极端条件下的设备使用

按照使用手册的介绍，现代化的硬件在特殊环境下应该具有一定的耐受力。那么，它们是否能够适应冰冷、沙漠或者外太空等极端环境？

对于家庭用户来说，倾覆的咖啡杯和从咖啡桌上翻倒是最严重的硬件设备意外事件，而类似的意外通常足以导致硬件设备严重损坏。不过，实际上普通的硬件设备的耐受力已经相当不错，电动汽车制造商特斯拉曾经一度为寻找适合的产品而煞费苦心，因为汽车零部件供应商的研发部门担心特斯拉Model S巨大的17英寸中控屏幕无法适应的震动和预期的温度，然而，在特斯拉自己开始对相关产品进行测试时却惊人地发现，一个并不是为应付特殊环境而设计的普通笔记本电脑显示屏，已经能够轻松地应付，而实际上这种显示屏在过去的4年中已经成功地应用在了许多的汽车中。

我们的研究也表明，硬件设备通常对于特殊环境都有一定的耐受力，但是在极端的环境下不是特意为此制备的硬件设备基本上无法工作。

在冰冷的北冰洋使用

海洋研究员托马斯·克伦彭博士工作使用的硬件必须能够应付刺骨的寒风、极端变化的温度和强烈的震动。作为阿尔弗雷德·魏格纳研究所暨亥姆霍兹极地海洋研究中心的气候学家，托马斯·克伦彭博士需要经常前往极地地区测量海冰的厚度。为此，载着他的直升机需要进行冰面低空飞行，并在适当的位置等待测量装置通过WLAN将数据传送到他的笔记本电脑上。由于极地的极端气候，直升机航班同样也是极端的昂贵，为此，即使工作条件极为不利，托马斯·克伦彭博士的电脑也必须能够完美地完成工作。

在这样的飞行中，托马斯·克伦彭博士仅使用过一次普通的笔记本电脑，根据他的介绍，当时在直升机上笔记本电脑完全没有任何反应，托马斯·克伦彭博士进一步地解释说，他认为这种情况很正常，因为我们必须知道在这种旅程中温度只有-36?C，当温度下降时，笔记本电脑的电池电化学过程将减慢，电解液变得越来越粘稠，锂离子的迁移逐渐减慢，电池的单元结构被破坏。除电力因素以外，硬盘的机械系统也被冻住，电机停止转动。

此后，克伦彭博士开始使用松下ToughBook笔记本电脑用于飞行测量数据，虽然它们的体积硕大，价格也非常昂贵，但是其高性能的电池能够提供足够的电量，能够在极度寒冷的条件下运行5h～6h。在某些机型上，笔记本电脑上还配备了加热板，可以在启动过程中预热硬盘驱动器等组件，并且显示屏足够明亮，即使在阳光明媚的天气里，也能够在白色冰面上使用。根据克伦彭博士的同事马丁·席勒（技术设备责任人）介绍，他们平时使用的是“半坚固”型的ToughBook笔记本电脑，这种笔记本电脑是防溅水的，所以即使他们陷入雪中，也不会影响使用。

冷凝：比冷更糟

马丁·席勒拍摄使用的是佳能的EOS 1D Mark IV，根据他的介绍，AWI（American Watchmaker Institute，美国制表者协会）在北极地区使用该设备工作得非常好。不过，他们需要使用特制的密封大号镜头，因为普通的镜头将由于温度的巨大波动而起雾。

也有一些并不是专门为极端环境准备的设备也被用于极地探险：AWI的研究人员利用国内生产规模最大的Bosch（博世）专业充电钻进行冰面的钻孔作业。根据席勒先生的介绍，他们很惊讶地注意到，这些设备即使在潮湿的雪坑中也仍然可以继续工作，并且该设备大容量电池也有足够的储备可以应付低温条件下的工作。为了能够看一下冰的下面，托马斯·克伦彭博士需要吊着GoPro运动相机将它通过冰面上钻的孔塞到下面，这种小而坚固的相机在这里经常被用于记录工作。

除了寒冷，北极地区的偏远也给科研工作带来了一些麻烦，有人曾经从西伯利亚租来了一个大的MI-8直升机开展工作，但是在飞行过程中却由于测量用的电脑出现故障而被迫放弃，需要将设备带回基地，只是因为虽然正确地安装了Windows系统，但却没有激活它。最后，只能够使用卫星电话来解决这个问题。

沉入北冰洋

这些北极探险家还没有经历过硬件全面崩溃之类的问题，但是托马斯·克伦彭博士曾经目睹了一些类似的事件，例如专门购买的防水无线电设备本该可以在水面浮游，但是落水后却像一块石头一样沉入北冰洋。在这种情况下，同事们通常只是会嘲笑一下，因为幸运的是它不是他们唯一的无线电设备，并没有导致出现紧急情况。

在复杂的沙漠中拍照

和冰天雪地的极地地区相反，在沙漠中敏感的电子设备需要经历不同考验。除了沙子，它们还需要被绑在一辆在滚烫的沙子、岩石、冰冻沙漠上行驶的越野摩托车上，承受冲击、震动的折磨以及对电子系统极其不利的冷、热、灰尘和潮湿等的不利影响。

地理学家和探险摄影师迈克尔·马丁需要特别小心地检查他装备，为了他的作品，他不只需要它们能够在恶劣的环境下拍摄下壮观的画面，还需要将它们毫发无损地带回家。

他主要使用专业的尼康D4S反光相机进行拍摄，根据马丁的介绍，该设备无论是在-50℃下还是在+50℃的温度下，同样都能够完美地工作。而且，马丁说他不使用保护配件或外接电池，因为他必须刻意地保持设备尽可能地简单，这样才不会分散他摄影的注意力。

为了将作品安全地带回家，他使用大量容量相对较小的存储卡。按照马丁的介绍，如果出现意外，那么这样可以最大限度地减少损失。到了晚上，他会将所有作品复制到他的苹果MacBook上，他已经为该设备配备了防震固态硬盘（这是该设备配件的惟一改变）。一般情况下，每一个行程马丁大约会拍摄约80GB的RAW照片。

早期的时候，马丁使用胶片，由于数字技术领域的巨大飞跃，现在已经轻松了许多，特别是现在拍摄的照片可以在现场检查，这一点非常重要。

他选择了一个特殊的Touratech坦克背包用于在摩托车上装载摄像设备。根据马丁的介绍，坦克背包可以容纳反光相机和3个镜头，并提供良好的保护，防止震动和跌倒之类的意外带来的损害。除此之外，他的包里还带有一个较小的替代摄像头，可以在紧急情况下使用，但他暂时还没有用过它。

在沙漠中，灰尘和污垢并不像人们想象的那样难以对付，因为沙漠中非常地干燥，而大漠风沙粗糙，它通常不会跑到设备里面，所以迈克尔·马丁只是使用普通的相机清洁刷来清理相机组件。

潘帕斯草原的用电问题

真正棘手的事情是需要在这个远离文明的地方反复为设备的电池充电，因此，迈克尔·马丁喜欢随身携带一些备用电池，另一方面，他的摩托车上的12V电池也可以派上用场。至于移动太阳能充电器，他一直没有较好的使用经验。根据马丁的介绍，相关的产品设置和调整非常繁琐，而充电仍然非常缓慢。

马丁的照相机大约可以用两到三年，但他的一些镜头已经陪伴了他十余年。马丁认为，主要具备应有的知识，做好该做的事情，基本上不会有什么意外发生。

然而，即使是经验最丰富的环球旅行家也总有出现意外的不愉快经历，曾经一队马赛人袭击了迈克尔·马丁和他同伴的夜间宿舍并掠走了两个相机。然而，他们后来将相机拿了回来，是用一些赎金换回的。马丁后来还在相机上发现了一些过度曝光和不清晰的马赛村照片，很明显马赛人曾试图使用相机，但显然他们很少使用类似的专业技术设备。

国际空间站上的笔记本电脑

外太空的环境是最危险的，但是在国际空间站上使用传统的笔记本电脑、平板电脑和数码相机等硬件设备并不会出现什么无法解决的问题。根据莱蒙德·伦岑博士的介绍，对于国际空间站来说，通常考虑硬件是否会对环境产生危害多于环境是否会损害硬件。伦岑博士是德国航空航天中心的宇航员训练部门负责人，负责国际空间站欧洲航天局宇航员的支持工作，因此，国际空间站上使用的大量信息设备也是由他负责的。

伦岑博士进一步地说明了为什么国际空间站对于硬件有不同的考虑：很简单，如果一个玻璃显示屏碎裂，那么细小的玻璃碎片散布在零重力环境，这对于宇航员来说将是致命的危险。因此，设备上的玻璃必须用塑料代替或覆盖铝箔。

每个硬件设备都需要经过一个一年半到两年的采用资格审查程序，只有已经通过在国际空间站上使用的资格审查程序，设备才可能被运送到国际空间站。包括辐射和脱气特性等很多方面都在审查的范围内，还包括检查塑料是否发出气味，因为这将损害国际空间站的空气质量。因而，根据伦岑博士的介绍，在这方面，设备的外壳往往比设备本身更成问题。

由于资格审查程序的时间很漫长，所以国际空间站上使用的硬件设备都不会是最新的。目前，国际空间站中大约有100台IBM或者联想的ThinkPad笔记本电脑（T61p和A31），这是目前国际空间站标准配备的笔记本电脑。该机型至少有10年了，因为零部件将不再可采购到，所以预计它们将逐步被更换，除了特殊的基座之外，ISS电源适配器和加强通风系统，计算机本身将保持不变。它们中的大多数都配备了普通的硬盘，容量也不是特别大。这些设备基本上不会有什么问题，因为它们在正常的空气压力水平和20℃～25℃的温度环境下，和在地球上没有什么不同。

那么，什么东西不能在国际空间站使用呢？那就是被动散热组件，因为在零重力环境下，被加热的空气并不会上升，相反，它会形成一个气泡，热量无法消散，这将导致该装置无法散热。因此，国际空间站上使用的笔记本电脑基本上都使用风扇散热，并且增强它们使电脑的热量更容易排出来。零重力环境还导致国际空间站中使用的喷墨打印机出现问题，因为油墨本身不会流出，需要特殊型号的液罐，利用毛细管的力量发挥作用。

因辐射老化的芯片

另一个引人注意的问题是数码相机，特别是高分辨率的图像传感器受到高能辐射粒子影响，当它们在国际空间站使用两到三年后，产生的像素错误越来越多。当这样的相机报废后，它们将遵循其他淘汰硬件相同的处理方式。由于推动物体进入轨道，使物体从轨道返回地球的代价比这些设备更昂贵，所以它们会和其他的垃圾一起被包装成太空供给胶囊，然后这些太空胶囊将被引导到地球的大气层，在那里它们将被汽化。

一个相当棘手的任务是地球和国际空间站之间的数据传输，国际空间站在距离地面400km的地球轨道上以28 000km/h的速度移动着，包含7个卫星的中继卫星系统负责确保能够不断地广播和保持数据链路，数据传输速率在192Kb/s～300Mb/s之间波动，这或许是世界上最贵的DSL线路。

莱蒙德·伦岑博为国际空间站宇航员提供的支持，其中一项日常任务是负责为宇航员编制日常的个性化新闻、博客、音乐和视频，然后再以较低网络流量的数据包传输到国际空间站。