获奖者：NASA兰利研究中心的光纤应变传感器
创新者：Mark Froggatt
工程师遵循一个简单的规则来避免灾难：建造比所需更坚固的物体。这对于桥梁和水坝来说效果相当好，在那里多加点混凝土总没有坏处，但航空航天技术专家Mark Froggatt知道，这不适用于航天飞机，因为在航天飞机上，每一盎司都至关重要。他也知道NASA希望有一种替代方案，而不是在每次飞行后基本上将航天飞机拆开，以检查在太空飞行巨大应力下发生故障的部件。
因此，Froggatt和他在弗吉尼亚州汉普顿市的NASA兰利研究中心的同事们开发了一种预警设备，该设备能提供关于微小裂缝和变形的详细信息，从而使工程师在建造飞机和宇宙飞船时可以使用更窄的安全裕度。这是一种厚度为五千分之一英寸的光纤电缆，Froggatt用紫外线在电缆的每一英尺长度上都写有一组微小的线条——称为光栅。然后，他将光纤粘在一侧的部件上，例如燃料箱，并向下照射激光束。从反射光中，他可以知道哪些光栅承受着应力。
当Froggatt开始工作时，他只知道他可以设计一个光栅来反射特定频率的光，并且如果光栅受到应力，它将允许相同频率的光通过，同时反射稍有不同频率的光。不幸的是，设计每个光栅来反射不同的频率是不切实际的。但除了这种方式，他还能如何区分单根光纤上的数十个或数百个光栅呢？其他工程师说这不可能做到，但Froggatt，一名受过训练的电气工程师，从他的电视机中获得了灵感。就像电视一次能接收几十个频道中的一个一样，他意识到，即使所有光栅都设计成反射相同的频率，他也能区分出每个单独光栅反射的光。由于光需要传播更长的距离才能到达每一个后续光栅并返回，因此他可以通过测量反射光波的波峰和波谷的对齐位置来判断哪些光栅在反射光，而哪些——由于应力、拉伸和变形——没有。
据Froggatt介绍，如果航天飞机是用光纤应变传感器制造的，问题可以在几小时内而不是几周内找到并修复。他说，NASA希望X-33，下一代航天飞机，能像一辆公共汽车一样，可以第二天降落和发射。它需要能够自我检查。该传感器于1997年1月在X-33原型机的燃料箱上进行了测试，但真正的考验将在1999年航天飞机升空时到来。如果它有效，飞机将是下一个可能的目标，然后，也许是桥梁。
决赛选手
光之捕手
NASA戈达德太空飞行中心的太空望远镜成像光谱仪
创新者：Bruce Woodgate
十四年前，Bruce Woodgate开始着手开发一种能够探测和分析来自遥远、微弱恒星和星系的光的设备，尽管需要安装它的轨道太空望远镜尚未发射。去年二月，宇航员戴着手套的手终于将Woodgate的设备安装到了哈勃太空望远镜上。
这并不是说Woodgate，NASA戈达德太空飞行中心（位于马里兰州格林贝尔特）的研究科学家，和他多年的同事们没有什么事情可忙。哈勃最初配备的光谱仪只能看到狭窄范围的频率和一次只能观测天空的一小块区域。然而，NASA希望它能接收更宽范围的频率，并能够观测一块天空的真正二维图像。研究人员面临的第一个挑战是找到一种方法来捕捉来自遥远天体的稀疏光子流——光粒子——并将其转换成图像。为了收集紫外光子，Woodgate和他的团队设计了一个包含300万根微细管的探测器。当光子到达探测器时，它会将一个电子像雪橇一样沿着管道加速，从管道壁上撞击出更多的电子。当它从另一端出来时，它已经释放出数百万个自己的同伴，它们共同产生足以被检测到的电子信号。由于这些管道将电子保持在有序的二维排列中，因此很容易利用信号构建图像。
Woodgate和他的同事们还需要开发超灵敏的电子设备来探测到达望远镜的微弱可见光光子。然后，他们将所有东西都集成在一个芯片上。Woodgate说：“我们多年来已经单独解决了许多问题。主要的挑战是制造对可见光和紫外光敏感且足够坚固的探测器，以便在太空中使用。”该芯片的一个版本也用于乳腺X线摄影，其灵敏度使医生能够使用更弱的X射线同时更精确地发现肿瘤。
微波火箭
宾夕法尼亚州立大学的微波
电弧推进器
创新者：Michael Micci
当Michael Micci着手制造更好的火箭时，他直接去了厨房，但不是为了找点零食。他正在寻找零件，并在微波炉里找到了他需要的东西。
Micci，宾夕法尼亚州立大学的航空航天工程师，一直在思考如何为卫星配备廉价、持久的火箭推进器，以防止它们漂移。许多卫星现在使用电力来轰击普通气体，例如氨气，这会将原子向后喷射，从而推动卫星前进。这些发动机很便宜，但热气体腐蚀电极，最终使发动机失效。
Micci在20世纪80年代就想到了用微波而不是电力来轰击气体。Micci说：“NASA曾考虑使用微波并得出结论认为它行不通，但我认为我可以让它工作。”他设计了一种方案，该方案使用与传统微波炉中使土豆中的水分子振动从而烹饪土豆的1000瓦电磁振荡器相同的部件。不同的是，Micci的磁体加热的是燃气，而不是土豆，并且它将能量集中在燃气的一个非常热的点上，而不是试图均匀加热燃气。该热点中的温度和压力极高——高达21000度——以至于气体原子从后喷嘴射出。
Micci于去年夏天在实验室测试了他的发动机——微波电弧推进器。他认为该发动机将在通信卫星市场找到应用，例如用于广播电视信号的卫星。Research Support Instruments，一家位于马里兰州兰汉姆的航空航天公司，希望制造该推进器，而Micci正在寻找有兴趣使用它们的卫星制造商。
省钱的凯克
德克萨斯大学奥斯汀分校和宾夕法尼亚州立大学的Hobby-Eberly望远镜
创新者：Thomas Sebring 和 Lawrence Ramsey
当德克萨斯大学奥斯汀分校委托光学工程师Thomas Sebring和宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家Lawrence Ramsey建造一个类似于夏威夷凯克天文台的巨型、最先进的望远镜时，他们知道他们面临着挑战。毕竟，凯克天文台有数百个定制部件，包括几十个形状各异的小镜子，每一面都用定制设备打磨得尽善尽美，并用刚性框架固定，精度极高。但是，当Sebring和Ramsey被告知他们的预算是凯克天文台预算的七分之一时，这个挑战变得更像是一项不可能完成的任务。
然而，Sebring曾作为一名工程师在美国政府的战略防御计划——也被称为“星球大战”——工作了七年，就在冷战预算即将结束之际，所以他学到的东西不多，但学会了如何削减开支。他和Ramsey的新望远镜策略很简单：仔细研究凯克天文台的蓝图，并寻找用更便宜的、现成的零件替代的方法。Sebring说：“很明显，我们无法遵循凯克的方法，所以我们花了大量时间集思广益。”
他们的第一个宏伟想法是通过使望远镜的镜面像球体一样弯曲来降低成本，而不是像其他望远镜那样通常使用抛物面。尽管球形会稍微影响图像质量，但对光谱测量（望远镜主要用于此目的）没有影响。这意味着91个镜面片段都可以是完全相同的三个英尺宽的六边形。研究人员还取消了一个昂贵的支撑结构，该结构可以将每个镜面牢固地固定住以承受重力引起的变形；他们决定改用相对便宜的框架，让重力发挥最大的作用。然后，为了补偿重力的扭曲效应，他们将望远镜固定在与地平线成55度的永久角度。这样，他们就能精确地知道每个镜面相对于地球的位置，因此他们可以在安装镜面后，通过重力使其下垂，从而打磨出完美的球形。每个镜面后面都有一个小型电机，可以倾斜它以保持所选天体在焦点上。（而且，他们没有为镜面瞄准定制电机，而是使用了用于显微镜聚焦的微型电机。）当然，望远镜的固定角度使得天文学家无法看到非常接近地平线或正上方的天体，但通过允许望远镜旋转360度，他们仍然可以看到70%的天空。
预计望远镜将于本月——按时按预算——完成并产生第一批图像。然而，Sebring和Ramsey将没有太多时间喘息。Sebring说：“我们接到了许多其他望远镜项目的电话，想了解我们是如何做到的。”
