圖1：空間技術(shù)如何在地面上找到自己的位置 圖/James Taylor

圖2：空間技術(shù)的衍生品 制圖/網(wǎng)易探索

網(wǎng)易探索1月21日?qǐng)?bào)道 據(jù)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，提起太空/空間技術(shù)，人們的第一印象就是尖端、先進(jìn)、神秘，其實(shí)許多的航空航天領(lǐng)域的技術(shù)，已經(jīng)被應(yīng)用在了我們的日常生活中。也許你不會(huì)想到，果珍最初是為了給宇航員改善飲用水口味而發(fā)明的；太空探測器穿過地球的大氣層最終降落在泰坦星表面上，而千里之外他的兄弟版本正在袋裝炸薯片。

五花八門的技術(shù)應(yīng)用

在接到歐洲航天局（ESA）的電話之前，格奧爾格·庫伯瓦爾納從來沒有想過他最喜歡的零食和土星最大的衛(wèi)星之間有什么共同之處。

庫伯瓦爾納在德國擁有一家名為Hyperschall Technologie Göttingen的公司，該公司的主要業(yè)務(wù)就是為ESA等機(jī)構(gòu)的航天器進(jìn)行風(fēng)洞測試和空氣動(dòng)力學(xué)的計(jì)算。這次ESA提出了一個(gè)不尋常的要求：公司的科學(xué)家和工程師們能不能從日常工作中抽點(diǎn)時(shí)間出來，設(shè)計(jì)一種更快的炸薯片封裝方法？庫伯瓦爾納的團(tuán)隊(duì)一口應(yīng)承了下來。最后，他們發(fā)現(xiàn)了一種更精巧地方法，利用氣流的空氣動(dòng)力學(xué)原理來加速生產(chǎn)線上薯片的移動(dòng)，使封裝的速度提高了50%。

ESA為這樣一個(gè)100%與空間探測無關(guān)的行業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造，這聽上去可能有點(diǎn)奇怪。不過這事兒從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度倒是說得通。ESA、NASA和 JAXA（日本宇航探索局）等機(jī)構(gòu)每年都在研究領(lǐng)域投入了數(shù)十億美元的資金，他們擁有世界上最好的技術(shù)和設(shè)施。正因如此，位于荷蘭諾德韋克的ESA技術(shù)轉(zhuǎn)讓辦公室才有了用武之地。弗蘭克·薩爾斯格伯是這個(gè)機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人。“我們讓納稅人花的每一分錢都物超所值。”他這么形容自己的工作。

NASA為航天器防護(hù)而發(fā)明了特氟龍，為在零重力下固定物品而發(fā)明了維可牢魔術(shù)貼，為了改善循環(huán)水的口味而發(fā)明了果珍……這些都只是美麗的神話。不過確實(shí)有很多來自航天工業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)在我們的日常生活中扎下了根。本文就將告訴您，這些技術(shù)是如何從冷冰冰的外太空降落人間的。

薩爾斯格伯的工作是推銷航天科技的應(yīng)用，他具有銷售人員所應(yīng)具有的一切優(yōu)點(diǎn)——光彩照人、能言善辯、自信滿滿。他對(duì)ESA各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的工作了如指掌，同時(shí)又具有敏銳的目光，能夠發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用這些技術(shù)的地方。他和手下的“空間技術(shù)銷售商”在整個(gè)歐洲大陸來回穿梭，為那些想要用空間技術(shù)解決問題的公司穿針引線。他們每年大概可以做成二十幾筆這樣的技術(shù)轉(zhuǎn)讓生意。

薩爾斯格伯團(tuán)隊(duì)推銷的絕大多數(shù)“產(chǎn)品”都不落俗套。最顯眼的東西怎么都賣得掉，因此，太空技術(shù)銷售商們就得“榨干檸檬里的最后一滴水”，充分挖掘技術(shù)的潛力。不過通常被他們榨出來的東西都很令人印象深刻。

保羅·弗農(nóng)是位經(jīng)紀(jì)人，在位于達(dá)斯伯里的英國科技設(shè)施委員會(huì)為ESA工作。5年前參觀倫敦瑪麗大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室時(shí)，他發(fā)現(xiàn)了一座金礦。當(dāng)時(shí)，工程師埃賈茲·胡克正在通過顯微鏡向他展示一些異乎尋常的太空應(yīng)用小工具。只需要一點(diǎn)點(diǎn)電流產(chǎn)生的熱量，雙層塑料上的微型懸臂就可以彎曲一定的角度，精確地控制衛(wèi)星上鏡子的方位。就在那時(shí)，他的腦子里靈光一閃。

思考過可能的應(yīng)用后，弗農(nóng)建議胡克將其中的一個(gè)小裝置放進(jìn)液體里看看會(huì)發(fā)生什么。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，懸臂彎曲的角度和液體的粘稠度具有線性關(guān)系，而懸臂的彎曲度可以通過電子設(shè)備讀出。“我當(dāng)時(shí)的想法就是，一次性的黏度測定計(jì)可以賣給誰？”弗農(nóng)回憶道，“隨后我就想到了醫(yī)藥界。”

這是個(gè)很有遠(yuǎn)見的想法。心臟病和中風(fēng)的高危人群需要定期檢測他們的血液濃度，以便確定什么時(shí)候服用稀釋血液的藥物：血液過于粘稠的話就會(huì)結(jié)塊，而太稀則會(huì)引起凝血障礙。全球的血液粘度計(jì)市場價(jià)值超過10億美元，在這一前景的刺激下，弗農(nóng)成立了一家名為Microvisk的公司，將這種太空用微型懸臂改造成了方便實(shí)用的手持儀器。Microvisk的血液粘度計(jì)仍在研發(fā)之中，不過目前的臨床實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明，他們的設(shè)備在所有處在研發(fā)階段的同類產(chǎn)品中測定最為精確。

空間技術(shù)運(yùn)用典范：GPS

要說哪項(xiàng)空間技術(shù)在地球上應(yīng)用最為廣泛，那一定非GPS莫屬。先不說GPS那些廣為人知的應(yīng)用（如車載衛(wèi)星導(dǎo)航），洪水預(yù)測、危險(xiǎn)排放物跟蹤以及個(gè)體的碳足跡跟蹤等等領(lǐng)域都從衛(wèi)星定位技術(shù)中受益匪淺。如果要評(píng)選GPS技術(shù)最超出常規(guī)而又有趣的應(yīng)用，那來自德國的前技術(shù)支持人員安迪·勒琳的點(diǎn)子一定會(huì)上榜。

每到周末，勒琳都會(huì)和他的朋友們一邊看電視上的一級(jí)方程式大賽一邊在電腦上玩賽車游戲。“有人提議說‘要是能把這兩樣合二為一就好了’。”他回憶道，“這樣我們就能和真正的F1賽手而不是電腦比賽了。”

勒琳對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一想法有了大概的思路。現(xiàn)代的F1賽車上都有大量的傳感器，傳感器記錄了海量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，像是油門、制動(dòng)、加速度等等，并將這些數(shù)據(jù)傳送到后方。事實(shí)上，通過這一遙測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)完全可以將賽車虛擬出來，虛擬出來的賽車就有可能通過網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用在實(shí)時(shí)的游戲中。唯一缺失的重要數(shù)據(jù)就是賽車所在的現(xiàn)實(shí)位置。盡管每輛賽車上都有GPS，但GPS通常只能精確到15米左右，對(duì)游戲來說這是很大的誤差。

絞盡腦汁的勒琳向薩爾斯格伯的團(tuán)隊(duì)尋求幫助。那時(shí)候，ESA正在加緊研究精度更高的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，準(zhǔn)備在不久的將來和美國的民用GPS系統(tǒng)一爭高下，這一系統(tǒng)就是后來的“伽利略”。2006年勒琳在一場地區(qū)性競賽中勝出，得到了超過8萬歐元的獎(jiǎng)金來進(jìn)一步將他的想法現(xiàn)實(shí)化。

隨著伽利略衛(wèi)星的升空，薩爾斯格伯的員工向勒琳提供了可以掃除之前障礙并糾正一些衛(wèi)星定位錯(cuò)誤的技術(shù)。一般的GPS系統(tǒng)在接收到幾個(gè)軌道已知的衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)后就開始計(jì)算自己的位置。但大氣波動(dòng)會(huì)影響信號(hào)的傳播速度，從而導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。為了避免這種失誤，像OmniSTAR這種跨國機(jī)構(gòu)都會(huì)通過接收所有GPS衛(wèi)星的信號(hào)并計(jì)算平均值更正錯(cuò)誤，然后再將結(jié)果發(fā)送給用戶。

勒琳的新公司就使用了OmniSTAR的服務(wù)，公司一開張就收到了2000多位游戲迷的申請(qǐng)，他們都急切地想要嘗試這一新技術(shù)的應(yīng)用。薩爾斯格伯將這筆買賣看作自己最成功的作品之一。到10月份時(shí)，超過5000用戶試用了這一軟件的高性能跑車賽試用版。勒琳的團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)，他們可以將賽車的定位誤差縮減到 10厘米左右。勒琳目前正在與大型游戲制造商洽談合同，相信在不久的將來，世界各地的電視游戲迷們就可以與路易斯·漢密爾頓（最年輕的F1世界冠軍）同場競技了。

在大西洋的另一邊，NASA也推廣應(yīng)用了不少太空技術(shù)的經(jīng)典衍生品。其中最出名的可能就要數(shù)百得牌的塵土終結(jié)者真空吸塵器了。NASA委托百得設(shè)計(jì)一款可以鉆透3米深月面的高能效鉆機(jī)。百得在此過程中研發(fā)的高能效解決方案使得他們?cè)斐隽丝梢匝b在口袋里、靠電池驅(qū)動(dòng)的吸塵器。

下面還有一個(gè)發(fā)生在德克薩斯州貝勒醫(yī)學(xué)院的故事。幾十年來，已故的外科醫(yī)生邁克爾·德貝基一直在研究幫助孱弱心臟工作的人工血泵，他和喬治·農(nóng)一起致力于對(duì)血泵的設(shè)計(jì)進(jìn)行改良。1984年時(shí)，農(nóng)和德貝基為了拯救一位心臟病患的生命而進(jìn)行了一場器官移植手術(shù)。手術(shù)成功了，而這位康復(fù)出院的病人就是NASA的火箭工程師戴維·蘇西爾。

蘇西爾對(duì)火箭推進(jìn)器上推送燃料的巨泵研究頗深，他還認(rèn)識(shí)三個(gè)可以幫得上忙得NASA工程師。將這三位工程師介紹給德貝基和農(nóng)之后，他們就開始了對(duì)太空船 “軸向渦流”泵的研究。這種泵的管道里有一個(gè)帶有螺紋的轉(zhuǎn)軸。初期的測試中，血紅細(xì)胞在泵中都受到了破壞，但在大約50個(gè)改進(jìn)方案之后，他們獲得了一個(gè)在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中效果良好的設(shè)計(jì)。“NASA對(duì)泵燃料經(jīng)驗(yàn)豐富，但他們沒有泵過血。”農(nóng)說。

如果蘇西爾因心臟病住院時(shí)德貝基和農(nóng)的血泵已經(jīng)研究成熟，那么他很可能根本就不需要心臟移植，只要安裝一個(gè)血泵就好了（雖然心臟移植手術(shù)成功，但蘇西爾在不久后因癌癥而去世）。盡管如此，2003年以來，已經(jīng)有400多位心臟病患安裝上了這種血泵。由于只有一個(gè)轉(zhuǎn)軸且沒有瓣膜，這種血泵的性能十分穩(wěn)定，而且噪音也很小。最主要的是，它的體積很小，也就是說，兒童心臟病患者也可以使用。

在這個(gè)例子中，兩位外科醫(yī)生很幸運(yùn)地遇到了可以幫助他們的專家，但事情并不總是這樣發(fā)生。絕大多數(shù)這類成功故事的背后都有空間技術(shù)轉(zhuǎn)讓經(jīng)紀(jì)人的身影。他們的任務(wù)就是將客戶的難題與隱藏在一大堆可用技術(shù)之后的解決方案配上對(duì)，這可不是一件容易的事。盡管可以查詢網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫和學(xué)術(shù)期刊，但通常解決方案都來自于經(jīng)紀(jì)人日常所具備的知識(shí)。“我的腦細(xì)胞只有這么多，這真讓人沮喪。”NASA位于得克薩斯州休斯敦市約翰遜宇航中心的創(chuàng)新型伙伴項(xiàng)目負(fù)責(zé)人米歇爾·布萊克說，“我真希望可以將我們所有的知識(shí)和信息都存在我的腦子里，這樣我在外面與人洽談的時(shí)候就可以對(duì)那些信息信手拈來了。”

幸運(yùn)的突破

布萊克可以舉出許多令人難忘的案例。在其中一個(gè)案例里，她向我們展示了宇宙飛船的對(duì)接技術(shù)如何幫助成千上萬的用戶不用戴眼鏡和隱形眼鏡就能視物。這種技術(shù)被稱作LADAR，它的原理和雷達(dá)差不多，都是通過計(jì)算脈沖到達(dá)一個(gè)物體并返回所用的時(shí)間來確定物體的大小。唯一的不同就在于雷達(dá)使用無線電，而 LADAR使用激光。

LADAR可以讓飛船的對(duì)接精確到毫米。而對(duì)那些視力不佳的人來說，它最吸引人的地方就在于可以每秒接收數(shù)千次信號(hào)。通常情況下，醫(yī)生在對(duì)病人進(jìn)行激光眼科校正手術(shù)時(shí)使用視頻攝像機(jī)來跟蹤眼球的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便使激光手術(shù)刀落在正確的地方。但病人的眼球有時(shí)候會(huì)痙攣性地快速轉(zhuǎn)動(dòng)，攝像頭根本無法跟蹤，這種情況下，醫(yī)生只能取消手術(shù)。而LADAR的接收速率非常高，對(duì)付區(qū)區(qū)痙攣性眼動(dòng)根本不在話下。

航天技術(shù)具有如此眾多的應(yīng)用衍生品（如圖2所示），因此政府部門在縮減航空機(jī)構(gòu)的預(yù)算時(shí)實(shí)在是需要仔細(xì)衡量一下其影響的廣泛性。盡管ESA的各個(gè)成員國都面對(duì)著經(jīng)濟(jì)衰退的窘境，但他們堅(jiān)定地提出了下一年度8億歐元的預(yù)算。相比之下NASA的日子就艱難多了。劃撥給NASA的資金在總預(yù)算中所占的比例從1990年代起就一直在下降，而眾議院還在研究是否要對(duì)人類重返太空的計(jì)劃提供額外的資金支持。“我知道政府有許多需要花錢的地方，我也能夠接受他們?yōu)镹ASA所作的預(yù)算，而盡可能充分地利用這一預(yù)算對(duì)所有NASA的雇員來說都是一個(gè)挑戰(zhàn)。”布萊克如此表示。

太空技術(shù)的失誤竟成醫(yī)療科技的進(jìn)步

頗具諷刺意味的是，最能表現(xiàn)出航天工業(yè)重要性的應(yīng)用衍生品甚至都沒有在真正的航天計(jì)劃中亮相。這一技術(shù)可以幫助醫(yī)生在乳房的X光片上找出腫瘤那模糊的輪廓，使得乳腺癌檢查不再需要傷筋動(dòng)骨。這一技術(shù)使數(shù)百萬女性免于疼痛、驚嚇以及射線照射之苦，同時(shí)每年還為美國的健保基金節(jié)約至少10億美元。總之，這是一項(xiàng)利國利民的技術(shù)。那么，這一技術(shù)是怎么來的呢？

簡而言之，這項(xiàng)技術(shù)來自于一個(gè)失誤。就在1990年4月哈勃太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)射后不久，NASA的工程師們驚訝地發(fā)現(xiàn)，其中一塊鏡片上的瑕疵使得傳回來的照片都變得模糊不清。而糾正這一失誤需要在望遠(yuǎn)鏡的光路上加裝校正鏡片——也就是后來廣為人知的“哈勃的眼睛”。

但在至少3年時(shí)間內(nèi)，宇航員都無法對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。于是喪失耐心的NASA科學(xué)家們就開始尋找替代性的圖像校正方案。不久之后，他們就都成為了數(shù)字圖像修復(fù)專家，能夠通過銳化軟件來使圖片上不顯著的特征清晰化。而到1994年，康涅狄格州丹伯里的Lorad公司就使用了同一款軟件來校正乳腺X光片。“在我看來，這就是航天技術(shù)造福于人的例證。”布萊克說。

盡管在那冰冷、黑暗的深空中，航天任務(wù)隨時(shí)都面臨著失敗的危險(xiǎn)，但在這地球上，航天技術(shù)所帶來的成功卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象。