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太空侵略者:NASA技术如何渗透到你的日常生活中

探索 NASA 的技术进步,它们为日常创新提供了动力,从心脏泵到运动器材中的碳纳米管。

作者:特约博主
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Pete Etchells 是英国布里斯托的一名生物心理学讲师。他在《今日科学》杂志的 Counterbalanced 上撰写关于科学新闻的文章,但私下里他希望能成为一名宇航员。您可以在 Twitter 上关注他:@drpeteetchells

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我再也不会在 Facebook 上发布自己的照片了。当有这样一张自拍照可以与之竞争时,人们怎么可能还会考虑自拍呢?谢谢你,NASA。这张照片里真的充满了令人惊叹的东西。这是一张在另一个星球上拍摄的机器人照片。一台该死的机器人!在另一个世界!显然,并不是每个人都分享这种惊叹之情。就在“好奇号”拍摄自拍照的同时,Felix Baumgartner 接受了英国《每日电讯报》的采访

,并说了这样的话:

“我认为我们应该把所有去火星的钱都花在了解地球上。我的意思是,你不能派人去那里,因为太远了。我认为从火星上获得的这点知识没有意义。”

来自一个你认为应该与火星探索任务有许多共同之处的人,鉴于他最近的太空跳跃,这些话令人沮丧。

Baumgartner 的话完全抓不住重点,因为“好奇号”的故事不仅仅关乎在火星上发生的事情。它也关乎它离开地球之前发生的事情,以及现在仍在发生的事情。这是一个关于非凡的救生技术的故事,如心脏泵和药物治疗的进步,但它也是关于普通、日常物品的故事,如床垫、曲棍球杆和棒球棒。这些技术是 NASA 及其分支机构最初并未打算开发的;相反,它们诞生于解决太空计划中实际问题的巧妙方法。以曲棍球杆为例。NASA 一直在寻找更轻、更强、更可靠的材料来制造飞行器和空间站部件。因此,当 1991 年一种新型碳纤维在日本出现时,他们一定抓住了机会将其整合到他们的设备中。这些材料是碳纳米管,由获奖物理学家饭岛澄夫发现。碳纳米管是卷曲的石墨制成的小管,它们非常坚固和刚性,远超钢铁。加上它们重量轻和导电性,纳米管是取代航天飞机中笨重铜线的理想材料。但它们的用途并未止步于此——在 2000 年代初,NASA 开始与其他公司合作开发工程碳纳米管的新方法,使其能够商业化生产。最终的结果是一种名为 NanoSolve 的新技术

,一种将纳米管粘附到表面的更好工艺。这使得碳纳米管可以被整合到各种设备的材料中——例如曲棍球杆和棒球棒——同时保持材料的强度和轻便性。再举一个例子。Dave Saucier 是 NASA 一名工程师,他在 20 世纪 80 年代初参与了航天飞机发动机项目。1983 年,他遭受了严重的心脏病发作,需要进行心脏移植。在恢复期间,他开始与进行移植手术的外科医生谈论心脏研究的最新进展,以及太空计划的技术是否可以在医疗领域得到良好利用。当 Saucier 最终重返工作岗位时,他和一群工程师及医生在接下来的几年里开发了一种微型、电池供电的心脏泵

,该泵基于为航天飞机主发动机服务的氢气输送系统原理。该泵具有长期和短期用途——它可以作为临时桥梁,在找到移植器官之前继续为危重患者输送血液,也可以在无法进行移植的患者身上使用更长的时间。在其最新版本中,它还具有互联网连接功能

,这使得可以远程监测泵和患者,以检查一切是否正常。截至 2010 年,该泵已植入 451 名患者体内,其中包括 19 名儿童,并且希望将会有更多人受益。不仅人类健康从太空计划中受益:建筑物和机器也会受到损坏,并且定期对其进行健康检查以寻找可能导致严重问题的微小漏洞非常重要。当然,NASA 对结构完整性有着浓厚的兴趣——对于一个专门从事将人员用大量高爆炸性燃料送入太空的机构来说,这并不奇怪。2001 年,NASA 开始与一家公司合作,该公司一直在开发一种称为斯坦福多致动器接收器换能层,或简称“SMART”层

的设备。SMART 层是一种薄膜传感器,可以集成到结构中,其原理基于“压电效应”

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:基本上,任何材料移动或变形时,都会产生少量电荷。SMART 层传感器放大该电荷,使其能够被监测整体结构的传感器拾取。在 NASA 的帮助下,SMART 传感器得到了发展,不仅可以自动检测结构缺陷,还可以检测水分、冲击、裂纹生长等。这是一种看似简单的技术,具有救命的应用,并且正在被应用于

各种事物——从汽车和飞机到建筑物和管道。例如,宝马最近开始在汽车制造和设计过程中使用它。所以,虽然我对 Baumgartner 和他的跳跃非常钦佩,但他这次错了。我们需要像“好奇号”这样的计划——不仅因为我们将会发现关于其他世界的令人惊叹的事物,还因为在此过程中将开发出所有令人惊叹的与地球相关的技术。这就是 NASA 隐藏的遗产,它每天都呈现在我们眼前。哦,你用来拍照的手机摄像头呢?其中三分之一依赖于

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NASA 喷气推进实验室在 20 世纪 90 年代开发的技术。所以也许我在 Facebook 上的照片和“好奇号”比我最初意识到的更相似。

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