航天技術(shù)改變?nèi)祟惿睿簭募∧w保養(yǎng)到太空育種
——四論航天技術(shù)民用及二次開發(fā)

航天技術(shù)改變?nèi)祟惿睿簭募∧w保養(yǎng)到太空育種
——四論航天技術(shù)民用及二次開發(fā)

宇宙不是航天部門的專屬領(lǐng)地，而是全人類的新大陸。航天產(chǎn)業(yè)和商業(yè)航天企業(yè)所扮演的，可能只是船夫和運(yùn)營(yíng)商的角色，基于宇宙的繁榮產(chǎn)業(yè)，需要全社會(huì)的參與和投入。

如果我們說“通過阿波羅計(jì)劃的科研，有效改善了全世界女性的肌膚”，可能很多人都會(huì)認(rèn)為不可理喻。實(shí)際上，這是千真萬確的事實(shí)。

在大多數(shù)人的印象中，航天技術(shù)往往代表著同時(shí)代人類科技所能達(dá)到的最高水平，和日常生活中雞毛蒜皮的事很難掛上鉤。但是，這是一個(gè)巨大的偏見，因?yàn)樵谌粘Ｉ钪?，幾乎隨處可見航天科技的要素和痕跡，只是人們對(duì)此知之甚少。這個(gè)偏見產(chǎn)生的另一個(gè)負(fù)面影響，就是讓大眾對(duì)航天技術(shù)的民用轉(zhuǎn)化抱有高不可攀的神秘感，而失去推動(dòng)航天技術(shù)民用的熱情和動(dòng)力。因此，我們有必要談一談日常生活中司空見慣的事物中滲透的航天科技。

數(shù)字圖像處理和“照相斜測(cè)法”：女性皮膚分析的革命

在阿波羅計(jì)劃實(shí)施之初，首要的問題就是如何為飛船選擇一個(gè)安全而合適的著陸地點(diǎn)。為此，美國(guó)宇航局發(fā)射了不少無人探測(cè)器，繞著月球飛行，拍攝了大量月球表面的照片。但月球和地球不一樣，月球上并不存在大氣，因此也就沒有地球上的大氣折射現(xiàn)象。簡(jiǎn)單解釋一下，在地球上，如果是白天，即使在陰暗的角落也不會(huì)完全沒有光照，空氣會(huì)把陽光折射到這些地方來。但是在月球上就沒有這樣的折射效應(yīng)，陽光所及之處，月面一片明亮，但只要有一點(diǎn)遮擋，就什么也看不見了。

月球上有巨大的巖石，有高高的環(huán)形山和深深的空谷。山的背面和空谷的深處，都是陽光照射不到的地方，用傳統(tǒng)照相測(cè)量技術(shù)，很難為這些地方繪制出精確的地圖。這不但給阿波羅飛船的登陸地點(diǎn)選擇制造了麻煩，也是宇航員徒步勘測(cè)和開車的路線規(guī)劃要面對(duì)的最大困難。

這還不是問題的全部。在阿波羅計(jì)劃早期，探測(cè)器和地球之間的通信還是模擬式的。而太空充斥著各種電波和射線，電子設(shè)備本身也會(huì)產(chǎn)生噪聲。地球上收到的月球電子圖像往往是扭曲變形的，什么也看不出來。

通過阿波羅計(jì)劃的科研，有效改善了全世界女性的肌膚。

于是，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們開發(fā)了一種計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)。首先是把模擬圖像數(shù)字化，通過計(jì)算機(jī)處理，還原成可以識(shí)別的圖像。然后開發(fā)了所謂的月球照相斜測(cè)法，可以把陰暗的、陽光照射不到的地方也測(cè)繪出精確的地圖來。

那么，這和女性的肌膚有什么關(guān)系呢？

人類的皮膚雖然看起來很光滑，但是如果放在高倍率的放大鏡下觀測(cè)，一樣布滿了皺褶、起伏和溝壑。人的皮膚會(huì)受到歲月和各種自然現(xiàn)象的侵蝕，比如干燥、強(qiáng)烈的光照、風(fēng)吹等等?；瘖y品公司和制藥公司開發(fā)了相當(dāng)多的化妝品和藥劑來解決上述問題，譬如保濕霜、抗皺乳霜等等，設(shè)法為女性保持年輕而健康的肌膚。但這些東西到底有沒有用呢？很長(zhǎng)時(shí)間里，大家都心存疑惑，甚至懷疑它們只是心理上的安慰劑。直到上世紀(jì)六七十年代，并沒有一個(gè)客觀的方法可以給出結(jié)論。

如果我們對(duì)待的是一只動(dòng)物，那么問題就很簡(jiǎn)單，只要用解剖學(xué)的方法來處理就可以了。然而我們面對(duì)的是活生生的人，不可能從女性的皮膚上切下一塊來做病理分析。必須采用無損分析方法。在傳統(tǒng)上，所謂的無損分析方法都是經(jīng)驗(yàn)型的，企業(yè)會(huì)組織一個(gè)專家委員會(huì)，用目視或者手指觸碰的方法來得出結(jié)論。不但耗時(shí)、費(fèi)錢，還完全依賴專家的主觀判斷?；瘖y品公司自己都認(rèn)為，這種方法非常不靠譜。

阿波羅計(jì)劃的圖像處理技術(shù)進(jìn)入技術(shù)轉(zhuǎn)移名錄后，美國(guó)KGL公司皮膚研究所的格魯夫博士夫婦認(rèn)識(shí)到了它的價(jià)值。格魯夫夫人本身就是研究所的圖像處理專家，主要工作就是通過圖像技術(shù)來判斷化妝品公司、藥品公司的新產(chǎn)品是否安全、有效，特別是這些產(chǎn)品中添加的藥物成分是否符合美國(guó)法律規(guī)定。為此，夫妻倆基于阿波羅計(jì)劃圖像處理技術(shù)開發(fā)了一套軟件。

雅詩蘭黛公司也采用了類似的技術(shù)來進(jìn)行皮膚分析，公司發(fā)言人說：“這套系統(tǒng)用一種微妙的方式來存儲(chǔ)、增強(qiáng)和顯示圖像，用肉眼或者傳統(tǒng)成像器材是看不到的。”它可以清晰地顯示出皮膚的組織結(jié)構(gòu)、粗糙程度、干燥程度、皺褶和傷痕，進(jìn)行數(shù)字化的分析。按照雅詩蘭黛公司的說法，這套軟件可以用很低的成本來實(shí)施靈活、頻繁的檢查，檢查結(jié)果的可信度更高?？梢院芸煽康貫樾庐a(chǎn)品的研發(fā)、篩選和營(yíng)銷提供支持。而傳統(tǒng)的圖像分析或者觸摸分析是做不到這一點(diǎn)的。

人的皮膚在長(zhǎng)期光照條件下會(huì)產(chǎn)生所謂的光老化，導(dǎo)致面部黃斑、紅斑、粗糙和突起。這種變化是潛移默化的，當(dāng)肉眼發(fā)現(xiàn)上述跡象時(shí)，再做修補(bǔ)可能就為時(shí)晚矣?；瘖y品公司和醫(yī)藥公司研發(fā)了一些藥劑來設(shè)法延緩光老化、使皮膚恢復(fù)年輕和光滑，譬如類維生素A。但到底有沒有效果呢？美國(guó)是一個(gè)商業(yè)環(huán)境相當(dāng)成熟的國(guó)家，廣告商如果在廣告中描述虛假效應(yīng)，很可能會(huì)被罰得傾家蕩產(chǎn)！

數(shù)字圖像分析技術(shù)給出了確定的答案。格羅夫夫婦在噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)轉(zhuǎn)移項(xiàng)目支持下，開發(fā)了一種叫做“光學(xué)輪廓測(cè)定法”的技術(shù)。用一片硅橡膠貼在皮膚表面進(jìn)行倒模，凝固后用光纖照明器從側(cè)面照亮橡膠倒模，就可以測(cè)定出皮膚的粗糙度和皺褶程度。格羅夫夫婦征召了志愿者，把她們分為兩組。一組使用類維生素A，一組使用沒有實(shí)際效果的安慰劑，然后不斷對(duì)比她們的皮膚變化。結(jié)果證明，類維生素A是可以起到抗衰老作用的，計(jì)算機(jī)圖像清晰地顯示出，使用者的皮膚皺褶明顯減輕了，在眼角三角區(qū)的效果尤其明顯。

關(guān)于阿波羅計(jì)劃和化妝品的故事，暫時(shí)先講到這里。在我們已經(jīng)掌握的航天技術(shù)當(dāng)中，是不是還有哪些未被人們發(fā)現(xiàn)的潛力，可以讓我們的女性變得更加年輕而美麗呢？所以航天技術(shù)民用開發(fā)，真的是一件值得鼓勵(lì)的事情。

·情感定位策略。情感定位是將人類情感中的關(guān)懷、牽掛、溫暖、懷舊、愛戀等情感內(nèi)涵融入到品牌中，使讀者在參與活動(dòng)的過程中獲得這些情感體驗(yàn)，從而喚起讀者內(nèi)心的認(rèn)同和共鳴。如對(duì)老年人群體體現(xiàn)陪伴與懷舊的情感，對(duì)兒童體現(xiàn)關(guān)愛的情感，對(duì)青少年或青年體現(xiàn)認(rèn)同、激勵(lì)的情感等。

來自阿波羅計(jì)劃的電動(dòng)螺絲起子

上面談到了航天技術(shù)對(duì)女性的幫助，我們?cè)賮碚務(wù)勀行匀绾螐妮d人航天及其技術(shù)轉(zhuǎn)移中獲益。

男性朋友們?cè)诩乙袚?dān)重型家務(wù)，比如安裝、修理之類；在外要負(fù)責(zé)養(yǎng)家糊口，離不開各種電子信息設(shè)備。這兩項(xiàng)工作中，都有載人航天技術(shù)的影子。

很多時(shí)候，為我們送家具上門的師傅大都隨身攜帶著一種用充電電池供電的螺絲起子。他們把家具板材搬進(jìn)居室，然后掏出電動(dòng)起子。一陣嗡嗡聲和忙碌之后，組裝好的嶄新家具就擺放在居室里了。但很少有人知道，那些在現(xiàn)代生活中使用率極高的電動(dòng)螺絲起子，它們所采用的技術(shù)，可以追溯到阿波羅計(jì)劃時(shí)代。

最早制造出充電式電動(dòng)螺絲起子的，是美國(guó)著名電動(dòng)工具制造商德偉公司。這家企業(yè)從上世紀(jì)50年代開始，就試圖研制一種充電式的螺絲起子，用于在家中安裝擋風(fēng)窗一類的設(shè)施。此前在這類安裝工作中，工人們必須從室內(nèi)引出電纜，既不方便也不安全。在月球上也有這樣的需求——可是，宇航員到哪里去找電源插頭呢？

1960年代中期，隨著阿波羅計(jì)劃的細(xì)節(jié)逐步成型，如何在月球上采集巖石樣品，就提上了議事日程。在地球上，要打碎一塊巖石，一般要用上風(fēng)鎬。月球上當(dāng)然沒有這個(gè)條件。作為承包商的馬丁-瑪麗埃塔公司（洛克希德馬丁公司的前身之一）找到德偉公司，希望后者能承擔(dān)分包合同。

月球風(fēng)鎬不但不能依靠電纜，還要結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，這樣才能盡量節(jié)省火箭的運(yùn)力。為此，德偉公司根據(jù)自己長(zhǎng)期研制電動(dòng)工具的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，建立了全新的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要工作是盡量減輕工具重量、降低馬達(dá)的耗電量。經(jīng)過努力，德偉公司終于研制出一種稱為“阿波羅月球表面鉆機(jī)”的設(shè)備。它看上去和地球上的風(fēng)鎬很相似，但手柄前方有一個(gè)方盒子，里面裝有為馬達(dá)提供動(dòng)力的電池，卻沒有電纜。阿波羅15、16、17任務(wù)期間，宇航員們用它在月球上鉆探，獲得了大量浮塵下方的巖石標(biāo)本。它的最大鉆探深度可以達(dá)到3米，重量卻只有13.4千克。

充電式電動(dòng)工具技術(shù)在月球探索中得到成功應(yīng)用，使德偉公司具備了新的技術(shù)能力。從那以后，這家公司先后開發(fā)出充電式電動(dòng)螺絲起子、充電式吸塵器、充電式園藝修剪器等設(shè)備。相關(guān)技術(shù)的專利到期后，世界各地的電動(dòng)工具廠商群起效仿，其中包括大量中國(guó)企業(yè)。著名的美國(guó)《消費(fèi)者報(bào)告》雜志甚至每年還要給出充電式電動(dòng)工具排行榜，指導(dǎo)人們采購(gòu)。有趣的是，德偉公司自己卻很少能登上榜首。

充電式電動(dòng)工具設(shè)計(jì)的普及，不但催生了一個(gè)龐大產(chǎn)業(yè)，也極大地方便了人們的勞動(dòng)。除了家務(wù)勞動(dòng)外，高空作業(yè)的工人在很多情況下用充電式螺絲起子就可以工作，不需要再拉電線，不僅操作方便，也減少了安全隱患。我們很難統(tǒng)計(jì)，全世界充電式電動(dòng)工具的年產(chǎn)值是多少，更難以計(jì)算它衍生出來的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。但我們可以明確指出，充電式電動(dòng)工具的進(jìn)步，極大地得益于阿波羅計(jì)劃的推動(dòng)。

充電式電動(dòng)螺絲起子，源于月球探索需求。

筆記本電腦里的航天技術(shù)

筆記本電腦早已是各階層人士必備的工作和娛樂工具。但是，筆記本電腦能夠變得今天這樣又輕又薄，離不開航天飛機(jī)和空間站研制成功后的技術(shù)轉(zhuǎn)移。否則，即使把筆記本造出來，運(yùn)行幾分鐘就會(huì)因過熱而自動(dòng)關(guān)機(jī)了。

1989年，美國(guó)賓夕法尼亞州Thermacore公司與戈達(dá)德航天飛行中心合作，在“小企業(yè)創(chuàng)新研究”機(jī)制框架下，獲得了宇航熱管技術(shù)的轉(zhuǎn)讓，開始研制用于個(gè)人電腦的散熱系統(tǒng)。

熱管技術(shù)的特點(diǎn)在于，可以把熱量從一個(gè)點(diǎn)位置直接轉(zhuǎn)移到另一個(gè)點(diǎn)位置。熱管里流動(dòng)著比熱容很大的液體，它們?cè)诎l(fā)熱位置吸收熱量，然后被強(qiáng)制流動(dòng)到散熱位置，在散熱器的作用下降溫，然后再流回到發(fā)熱位置，往復(fù)循環(huán)。宇航用的熱管系統(tǒng)采用的是蒸發(fā)器-冷凝器方案，它沒有活動(dòng)部件，不存在機(jī)件磨損的問題，可以長(zhǎng)期在空間使用。國(guó)際空間站運(yùn)行至今已經(jīng)將近20年，熱管系統(tǒng)從未更換過，可靠性極高。

在Thermacore公司的具體技術(shù)方案中，要面對(duì)的是這樣一個(gè)問題：如何讓一個(gè)功耗8瓦的CPU保持在90℃以下。這個(gè)功耗數(shù)據(jù)和今天的i5、i7相比，似乎微不足道，但在空間極小、無法用風(fēng)扇直吹的筆記本電腦內(nèi)部，已經(jīng)足夠讓工程師們頭疼了。而且筆記本電腦經(jīng)常要工作在沒有外接電源的環(huán)境中，多一個(gè)風(fēng)扇，就少一段續(xù)航時(shí)間。

Thermacore在戈達(dá)德中心指導(dǎo)下，采用了一種金屬粉末作為熱管填料。熱管把CPU產(chǎn)生的熱量精確轉(zhuǎn)移到筆記本外殼側(cè)面附近的地方，然后再用風(fēng)扇來散熱。這個(gè)方案可以在任意姿態(tài)下使用，哪怕倒著拿也可以繼續(xù)運(yùn)行。1996年，Thermacore公司因?yàn)榧夹g(shù)轉(zhuǎn)移成功，獲得了NASA的獎(jiǎng)項(xiàng)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷演進(jìn)，用于電腦的熱管散熱技術(shù)也不斷發(fā)展。如今酷睿i7 3612QM的熱功耗已經(jīng)達(dá)到35瓦，內(nèi)存、硬盤、閃存、顯示芯片等設(shè)備同樣需要散熱。個(gè)人電子信息設(shè)備也從筆記本發(fā)展到了智能手機(jī)、平板電腦。而熱管技術(shù)繼續(xù)發(fā)揮著關(guān)鍵性的作用，為商務(wù)人士、程序員和游戲宅男們的工作與生活提供著支撐。

太空育種帶來種業(yè)變革

不僅航天技術(shù)為人類生活帶來很多變化，太空空間也會(huì)造福于人類。其中最典型的就是太空育種。

如果把種子送到宇宙里去，會(huì)發(fā)生什么變化呢？早在1946年，美國(guó)就用從納粹德國(guó)繳獲的V-2火箭，把玉米種子送到距離地面146千米的高度，考察宇宙環(huán)境對(duì)它的影響，后來又實(shí)施了黑麥、棉花種子的飛行試驗(yàn)。在阿波羅計(jì)劃期間，美國(guó)宇航局在阿波羅14號(hào)上攜帶了500粒樹種，其中包括火炬松、懸鈴木、楓香。蘇聯(lián)/俄羅斯則先后在禮炮七號(hào)、和平號(hào)空間站、國(guó)際空間站的飛行中，嘗試著研究太空環(huán)境對(duì)植物種子的影響。

中國(guó)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)之后，很快開展了種子實(shí)驗(yàn)。1987年，中國(guó)利用返回式衛(wèi)星搭載農(nóng)作物種子，拉開了自主太空育種的序幕。

在宇宙龐大而強(qiáng)烈的輻射下，幾乎所有種子都發(fā)生了猛烈的變異。人們從其中選育出有利于提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)的性狀，經(jīng)過多年培育，已經(jīng)開發(fā)出了相當(dāng)多有價(jià)值的品種。

與爭(zhēng)議巨大的轉(zhuǎn)基因技術(shù)相比，太空育種對(duì)基因本身是不施加人工干預(yù)的。如果用投資學(xué)的理論來解釋。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)育種就是一家小企業(yè)用自我積累的方式，不斷把自己的利潤(rùn)積累起來，以求擴(kuò)大再生產(chǎn)，成長(zhǎng)速度是非常有限的。轉(zhuǎn)基因則好比是資本收購(gòu)一家企業(yè)，然后把自己的意志強(qiáng)加于該企業(yè)，要求它按照自己的想法成長(zhǎng)。太空育種則是集結(jié)大量風(fēng)險(xiǎn)投資注入一個(gè)行業(yè)，同時(shí)培育一批企業(yè)，然后放手讓它們自我成長(zhǎng)，優(yōu)勝劣汰，最終發(fā)展出一批成功者。

來自天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，在太空中抽薹開花和結(jié)莢的擬南芥。

作為擁有航天返回技術(shù)和能力的國(guó)家，太空育種是一種投資少、見效快、可以長(zhǎng)期發(fā)展的育種手段。與幾噸重的飛船返回艙相比，容納一包幾千克的種子是完全可以做到的。中國(guó)從事航天育種多年來，已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成績(jī)，特別是培育出的一些蔬菜品種抗旱、抗病蟲害、產(chǎn)量巨大，可以在非常干旱的地帶生存下來、結(jié)出果實(shí)，為許多貧瘠之地提供了拓展空間，更為貧困農(nóng)戶提供了生計(jì)。

在成功經(jīng)驗(yàn)的鼓舞下，中國(guó)還在空間實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星上搭載了更多品種、更大數(shù)量的種子，為中國(guó)自主種業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

上面，我們簡(jiǎn)單談了談航天技術(shù)和宇宙空間對(duì)我們?nèi)粘Ｉ畹挠绊?，盡管掛一漏萬，但通過這些航天技術(shù)民用的案例，我們可以得到一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)：

人類對(duì)宇宙的探索只進(jìn)行了很短的時(shí)間，對(duì)宇宙資源的認(rèn)識(shí)和開發(fā)還剛剛開始。如果把宇宙比喻為一座巨大的寶庫，今天的人類可能才剛剛邁過門檻，正在為大門上精美的紋飾所震撼，而內(nèi)中的富饒和遼闊，我們尚無法想象。宇宙不但能為我們提供開拓資源的空間，也能為我們提供更加開闊的思路和更加自由的思想。社會(huì)各界應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，宇宙不是航天部門的專屬領(lǐng)地，而是全體人類的新大陸。航天產(chǎn)業(yè)和商業(yè)航天企業(yè)所扮演的，可能只是船夫和運(yùn)營(yíng)商的角色，基于宇宙的繁榮產(chǎn)業(yè)，需要靠全社會(huì)的參與和投入。

太空育種即航天育種，也稱空間誘變育種，是航天技術(shù)與生物育種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。