化铝制成的隐形牙套,被广泛用于矫正牙齿,它比传统的金属丝要美观得多,所以深得青少年的欢迎。
  
  无菌室
  
  显微镜的问世使人类开始认识微生物,然而在对微生物的生命活动和功能有所知晓之前,微生物学并没有诞生。促使微生物学迅速诞生的,是无菌操作技术和纯培养技术。创建无菌环境,原本是用于确保宇航员在空间站里能呼吸到洁净空气的航天高科技方法,现在已经被用来在医院中“捕杀”和“清除”微生物真菌、细菌、孢子以及通过空气传播的病毒。而且,当发生紧急情况时,利用这项技术也可在医院以外的场所营造出一个无菌室。无菌室可以达到消除超过99%微生物的空气净化功能,从而满足医院医治那些身患免疫系统疾病的病人的特殊需求。
  
  无绳吸尘器
  
  散落在沙发上的薯片碎屑可真碍眼,怎么能快速省力地把它们打扫干净呢?对了,手提无绳吸尘器可以帮上大忙。“呼呼”几下,沙发焕然一新。我们能用上这种吸尘器,完全得益于“阿波罗”登月计划。在登月工程中,工程师们需要一些能量自给且节能的器械。在月球那些环形山下可没有电源插座。因此,1971年“阿波罗15号”计划实施时,曾在1961年首创无绳钻的一家美国公司,为登月推出了一款无绳风镐。这台机器耗电量小,通过可快速充电的袖珍电池供电。1979年,这两个产品的结合成就了这款无绳充电吸尘器的辉煌。
  
  碳纤维自行车
  
  送往外太空的物品,每克的动力成本在3至20欧元不等,因此,为火箭、卫星“减重”是空间工程师必须的任务,也是他们热衷的游戏。这辆产自德国的自行车样车自重还不足3千克!这难以置信的轻巧源于其碳纤维材质。在牢固性相当的前提下,碳纤维的质量只有钢的116。这种材质1958年诞生于美国联合碳化物公司的实验室中,最早用于制造火箭的结构框架、储液罐的外壳,甚至整流罩(在火箭把负载送往轨道的过程中起保护作用)。而今天,碳纤维已在很多领域得到广泛应用,如网球拍、汽车减震器、自行车车架,或者小提琴和大提琴的琴弓。最主要的是,碳纤维材料的使用正向飞机制造业“扩张”。美国公司最新研制的远程运输机“波音787”的制造材料中,近一半使用的是碳纤维。这一革命性的机型质量非常轻,消耗的碳氢燃料更少,从而降低了二氧化碳的排放量。
  
  核磁共振成像仪
  
  在核磁共振成像仪器下,患者躺在圆柱形磁体内,暴露于强大的磁场中。其体内的水分子中的质子(氢核)会排成一行,要是遭到无线电波的攻击,它们会立即乱作一团,不成直线。在质子重新排列过程中,电脑会收集它们的信号,并加工成图像。富含水的组织会发出更强烈的信号,在生成的图像中看上去更亮,而骨骼相对较暗。
  在注射了用于对比的成像剂以后,放射线专家重复扫描,这时,成像剂在血管中移动,使他们可以看清楚造成中风、脑动脉瘤和各种外伤的堵塞物。当NASA(美国宇航局)准备“阿波罗”登月计划之时,研发出一种称为数字影像处理的技术,使月球的照片经计算机的处理效果得到了增强。此技术后来即成为美国地球资源探测卫星辨别地球表面特征的重要基础技术。而在医学上,则被发展为磁共振成像(MRI)的数字影像处理技