我们生活中的太空技术

2012-05-14 13:11许晶晶
读者·校园版 2012年19期
关键词:牙套燃料电池宇航员

许晶晶

太空技术好像距离我们十分遥远。但是,要知道现在负责薯片装袋的,正是当年负责把“惠更斯”探测器轻轻降落到土卫六(土星最大的一颗卫星)的程序。把一片薯片完好无损地抛射到袋子里,需要精确计量它在重力作用下的飞行轨迹。总体来说,这和一个空间探测器进入外星大气层的原理并没有多大不同。

现在,让我们看看那些飞入寻常百姓家的太空技术吧。

耳麦

人类的太空探索并不总是一帆风顺的,宇航员格里索姆就有过不愉快的经历。1961年,他在执行“水星”计划时,降落在海中的返回舱舱门脱落,开始进水下沉。糟糕的是,格里索姆根本无法求救,因为固定在舱内的通讯设备都泡在水里了。

经过这场灾难,从事空间技术的工程师们决定给每个宇航员配备独立的救生无线通讯设备,于是研发了可以同时收听并讲话的轻便耳麦—耳机和麦克风的简称。太空环境通讯系统就是在这种情况下被研发出来的,它成为登月宇航员与地球监控工程师们的通用装备。

今天,这一系统及其后续产品,在所有需要同时讲话与接听并腾出双手进行其他操作的行业里,都起着举足轻重的作用。

陶瓷刹车片

摩擦生热对于一架以25000千米/小时的速度返回大气层的航天飞机来说,是非常可怕的。与越来越稠密的空气摩擦,航天飞机机腹温度很快就会达到1650℃。为保护这一关键部位,空间学家为其覆上了一层以碳化硅制成的陶瓷防热盾。

碳化硅无与伦比的特质受到了工程师们的关注,因此,它也被用于汽车制动装置的改进。普通的刹车片是固定的轮胎上的弧形金属片,非常容易发热、磨损,日久天长就会报废。陶瓷刹车片耐磨损、不生锈,而且质量比钢材轻60% 。

心脏泵

航天飞机的火箭发动机耗能巨大,每秒钟要消耗1立方米的液态氧和3立方米的液态氢。如何保证这些燃料的连续顺畅供应呢?这就要借助一种特别的涡轮泵。

装备于航天飞机的涡轮泵发明于20世纪70年代,转速可达每分钟3万转。而制造这类功率强大、性能可靠、体型袖珍的泵,正是心脏病专家乔治和迈克尔1984年时的梦想。他们的目的是创造一种人造心脏,可以在新的心脏植入之前,暂时代替那些丧失了功能的心脏。

好运从天而降:他们的一位病人戴维是空间技术工程师,他自告奋勇来帮助他们。但最后达到目标,还是花了他们近20年的时间。2003年,这款简易(只有一个旋转件)但性能强大、每分钟1.25万转的心脏泵诞生了,目前已有400 多名患者成为它的受益者。

燃料电池

航天器需要电能,能量从何而来?20世纪60年代,在太阳能光伏板技术还没有取得突破的时候,空间技术的工程师们采用了一种非常大胆的解决方式:使用燃料电池。

燃料电池靠液氢与金属反应释放自由电子,形成电流,质量只有蓄电池的1/5,这是航天工程师决定使用该电池的最大理由。此外,燃料电池还有一项非常重要的优点:化学反应产生的水可供宇航员饮用。

第一部燃料电池先后为“阿波罗计划”的18 次飞行输送过电力,总运行时间达1万小时,没有出过任何故障。如今,耸立于高山之巅的信号中继站或是突然断电的医院,都使用来自燃料电池的能量。将来,燃料电池还将为普通家庭供电供暖,并终有一天会取代汽车与飞机的燃油发动机。

记忆床垫

如何让宇航员承受火箭加速上升过程中的巨大加速度(他们这时的体重是实际体重的6倍),以及航天器返回地球时,冲进海洋或地面瞬间产生的强烈碰撞与冲击呢?老办法:用垫子!

1971年,空间技术的工程师们研发出一种特殊的泡沫塑料。这种泡沫塑料能在航天器加速时与身体曲线完美贴合,而在加速度消失后又恢复最初的形状与弹性。

这种新材料一经推出,立刻吸引了家具生产企业的目光。经过瑞典一家家具公司的改进,记忆泡沫被制成各种各样的床垫、枕头、靠垫,让广大普通消费者受益。

净水器

太空从不下雨,要维持宇航员的生存,就必须花费巨资用火箭将水送到太空。为何不在航天器中安装一种装置,循环每一滴珍贵的水,使其变得可以饮用呢?

这种装置自然也可以为地球上缺少饮用水的人们带来福音。空间技术的工程师们就发明了一种将宇航员尿液转化成饮用水的机器。水安全公司又将其改造成在地球上也可使用的装置。正是由于这种装置的横空出世,多米尼加共和国圣胡安省萨瓦那的居民才得以喝上清洁的饮用水—要知道,这个地区的水源早被杀虫剂和粪便污染得一塌糊涂。

隐形牙套

隐形牙套戴在牙齿内侧,根据牙齿的受力点、承重点等各个方面的改变来矫正牙齿的,由于粘在牙齿里侧,看起来就跟没戴矫正器一样。

隐形牙套的材料多晶氧化铝是由美国航天局制陶研究中心研制出来的,它最初被用在热能追踪导弹上。利用半透明多晶氧化铝制成的隐形牙套,被广泛用于矫正牙齿,它比传统的金属丝要美观得多,所以深受青少年的欢迎。

无菌室

创建无菌环境,原本是用于确保宇航员在空间站里能呼吸到洁净空气的航天高科技方法,现在已经被用来在医院中“捕杀”和“清除”微生物真菌、细菌、孢子和通过空气传播的病毒。

而且,当发生紧急情况时,利用这项技术也可在医院以外的场所营造出一个无菌室。无菌室可以达到消除超过99%微生物的空气净化功能,从而满足医院医治那些身患免疫系统疾病的病人的特殊需求。

核磁共振成像仪

当NASA(美国国家航空航天局) 准备“ 阿波罗” 登月计划时,研发出了一种被称为“数字影像处理”的技术,使月球的照片经计算机的处理后效果得到了增强。此技术后来即成为美国地球资源探测卫星辨别地球表面特征的重要基础技术。

而在医学上,则被发展为磁共振成像(MRI)的数字影像处理技术。

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