氣墊鞋、無線吸塵器……阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

倫敦牛津街上,OMEGA將櫥窗廣告最顯眼的位置換上了奧爾德林(Buzz Aldrin)的海報;北京王府井里,LEGO店面里一進門的展示區(qū)堆滿了阿波羅11號(Apollo 11)和土星5號(Saturn V)的玩具盒。當人類首次踏足月球五十年后,登月帶來的一切,已經不僅僅存留于仰望夜空的冥思苦想或是實驗室、發(fā)射臺上的如履薄冰,商業(yè)、生活、娛樂,關于登月的一切早已經在不知不覺間滲透進我們的消費生活,觸手可及。

這或許也正是阿波羅11號登月事件的魅力所在——它將冰冷的天體與技術拉近到了個體生活的溫度之畔。曾經只能通過光暈的想象和潮汐的節(jié)拍才能感知的天外之物,變成了“寧靜!鄙锨逦梢姷臏羡稚綆n和人類鞋;而看似遙不可及的科技,在實現登月途中所種下的每一處閃光,則被保留繼承成為如今生活中的必需。

例如氣墊鞋、集成電路等,這些在阿波羅計劃時期被發(fā)明或成熟運用的產品或技術,真真切切地改變了世界的模樣,隨時隨地。

作為“登月50年紀念專題”的開篇,極客公園整理了登月“遺產”中最具代表性的十個案例,它們的存在說明一個道理:再高遠冰冷的科技,也都融化在生活的溫度之中。

集成電路

對于火箭及飛行器來說,每增加一點重量就意味著要投入更多的資金,體積、功耗也是影響航行的重要指標,在這些維度上人們總是在挑戰(zhàn)極限,阿波羅計劃中發(fā)射的宇宙飛船也不例外。并且,為了實現精準的控制與更快的反應,阿波羅宇宙飛船對于數據處理的速度也設置了空前的高要求。為了克服這些困難,德州儀器的工程師Jack Kilby拋棄了傳統(tǒng)的電路板設計,不在電路板上插滿晶體管和其他電子元器件,而是設計了所有元件都集成在芯片上的集成電路(由于此項對于集成電路發(fā)展的巨大貢獻,他獲得了2000年的諾貝爾物理學獎),滿足了 NASA 對于計算機的需求。到了1963年,美國生產的集成電路有60%都用在了阿波羅計劃上?梢哉f集成電路幫助NASA實現了阿波羅計劃,并且推動了電子計算機的發(fā)展。如今,絕大部分電子設備都在使用集成電路。

阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

 Jack Kilby于1958年用鍺制成了世界上第一塊集成電路德州儀器

另外,阿波羅計劃對集成電路的需求與運用,也催化了硅谷的誕生,而硅谷孕育了如IBM、英特爾、惠普、微軟、AT&T和高通等響當當的科技商業(yè)公司,它們對于當今信息時代的重要性不言而喻。

便攜式無線吸塵器

為了在月球采集地表下面的巖石樣本,NASA需要一種小巧的、獨立供電的鉆頭。機械制造公司Black&Decker負責這個項目,他們曾經發(fā)明了我們現在熟知的手持電鉆,并且在阿波羅計劃中也沒讓NASA失望,開發(fā)出了滿足探月需求的小型鉆頭與配件,更重要的是研發(fā)出一套可以減小電機功耗的程序,Black&Decker在隨后的幾年基于這套程序推出了一系列家用、醫(yī)療及工業(yè)用途的手持工具,包括名為Dustbuster的無線吸塵器,然后,奠定了現代便攜式無線吸塵器的模樣。在此之前,吸塵器的樣子都是又大又笨,當出現瑣碎的垃圾或臟物時人們常常懶得拿吸塵器出來,Dustbuster改變了這一切,吸塵器也可以變得如此小巧、趁手。到了今天,我們身邊家用無線吸塵器與車用吸塵器的應用都因之受惠,是值得信賴的家居幫手。

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生活中無線吸塵器的應用〡NASA

CT掃描

當初為了檢查火箭與登月飛行器零部件的結構是否完整,NASA開發(fā)了一種圖像增強技術,能夠觀察到被研究物體表層和結構上的細微變化,后來化妝品公司雅詩蘭黛也利用這項技術對其產品效果進行評估,因為他們發(fā)現這項技術也可以觀察人的面部。再到后來,這項技術還被應用到CT掃描、核磁共振成像、X 光照射、顯微鏡檢查等醫(yī)療技術,另外在工業(yè)制造領域也有相關的應用。

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現代的CT機〡Pxhere

氣墊式運動鞋

現在低下頭,觀摩一下你腳踩著的運動鞋,想不到它也是阿波羅計劃衍生出來的產品吧?然而事實就是如此,今天的氣墊式運動鞋基本上都采用了當時用來制造航空服的“中空吹塑成型”工藝。當初,阿波羅計劃的工程師為了創(chuàng)造出更能耐受撞擊與壓力的航空服,發(fā)明了將耐壓材料加熱軟化,放在模具里,向其中吹入高壓并利用空氣壓力將材料均勻制型的制造技術,即“中空吹塑成型”。

到了1977年,前NASA航天工程師弗蘭克·魯迪想到將這種工藝應用在運動鞋中,不僅可以提供良好的緩震性能,還能使鞋底受力更加均勻。他曾向阿迪達斯推銷這種“前沿”的技術,但似乎受到了對方的懷疑與拒絕,然后他轉向了勢頭正盛的耐克公司,而耐克接受了這一技術提案,制造并推廣了氣墊式的運動鞋。到了今天,你在耐克的貨架上還能看到命名為“登月”系列的跑鞋,只不過并不主打氣墊科技,更像是一種名義上的致敬。

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采用覆蓋全腳掌氣墊的Air Max 720耐克鞋〡耐克官網

這種“隨地可見”的產品好像一直在提醒著人們:曾經登月還是無數人高不可攀的夢想,而現在一些用來實現這個夢想的科技,已經被人們踩在了腳下。

太陽能電池板

現代化的太陽能電板也在阿波羅計劃中成為了成熟、可靠的能源技術,這種可持續(xù)的能源使得衛(wèi)星和月球車能夠源源不斷地從太陽輻射中獲取能量,極大限度地提升了機器服役的時間。太陽能電板現在廣泛應用在計算器、街燈、衛(wèi)星、探測器以及部分辦公樓、住宅的供電系統(tǒng)中。值得一提的是,蘋果公司作為極力倡導使用綠色能源的科技公司,在2014年就宣布其數據中心均已采用可再生能源供電,包括坐落在世界各地的龐大太陽能電池板陣,另外,蘋果公司的全球總部 Apple Park 整棟建筑也采用了清潔能源,其中大部分源自布滿樓頂的太陽能電池板。

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Apple Park鋪設的屋頂太陽能裝置,總功率達到17兆瓦〡蘋果官網

燃料電池

近年來新能源汽車逐漸進入人們的視野與購買清單里,除了以特斯拉為代表的電動汽車,有時也能看到傳統(tǒng)車廠推出了燃料汽車的新聞,豐田 Mirai、本田 Clarity 都是已經面世量產的產品,作為新能源動力,燃料電池兼顧傳統(tǒng)電動能源可再生與燃油動力續(xù)航強補充快的優(yōu)點。這項或許代表著未來新能源汽車方向的技術,在阿波羅計劃之前的 NASA 雙子星計劃中就得到了應用,用來代替巨大、笨重且效率低下的蓄電池,但這種超前的技術還不夠穩(wěn)定,當時火箭的逃生系統(tǒng)也不夠成熟,執(zhí)行任務的宇航員需要承受了極大的壓力與風險,好在這為后來的阿波羅計劃鋪就了科技基礎。到了阿波羅計劃時期,燃料電池成為了真正可信賴的動力源泉,從1968年到1972年,阿波羅計劃全部11次載人任務中都使用了燃料電池,這套能源系統(tǒng)沒有出現任何事故。

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 阿波羅13號上的燃料電池〡 NASA

消防服

浩大的阿波羅計劃并不是一帆風順的,就在第一次載人任務阿波羅 1 號例行測試時,機艙內因為莫名的原因發(fā)生火災,三名宇航員便全部不幸遇難。之后,NASA 為了進一步保護宇航員的安全,委托美國孟山都公司研制出一種名為“Durette”的聚合物紡織品,具備高指標的防火性,隨后NASA又組織Scott Aviation公司研發(fā)了包括氧氣面罩、氧氣罐、傳輸導管、鋁制架構的輕型呼吸系統(tǒng),今天主要的呼吸面罩仍然參考了這套系統(tǒng)的部分設計。這些“事后諸葛亮”發(fā)明的消防裝備,不僅給與后來宇航員存活的保障,也保護了現代社會中無數搶救火險的消防員的人身安全。

搖桿/鼠標

搖桿不是NASA發(fā)明的,20世紀60年代,控制搖桿就被廣泛應用在無線電飛機模型玩具中,在阿波羅計劃里NASA采用搖桿來控制月球著陸器與月球車,一方面印證了搖桿這種控制工具的便利與可靠,另一方面這也像是一種大玩具式的浪漫,就像伊隆·馬斯克旗下公司 The Boring Company 的超級高鐵(Hyperloop)項目中,工人們手持XBOX游戲機控制鉆掘機挖掘隧道的情景。

阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

 曾在RR拍賣公司拍賣過的阿波羅15號登月艙控制搖桿〡 The Verge

除了搖桿這種有趣的控制方式,還有一種控制工具也在阿波羅計劃中出現過身影,那就是鼠標。眾所周知鼠標的發(fā)明者是道格拉斯·恩格爾伯特,他在阿波羅計劃時期正是NASA下屬的一名工程師,他想到用「點擊控制」的方式取代鍵盤,并制作了鼠標的原型機——一個帶有1個按鈕和2兩個輪子的木盒子。

阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

道格拉斯·恩格爾伯特拿著他的鼠標原型機〡維基百科

石英鐘

像登月這樣復雜的航天活動,對于時間精確度的要求也是非常之高,在關鍵的時刻分秒只差或許會釀下無可挽回的錯誤,阿波羅計劃的工程師們對此耿耿于懷,并委托General Time公司制作精密的時鐘儀器,并基于它推算整個任務的大小時間節(jié)點。最終,這群美國工匠雖然不是首先發(fā)明了石英鐘,但他們制造的石英鐘有著當時全世界鐘表儀器里最精確的表現,一年時間的誤差僅為1分鐘。之后伴隨著美國硅谷的崛起,這種依賴微電子技術的鐘表借助其越發(fā)低廉的成本,一點一點地侵蝕著傳統(tǒng)機械手表的市場,最終在日本鐘表廠商手中發(fā)揚光大,掀起了鐘表業(yè)的石英革命。今天,大多數平價鐘表都使用這種廉價又準確的鐘表技術。

阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

 1969年精工生產的Astron手表機芯,它是世界上第一款采用石英鐘技術的手表〡維基百科

脫水蔬菜

月球是目前為止人類去過最遠的地方,成功登月的阿波羅11號執(zhí)行任務花費了8天的時間,這段時間如何儲存宇航員的食物?聰明的NASA工程師想到將新鮮的食物冷凍并脫水干燥,以此延長食物的保質期,并能大幅較少重量,一般來說經“冷凍干燥技術”處理后的食物重量約為原先的20%,最后一點,還能保留約98%的營養(yǎng)成分。再一次沒有想到,在最將就的食物之一泡面里,附贈的蔬菜包一開始竟然是為登月準備的。

這一切值得嗎?

阿波羅計劃帶來的收益似乎難以估計,但整個計劃耗資 254 億美元是非常明確的(根據 GDP 平減指數調整通貨膨脹率,其耗資換算到 2018 年的美元約為 1530 億),面對如此巨額的經濟代價,就有如1970年贊比亞修女Mary Jucunda寫給NASA的信一樣的質疑聲,“為什么地球上還有那么多孩子吃不上飯,卻還要為遠在火星的項目花費數十億美元?”在NASA擔任科學副總監(jiān)Ernst Stuhlinger很快回了信,那封著名的“為什么要探索宇宙?”。

阿波羅計劃時期的10個“登月遺產”

 阿波羅8號在月球軌道拍攝的地球,這張照片也被Ernst Stuhlinger附在了回信上〡維基百科

“太空旅行無可置疑地是一項充滿挑戰(zhàn)的事業(yè)。通往火星的航行并不能直接提供食物解決饑荒問題。然而,它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外,這將產生數倍于原始花費的收益!

正如他所言,阿波羅登月計劃除了上面列舉的十項產品和技術外,根據2015年NASA的統(tǒng)計,還催生了超過1800項衍生品,美國斯坦福大學航空航天工程系教授哈伯德曾經指出,政府每往宇航項目中投入1美元,就可以產生7到8美元的價值。隨著時間的推移,由這些科學技術轉化的經濟效益與社會影響,或許越來越難以衡量,但毫無疑問的是,登月是人類歷史上最偉大的技術成就,并在一定程度上改變了人類發(fā)展的軌跡。

最后

阿波羅計劃的意義,遠不止上述。如果你細心觀察世界的各個角落,會發(fā)現很多與之呼應的細節(jié),在科技圈尤是如此。比如微信啟動頁的地球圖片,那張人類拍攝的第一張地球全景圖,就是在阿波羅17號執(zhí)行任務時捕捉下的動人瞬間。還有喬布斯曾說被一本六七十年代的雜志影響了自己,那本名為《全球概覽》的雜志大量引用了阿波羅飛船拍攝的宇宙照片,第一期與最后一期封面同樣是阿波羅17號拍下的地球全景圖,后來,在iPhone默認壁紙選項中,也總有一張相似的地球全景照片。

在著名動畫影片《玩具總動員》中也有阿波羅計劃的“遺產”,經典的巴斯光年(Buzz Lightyear)角色的創(chuàng)意取自阿波羅11號的宇航員Buzz Aldrin,哦對了,當年登月時那枚著名的腳印就是他留下的,前年他也來到了極客公園創(chuàng)新大會的現場,與我們分享了他親歷的登月冒險與他眼中的未來太空。

超前的技術革新、全領域基礎科學的進步、以及令無數人振奮的精神勢能……如此等等,就是登月計劃給現在的我們帶來的變化與影響,相信在未來相當長的一段時間,“登月”帶給的力量仍將持續(xù)作用在我們每個人身上,借用巴斯光年的名言,愿我們一直向前,to infinity and beyond.

 

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