从美国宇航局“逃出”的技术

黄忻然

美国宇航局自从1958年成立以来，为人类的航天事业做出了很多贡献。为了探索宇宙，他们发明了很多高科技产品，也提出了很多怪异的想法，其中很多新奇的科技发明并没有作为机密封锁起来，而是“逃到”了民间，广泛应用于我们的生活中。那么，这些技术都是什么呢？

奶粉中的太空技术

“人是铁，饭是钢”，尽管宇航员在太空中吃不到美味的食物，但营养均衡还是需要保证的，因此，美国宇航局对太空食物的研究从未停止。而宇航员每一次被送上太空都要花一大笔钱，所以，如果所用的物品可以兼具几种功能，那就再好不过了，因为这样可以节省能源。正是基于这种能省则省的原则，美国宇航局希望开发出的太空食物也具备其他功能。

20世纪80年代，美国宇航局开启了一项名为“封闭环境生命保障系统”的项目，这个项目中就包含了开发一种特殊的太空食物的研究计划。他们与美国马泰克生物科学研究实验室签订了合作协议，并提出了要求——用藻类来制作食物。这种太空食物还具有三种功能——除了能吃，还要具备制造氧气和处理有机废物的功能。

然而，这种太空食物最终并没有被开发出来。有趣的是，一些参与该项目的科学家后来成立了马泰克生物科学有限公司，利用该项目的一些研究成果，开发出了生产营养添加剂的技术。如果你小时候曾喝过配方奶粉，那么你就曾受益于这项技术，因为很多配方奶粉中都添加了DHA。DHA被认为是人体中非常重要的一种营养物质，不过大多数人并未从每天所吃的食物中获得充足的DHA。这种营养物质在一些海鱼中大量存在，而这些鱼体内的DHA其实来自海藻。马泰克生物科学有限公司就是利用生产营养添加剂的技术，从海藻中提取出DHA的。

据统计，现在美国生产的99%以上的配方奶粉中都添加了DHA，其他国家的配方奶粉中绝大多数也添加了这种营养物质。这项最早起源于美国宇航局的技术，正在为全球大多数婴儿提供营养。

来来来自空间站的净水技术

在太空之旅中，水不仅携带起来比较麻烦，而且如何储存水也是一个问题，怎样才能让宇航员在太空执行任务时用上干净的水呢？

尽管水过滤技术在20世纪50年代就已出现，但是简单的过滤达不到美国宇航局的要求，他们希望找到一种能够在极端环境下实现净化水并能将其长期保存的方法。于是，美国宇航局进一步改进了水过滤技术，在水过滤器中放入活性炭，这些活性炭不仅能杀死水中的病原体，而且能抑制细菌生长，同时还能去除异味。

说到活性炭，很多人都不会陌生。在刚装修的房子里、新买的家具里放上几个竹炭包，可以吸附其中的有害物质。有些人家里还装了净水器，如果仔细观察，就能看到其中含有微小的炭颗粒——这就是活性炭。由于在其中加入了银离子，因此，它不仅能杀死水中的细菌，还能防止细菌滋生。而这种利用活性炭来过滤、吸附有害物质的方法，就曾用在美国宇航局的水净化系统中。

曾是宇航员座椅的床垫

20世纪60年代，美国启动了“阿波罗登月计划”。在各种实验中，宇航员乘坐飞船飞向太空和返回地面时，都承受着高速运动带来的痛苦，而巨大的颠簸更是让人难以承受。为了解决这些问题，美国宇航局委托发明家韦斯特·查尔斯发明了一种有效的减震物品。于是记忆泡沫诞生了，它是一种开孔式含硅聚氨酯塑料，能够将其承受的压力和重量平均分配到表面，从而减少剧烈颠簸和着陆时带来的巨大冲击力。这种记忆泡沫被应用在“阿波罗”系列载人飞船的宇航员座椅中。这样说起来，它还为“阿波罗11号”登月成功做出了不小的贡献呢。

经过改良，这种材料被应用到了更广泛的领域，其中最常见的就是记忆床垫，此外还有摩托车座椅、马鞍和装修用的隔层夹板，等等。现在一些飞机也在座椅中使用了这种材料，而在20世纪70年代至80年代，这种材料甚至还被应用到美国的达拉斯牛仔橄榄球队队员的头盔中，以保护球员的头部。

而在医疗上，它也发挥着重要的作用。记忆泡沫柔软舒适，在被压缩10%之后仍能恢复原状，因此，对于那些长期卧病在床的患者或身体严重残疾的人来说，它是很好的选择。它不仅能减少病人身体特定部位的压力，而且能防止褥疮的产生。此外，这种记忆泡沫还被应用到义肢中，因为它不仅从外部看起来像皮肤，摸起来也和皮肤相似，并且它还能减少义肢和关节之间的摩擦。

见识过浩瀚宇宙的图像传感器

在数码相机、手机、计算机等可拍照和摄像的电子产品中，有一项技术——图像传感器——就源自美国宇航局。图像传感器也称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的设备。如果没有图像传感器，我们就无法用数码相机等电子产品来拍照或进行视频聊天。

事实上，手机、计算机等产品的拍摄功能最早是应用在数码相机上的，而第一个提出“数码相机”概念的，是美国宇航局喷气推进实验室的工程师尤金·拉利。根据这个概念，美国宇航局的科学家一直在研究开发体积小、重量轻、耐用的图像传感器，以制造出能够在太空极端环境中使用的产品。

起先，美国宇航局航天器的相机里，装配的是电荷耦合装置（CCD）图像传感器，这种传感器让人们不用再耗时费力地去冲洗胶卷。不过，尽管灵敏度高、分辨率高，但是CCD传感器也有缺点，比如成本高、耗能高、抗辐射性能弱。

后来，喷气推进实验室的埃里克·福萨姆和他的同事开发了CMOS主动式像素传感器。这种传感器虽然在分辨率上略逊于CCD传感器，但是它的反应速度更快、耗能更低、整合能力和抗辐射的能力更强、曝光控制方面更出色，此外它还有一个重要的优点——价格比CCD传感器便宜。1995年，福萨姆和他的同事创立了Photobit公司，这家公司得到喷气推进实验室的授权，成为第一家商业化生产CMOS传感器的公司。由此，CMOS传感器从美国宇航局走向了普通大众。

在这个数码时代，CCD和CMOS这两种图像传感器都有自己的市场：CCD传感器通常用于更专业的办公设备中，比如扫描仪、传真机、监视摄影机等；而CMOS传感器不仅兼具了CCD传感器的性能，还有自己的特点，它能应用于数码相机、手机、笔记本电脑等更平民化的电子设备中，也能用于专业的医疗设备中。

当我们在使用手机等电子设备拍照、视频聊天时，我们使用的很可能就是曾服务于美国宇航局的CMOS传感器技术。

曾为空间站服务的报警器

现在很多公共场所都安装了烟雾探测器，这种装置能在发生火灾时发出警报，为人们逃生争取时间。而这些烟雾探测器的前身曾服务于美国的第一个空间站——太空实验室。

20世纪70年代，美国宇航局启动“太空实验室”任务，在为实验室做设计时，火情预警是必须考虑的。那么，如何才能快速让宇航员知道是否存在火情，或者是否有有毒气体泄漏呢？为了解决这个问题，美国宇航局与美国霍尼韦尔公司合作，开发了一款配备能自动充电的烟雾探测器，并装备在太空实验室中。

虽然这并不是世界上第一款烟雾探测器，但它是第一款可调节的烟雾探测器，它具有不同的敏感度设置，可以防止误报火情。而参与开发的霍尼韦尔公司在他们投放到市场上的产品中也用到了这种技术。该项技术被越来越多的烟雾探测器的生产商使用，现在很多公共场所配备的烟雾探测器，其实都在使用曾经为美国宇航局航天事业服务的技术。

美发与美容中的航天技术

在我们的生活中，还有很多发明的灵感与美国宇航局有关。比如，美国的法鲁克系统公司的创始人法鲁克·萨米，受到美国宇航局的丹尼斯·莫里森博士的纳米陶瓷材料的启发，开发出了由陶瓷和金属复合材料制成的美发工具和纳米银制成的美发工具。烫过鬈发、拉直过头发的人在听理发师介绍时，或许就听到过“陶瓷”“纳米”这样的字眼，这里用的大概就是源于美国宇航局的技术。

另一项与我们的脸有关的技术也与美国宇航局有关。美国的生物学研究员罗伯特·康拉德发明了一种消灭暗疮的方法：通过加热的方式杀死引起暗疮的痤疮丙酸杆菌。而他最初发明的产品很笨重，制造成本也很高，这样的产品很难在市场上推广。要把这个产品做得更小，最好是能够让顾客手持，然后按摩脸部，那么就需要给它配备更小、更高效的加热元件。经过长期为美国宇航局工作的工程师艾伦·萨阿德的改进，康拉德的产品尺寸被大大缩小，成本也大大降低。最终这个产品不仅成功被推上市场，还受到了追捧，现在很多爱美人士经常使用这种美容仪。

以上这些只是美国宇航局发明中的凤毛麟角，从美国宇航局里“逃出”的技术到底有多少，这个很难说。要知道，自1976年以来，美国宇航局出版的Spin off年册，每年都会介绍各种与其研究相关的商业化产品和技术，即使40年过去了，这本年册也还在出版。