NASA航天技术转移案例

案例1 压力服挽救新母亲的生命

1969年的一天，NASA艾姆斯研究中心接到了一个不寻常的求助电话：一名当地妇女在分娩几周后仍然腹腔出血，尽管在9次外科手术中每次都试图止血，但依然无济于事，她的病情被称为产后出血（PPH），如果不及时治疗，可能会致命。

在研究了这个问题之后，NASA艾姆斯研究中心和其他地区的研究人员提出，使用充气抗荷服的外部压力对该产妇整个下半身施加压力，可能会阻止出血。NASA长期以来一直使用充气式抗荷服防止血液汇集在腿部，以防止试飞员和航天员在极端加速和在太空飞行后恢复地球引力时晕倒。

该团队迅速修改了一套压力服，让其承受一系列压力，并将其改装适应医院的供气瓶，送到医院后立即将其用于患者。病人穿上这件压力服仅仅10个小时后就开始恢复，3个月后完全康复。

艾姆斯研究中心在后续的研究中，进一步研究了抗荷服的作用机理，并认识到可以用更低的压力来减少出血，并从腿部和下半身向心脏和大脑快速转移所需的血液，以治疗出血或脱水，这一过程被称为自体输血。

20世纪90年代初，加利福尼亚州Zoex公司开发出了基于该技术的第一个商用版本。Zoex公司开发出的非充气抗冲击服（NIASG），可以用来抵御多种类型的冲击。相关医学专家开展了一系列研究，并在2004年发表了一份基于14例低血容量性休克的研究报告，其中NIASG被用作主要干预措施。NIASG帮助挽救了13名患者的生命。

医学专家对改进版的非气动抗冲击服（NASG）进行了临床研究，结果表明，使用NASG可以使PPH患者的失血量和死亡率降低50%。2012年底世界卫生组织（WHO）、国际妇产科医师和产科医生联合会决定正式将NASG纳入其PPH管理指南。

自WHO支持NASG以来的短时间内，已有20个国家购买了一种名为LifeWrap的NASG低成本版本；在世界各地，安全孕产项目继续传播有关使用LifeWrap的信息并提供培训。在遭受台风“海燕”的菲律宾、受埃博拉病毒影响的非洲国家、东帝汶的救护车及坦桑尼亚的农村地区，越来越多的地方使用了LifeWrap。

人们喜欢把它称为“奇迹压力服”。

案例2 来自“国际空间站”生命保障系统的矿难救生舱

2011年7月21日，亚特兰蒂斯号航天飞机完成了为期13天的飞行，返回肯尼迪航天中心，标志着NASA航天飞机时代的终结。航天飞机退役后，运送航天员的工作完全依靠俄罗斯的“联盟”飞船。但是NASA一直在寻求商业载人航天飞行的发展，试图开发出由私营企业运行和支持的技术，来承担人员运输任务。

2009年，NASA为此启动了一项征集活动，一家名为Paragon空间发展有限公司的企业提出，打算研发一种紧凑型的空气净化系统，用于未来私营载人飞船的生命保障系统。

对航天员来说，航天器的内部就像一个气泡，为其提供可以用来呼吸的空气。然而这个气泡中的空气必须不断净化，去除有害物质。每一架航天飞机都装备了空气再生系统，这个系统由大量零部件组成，分散在航天飞机的各个角落。Paragon公司的研究方向，是把这些分散的零件集成为一个独立的设备，可以安装到各类商业载人航天器中去。

2010年，NASA与Paragon公司签署了合作协议。两个机构的工程师们用10个月的时间就完成了称为“商业载人运输空气净化系统”（CCT-ARS）的多用途组件，它由7个主要设备组成：二氧化碳净化器、微量污染物净化器、空气过滤器、过火空气再生器、舱内空气循环器、除湿器、温度控制器。对于CCT-ARS的实际应用来说，一般只需要承担从地面起飞后抵达“国际空间站”这段路程中的空气供应，持续工作时间在60个小时左右。唯一的维护需求，是更换二氧化碳滤芯两到三次。除此之外，不需要再照料它。

Paragon公司完成CCT-ARS研制后，美国联邦矿业安全与健康管理局发现这个产品在矿难掩蔽所领域中有应用潜力。

矿难当中，人们要面对很多危险情况，包括有毒烟气泄漏、瓦斯爆炸、透水、地震等。因此，各国需要通过立法来规范采矿行为，其中包括了矿难掩蔽所。用钢板制成掩蔽所，其中存放有食物、水、急救器材、通信系统，以及清洁、温度受控的空气。按照有关要求，这样的掩蔽所要能供应一个人在其中生活4天，等待救援。

Paragon公司在美国联邦矿业安全与健康管理局的协调下，与一大批掩蔽所研发企业进行了磋商，同时展开独立研究。研究表明，CCT-ARS不仅能在地球轨道上得到应用，还可以在矿难中发挥作用。

2012年3月，Paragon公司和位于美国肯塔基州兰卡斯特的矿业掩蔽所公司签订协议，后者购买CCT-ARS专利的十年使用权，用于生产矿山用空气净化系统。采用了CCT-ARS技术的掩蔽所除了定期更换二氧化碳滤芯之外，这套矿山用空气净化系统不需要干预或者调整。这种掩蔽所以电磁为能源，可以连续工作4天不停机，可以给矿工提供几乎一切生存必要的条件。而该公司的旧款掩蔽所在实际使用时需要更加频繁的保养维护。旧款的二氧化碳过滤器最多只能工作12个小时，新的掩蔽所二氧化碳过滤器的使用时间可以达到24小时；旧款掩蔽所的温度控制系统采用传统风扇，需要人工调节，而采用了CCT-ARS的新型号改为自动控制，用液冷单元来保持适宜温度；另外，旧款的氧气分发系统同样是人工调节的，新款改为自动控制，可以随时保持舱内氧气含量处在最佳状态。考虑到这种新型掩蔽所的优点非常明显，矿业界对它给予高度评价。国土安全部和国防部也在考虑，采购这种掩蔽所作为安全屋使用。

2012年11月，CCT-ARS被美国航天基金会评为“得到验证的航天技术”。

案例3 用富有创意的方式保存历史记录

在月球上，保留了“阿波罗”计划登月时的很多遗物。如果把它看作一座博物馆，那么迄今为止还没有游客访问过。遗物的内容包括反射计、靴子、下降级本身，乃至著名的阿姆斯特朗脚印，加起来大概有100多件。还有一件遗物是一个铝制的罐子，里面装着一个50美分硬币大小的硅盘。上面刻着73个国家和4名美国总统的寄语，所用的字母大小还不到人类头发直径的四分之一，只能用显微镜观看。为了更好地保护这些具有纪念性的文字，又不显著增加载荷，还要能够耐受月球上的极端温度，NASA与一家名为Sprague电子公司的企业进行合作。Sprague电子公司在硅盘文字的刻录中，采用了半导体制造技术，每条寄语的大小还不到针尖大。

Sprague电子公司在1971年把这项技术申请了专利，直到21世纪，才有两家企业向NASA申请了技术转移，用上文中所述的技术来保存地球上的重要文献。

2006年，罗切斯特理工学院电子工程学教授穆坤德和研究生阿贾·帕苏普莱提接到一个项目，保存一种不寻常的材料——棕榈叶上的文献。这份文献是印度古代意识形态研究的记录，记载在棕榈叶上，至今已经有700多年了。如果棕榈叶降解，文献就消失了。

师生二人提出了一个解决方案，那就是用硅。硅在半导体工业中得到了广泛应用，硅制品寿命长、防水、耐潮湿，在300℃以下都能保持稳定。

两人检索了如何利用硅和半导体产品技术来制造能长期保存的文献资料拷贝，发现了这个与阿波罗11号相关的专利。这项专利已经过期，可以公开免费使用。两人把这项技术纳入自己新开发的专利当中。为了把这项技术商业化，两人发起成立了NanoArk公司。

NanoArk公司采用了一种称为Waferfiche的光刻法工艺，把文件刻录到极小的硅盘上，每个硅盘可以容纳两千幅字母大小的图像。Waferfiche工艺制成的硅盘可以耐受一定时间的火烧，重要的是完全防水。NanoArk公司指出，潮气才是各种信息保存手段最大的威胁。Waferfiche技术可以把重要记录保存500年。而现有流行的很多文献保存技术——例如缩微胶片——也具备同样的保存时长，但必须提供一定的温度和湿度环境才能做到。Waferfiche则无需这样的条件，因此保存的成本比较低，对环境的影响也比较小。如果打算读取硅盘上的信息，所需的只是一副放大镜而已。目前还没有其他技术能够在重要文献长期保存方面与Waferfiche相提并论。

案例4 行星导航AI“脑”有助于无人机和汽车避免碰撞

NASA出资的深空计算研究旨在开发可以自主探索行星地形的机器人，例如，要将自学机器人放在火星上，只能依靠星上计算能力，不能把信息发送给服务器，没有GPS，向火星发送的任何信息都可能会被破坏或完全失效，而且很难在火星和地球之间实施大量通信和信息交换。需要研究能够在这些最苛刻条件下工作的系统。

马西米利亚诺·范思哲与波士顿大学认知和神经系统部门的同事一起创建了Neurala公司，该公司的核心技术是以人脑为模型的人工智能（AI）“脑”神经网络软件，可以使用普通相机和传感器与其环境互动并从中学习。Neurala大脑可以在本地处理周围环境，因此不需要像其他AI系统那样的基于云的超级计算机。2009年初，该团队开始致力于国防高级研究计划局（DARPA）SyNAPSE项目，旨在研发低功率计算机，这种计算机受生物神经系统尤其是大脑的启发，这是该研究可能产生理论影响的初步信号。NASA兰利研究中心看到类脑系统的潜在应用，与Neurala公司签订小企业技术转让（STTR）合同，这份合同的第一阶段致力于展示火星上的漫游车如何学会在无人监督的仿神经计算模式下导航，并在陌生的环境中找到自己的路径。2011年，Neurala与波士顿大学神经形态实验室的学术伙伴合作，完成了STTR第一阶段的研究，并进行了另外一个关键研发，很快变成其商业产品：基于被动式传感器的可视处理器，使机器人能够识别对象并与对象交互并学习新的地形。因为视觉处理器在地球上有明显的潜在用途，所以NASA创新基金提供另一个奖项支持Neurala团队，开发无人机避碰技术。

Neurala为消费者机器人和无人机创建了几个iOS和Android应用程序，如Parrot Jumping Sumo地面机器人，DJI Phantom和Parrot Bebop无人机。该公司还向无人机制造商Parrot和Teal授权该技术。这些产品帮助公司进入其真正的市场：设计者和制造商。Neurala在2016年12月宣布已经在其A轮融资中筹集了1400万美元——此前的种子轮已经融资了200万美元——并且已经与几家无人机公司、工业机器人制造商以及一家开发自动驾驶汽车的制造商签订了合同。Neurala公司的主要产品，即Brains for Bots软件开发套件，使应用程序开发人员能够将Neurala 大脑集成到为无人机、自动驾驶汽车、工业机器人、智能相机、玩具、小工具、移动电话以及计算机中使用的各种计算平台而创建的程序中。该软件可以学习识别、查找和跟踪对象。后期的软件迭代将集成导航和先进避撞功能。

范思哲说：“如果没有NASA，Neurala公司就不会成为现在的样子。”

案例5 耐受高温和辐射的薄膜用于保护电子产品

1972年，NASA兰利中心的科研人员从事了一项研究，希望能开发出一种能在太空中使用的强健材料。他们把多层高强度聚酰亚胺结合在一起，形成了一种厚度很小的薄膜。聚酰亚胺薄膜可以耐受宇宙中的极端温度和辐射，因此有应用价值。

尝试了大约100种不同的聚酰亚胺结构之后，科研人员发现了几种近乎于无色透明的结构。在太空中，有颜色意味着会吸收热量，导致结构和电路受损。他们进一步探索无色聚酰亚胺的奥秘，发现无色聚酰亚胺在模拟宇宙环境中表现出了更稳定的性能，并发明了两种被称为无色聚酰亚胺1号和2号（CP1和CP2）的薄膜。

90年代，SRS技术公司从兰利中心取得了聚酰亚胺的独家专利，提出了一些制造工艺上的改进方法，在批次规模、幅宽、再生性、分子量方面都有了改进。2007年，ManTech技术公司收购了SRS，后又成立了NeXolve公司，开发轻质的望远镜用薄膜光学设备。这家公司已经开发出了透明光学薄膜和反射光学薄膜。利用这种材料开发出了薄膜反射镜，其效果和玻璃反射镜相当，但重量要小得多。这家公司还把CP1薄膜与铜箔相结合，作为航天器的绝热材料使用。

今天的聚酰亚胺薄膜在很多领域得到了应用，从笔记本电脑到烤面包机，这是因为它不但耐热，而且化学性质稳定。CP1在复杂温度和环境下表现出了稳定的物理和电特性。由于它的吸水性比传统高分子材料低得多，因此可以用作印刷电路板基材。在一个有限面积上，电子设备越多，发热就越严重，也就会导致更严重的热胀冷缩。热胀冷缩越显著，吸水就越严重。如果基材不吸水，就能有效改善电路性能。NeXolve公司还与印刷电路板测试企业、计算机硬盘零件供应商展开合作，特别是打算把产品用在硬盘驱动器电机悬架上。