许多国家将纳税人的大量资金投入到太空项目中,这已经不是什么大秘密了。这让很多人疑惑,这些钱是否能更好地用在那些可能更急需即时财政支持的领域。然而,事实是,自1958年成立以来,美国国家航空航天局(NASA)所做的远不止制造送入太空的装置。甚至还制定了《太空法案》,以确保NASA进行的研究和取得的发现除了增进我们对宇宙的了解之外,还能造福普通大众。通过忠实履行这一使命,NASA实际上已经创造出了大量的消费品,世界各地的人们每天都在使用这些产品,却不知道它们是太空探索研究的成果。这些发明提高了我们在地球上的生活质量,并且还启发了有可能推动国家经济发展的新技术。
NASA目前拥有6300多项专利,以下是对我们日常生活影响最大的12项。
12. 鞋内底
为阿波罗任务设计的航天服是一项极其复杂的技术。它甚至包括特制的靴子,这种靴子既能通风,又能让宇航员的步伐更有弹性。此后,运动鞋公司采用了这项技术来制造更好的鞋子,减轻人们在行走和跑步时脚部和腿部受到的冲击。
11. 记忆海绵
记忆海绵最初是为NASA飞机座椅设计的,目的是帮助宇航员在着陆时减少冲击。这种温感泡沫(记忆海绵)通常用于多种产品,包括床垫、枕头、家具和安全设备。这种开孔聚氨酯硅具有独特的性能,能够均匀分散其顶部的重量和压力,从而提供出色的减震能力。即使被压缩到其原始大小的10%,记忆海绵也总能恢复到原来的形状。多亏了这项发明,NASA真的帮助了数百万人改善了夜间睡眠。
10. 无线工具
在阿波罗太空任务中,NASA需要一种便携式、独立的钻头,这种钻头要足够强大和耐用,以便从月球表面下提取岩芯样本。在百得(Black & Decker)公司的帮助下,开发了一个计算机程序来优化钻头电机的设计,并确保最小的功耗。这个计算机程序促使了无绳微型真空吸尘器、无绳医疗仪器和许多我们日常使用的其他无绳工具的开发。
9. 隐形牙套
隐形牙套的出现得益于半透明多晶氧化铝(TPA)的存在。一家名为赛瑞丹(Ceradyne)的公司与NASA的先进陶瓷研究部门合作开发了TPA,将其作为一种保护热寻的导弹跟踪器红外天线的材料。与此同时,另一家名为优耐特(Unitek)的公司正在考虑一种新的牙套设计,这种设计通过不使用闪亮的金属材料而更具美感。他们听说了TPA,并认为它是制作隐形牙套的理想材料,因为它既半透明又足够坚固,能够经受长时间使用。由于其迅速流行,隐形牙套仍然是正畸行业推出的最成功的产品之一。
8. 改进型子午线轮胎
为了制造足够坚固的降落伞以确保海盗号航天器在火星表面安全着陆,NASA与固特异轮胎橡胶公司签订合同,开发一种比钢强五倍的纤维材料。他们研制出的材料利用了一种链状分子结构,与其重量相比,这种结构赋予了它令人难以置信的强度。固特异正确地决定充分利用这种新的神奇材料,扩大了这项技术的应用范围,进而制造出了新型消费级子午线轮胎,其胎面寿命预计比传统子午线轮胎长10,000英里。
7. 假肢
NASA在机器人技术和减震材料方面的集体创新促使私营企业为人类和动物假肢提出了新的、改进的解决方案。最初由环境机器人公司(Environmental Robots Inc.)为NASA太空机器人和舱外活动开发的具有机器人感应和驱动能力的人造肌肉系统,现在已经被用于制造功能更动态的假肢。此外,私营企业对NASA温感泡沫技术的其他改进使得定制成型材料成为可能,使其具有肉体的自然外观和触感,并在皮肤和假肢之间提供更舒适的连接表面。
6. 抗刮镜片
曾经有一段时间,如果你把眼镜掉在地上,镜片很可能会被刮花或破裂。谢天谢地,那是40多年前的事了。自1972年以来,美国食品药品监督管理局(FDA)要求眼镜制造商使用塑料而非玻璃制造镜片——这是一个合理的决定,因为塑料更便宜、更轻、更能吸收紫外线辐射,而且比玻璃更不容易破碎。然而,塑料也有一个主要缺点——很容易被刮花。这就是为什么NASA让其研发部门制造抗刮塑料镜片的原因。
由于太空环境中漂浮着许多小颗粒,NASA需要一种特殊涂层来保护所有昂贵的太空设备,主要是宇航员的头盔面罩。福斯特格兰特(Foster Grant)眼镜制造商察觉到这是一个获得市场竞争优势的机会,便获得了NASA这项技术的许可用于其产品。这种特殊涂层使其眼镜镜片的抗刮性比其他未涂层的塑料镜片高十倍。
5. 可调节烟雾探测器
NASA可能没有发明第一个烟雾探测器,但他们对其进行了一些重大改进。他们与霍尼韦尔公司(Honeywell Corporation)合作开发的版本成为了一种更实用的消费产品,因为它配备了可自充电的镍镉电池和可调节的探测水平。
天空实验室(Skylab)是美国第一个空间站,在空间站上,宇航员需要知道是否发生了火灾或者有害气体是否泄漏到环境中。在防止误报方面,可调节烟雾探测器成为了一种非常宝贵的设备。
4. 化学检测
NASA与智能光学系统(IOS)合作开发了对湿度和pH值敏感的传感器,以便在飞机发生任何重大结构损坏之前对潜在的危险和腐蚀状况发出警告。这种传感器利用一种特制的光纤,这种光纤对化学物质敏感,并且在接触特定化学物质时会变色。
美国国防部还与IOS签订合同,要求其改进这些传感器,使其能够检测化学战剂以及其他潜在威胁,如有毒工业化合物和神经性毒剂。在这项工作取得成功后,IOS将这种对化学物质敏感的光纤电缆出售给了几家主要的汽车和航空航天公司,这些公司能够为这些设备找到各种各样的用途,例如辅助非传统能源的实验,以及作为大型设施中检测化学排放物的有效报警系统。
3. 发光二极管
发光二极管(LED)在电流正向通过器件时工作,半导体二极管会发出光。红色LED最初是由NASA为航天飞机植物生长实验开发的,但自那以后,LED已经成为许多其他设备不可或缺的一部分。
由量子设备公司(Quantum Devices Inc.)开发的获奖医疗设备WARP 10是一种手持式、高强度的LED设备。该设备旨在通过为特定肌肉和关节区域提供暂时的疼痛缓解来帮助患有关节炎、肌肉痉挛和僵硬的患者。它还能促进血液循环,并且被美国海军和国防部用作一种非侵入性的“士兵自我护理”设备,帮助前线部队治疗轻伤和疼痛,从而提高战斗耐力。下一代WARP 75是一个更先进的版本,已被证明可以缓解骨髓移植患者的疼痛,并有助于减轻与多发性硬化症、帕金森病、骨质萎缩和糖尿病并发症相关的症状。
2. 冷冻干燥
在太空中进食可能是一件棘手的事情。由于微重力环境,如果干货、调味品和粉末没有妥善保存,就会自由漂浮,这可能会导致非常棘手的情况。这就是为什么冷冻干燥成为太空用餐体验中如此重要的一部分。
在为长时间的阿波罗任务做准备时,NASA对太空食品进行了广泛的研究。冷冻干燥工艺就是这样首次被开发出来的,但首先将该技术推向大众的是行动产品公司(Action Products)。该公司专注于休闲食品,会先将食物煮熟,迅速冷冻,然后在真空室中缓慢加热以去除冷冻过程中形成的冰晶。最终产品保留了98%的营养价值,同时重量最多可减少80%。脱水食品可以真空包装并长时间储存,直到准备食用。
1. 滤水器
也许你不知道,宇航员会饮用自己的尿液,所以将受污染的水转化为纯净水的能力是他们必须高度重视的一项成就。虽然自20世纪50年代以来就有了水过滤技术,但NASA需要设计一种方法来在长时间内有效地保持水的清洁,以减少机组人员因细菌生病的几率。
多年来,许多公司借用并实施了这项技术;很可能你厨房台面上就有一个不太先进的该系统版本。像碧然德(Brita)等公司使用的银离子过滤器最初是为阿波罗登月任务设计的。它可能还不够先进到让你饮用自己的尿液,但至少它能让你的水尝起来不像尿液。