请注意!你的生活正在悄悄被航空元素“入侵”

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1969年7月20日22时56分14秒,“阿波罗”11号载人飞船宇航员尼尔·阿姆斯特朗出舱,月球上从此留下人类足迹。“对于一个人来说,这只是一小步,而对人类,这是个巨大飞跃。”尼尔出舱后的这句话也随着电波,由38万千米外的月球,传遍了全世界。50年过去了,“阿波罗”登月计划已经成为人类探索太空的伟大里程碑。其实,人类航天航空的每一步探索,其最终产生的创新都可能是颠覆性的,都将形成一个个“飞跃”。而这些创新带来的“飞跃”们正“潜伏”在N个角落,深深地改变了我们的生活品质,“你见,或者不见我,我就在那里,不悲不喜”。这种潜移默化的“入侵”,正在进行,还将发生。

从房子“掉渣”说起

2015年,网上的一条视频把很多来自南方的小伙伴震惊了。背景明显是北方,一座居民楼的外墙居然成块地往下“掉渣”。正义感爆棚的多位南方网友纷纷指责“豆腐渣”工程太坑人了。网络本身作为开放平台就是好,很快有来自北方的网友证实,“酥”掉的那些渣渣,实际只是建筑外墙的保温层——北方建筑本身的“防寒服”。当然,工程质量多少还是有问题,保温层在施工中并没有牢靠地敷设在外墙上。建筑“掉渣”的一幕引发有限的网络争论后,迅速偃旗息鼓。可是如下电视画面大家可能并无陌生感:一枚“长征”火箭冉冉升起,天女散花般的片状物体从空中飘落下来。这些“翩翩飞雪”到底是啥东西? 

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2012年10月14日,载有“实践九号A/B卫星”的“长征二号丙”运载火箭从太原卫星发射中心点火升空。火箭箭体上的保温用泡沫材料片片脱落。类似的酚醛泡沫材料用于建筑外墙的保温层。

借助伟大的互联网,可以很快地确认,这些从火箭上掉下来的东西,就是火箭的“保温层”,敷设于箭体表面特别是燃料舱段的泡沫塑料。据航天专家介绍,如“长征二号”F型运载火箭,其测试发射理论温度是零下20摄氏度,但是,如果发射外部环境温度过低,就可能导致火箭密封件失效、电缆插头接触不良、输送管路堵塞等故障,这些隐患将随时成为威胁火箭成功发射的“杀手”。当年美国“挑战者”号航天飞机发射后不久即发生致命爆炸,就是因为极度的低温把火箭推进器的橡胶密封环冻得很脆很硬,火箭发射后,右侧火箭推进器密封环失效,没有受热膨胀,从而使高温气体泄漏并引燃了中间那个硕大的液氧罐。为了给火箭“保温”,方法有很多,其中给火箭箭体铺上泡沫塑料就是最经济、最方便的一种,而且确实非常管用。火箭点火升空后,大气的剧烈摩擦会把这些泡沫塑料从箭体上剥离下来,我们就看到了漫天飞雪。

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一款现代整体厨房中,涉及航空航天技术之处可能很多,如电磁炉、抽油烟机、冰箱。

其实,北方建筑外部的保温层,其主要化学成分也是泡沫塑料,很多技术最早就来自于航天航空领域。只不过这身保温装,要求穿得牢靠,不像火箭发射那样,需要“脱下来”。

以上世纪90年代后逐渐流行的酚醛保温板为例,这种建材的成分是酚醛泡沫——由酚醛树脂加入发泡剂、固化剂及其它助剂制成的闭孔硬质泡沫塑料。保温、轻质、阻燃的酚醛材料曾被英美用于军用航天航空,后又被应用于民用飞机制造业。

现代大型民航客机动辄飞行高度都在万米以上,舱外温度则能低到摄氏零下50多度,而舱内却温暖如春,这其中除了空调等机械增温设备,酚醛航空材料也出了大力。如今,酚醛航空材料也被用于制造风头正劲的无人机。

同样,作为建材的酚醛保温板在高温下不熔滴,不软化变形,发烟量低,耐火焰穿熔,防火性能非常出色;在低温下,又可以保温节能;而且和传统泡沫塑料一样轻便。如今北方很多公共设施已经采用了这种外墙保温材料。

假定一下你的生活场景

夜色苍茫,风雪夜归。带着保温层的公寓楼变得模糊不清。连续加班两天的你打开房门,随手开灯……此时,你的家居生活已经开始和“潜伏者”们发生了直接的联系。

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“潜伏”家中的吸尘器也可能采用航天技术。当然了,“潜伏者”可能还包括空调。

进厨房,开冰箱门,取方便面两包。打开电磁炉,看着锅里的水逐渐冒出一个个细微而均匀的小气泡,屋里开始湿润温暖了起来。

即便是煮上一锅简简单单的方便面,也让家里多了一丝人气儿。说到冰箱,早在2004年,海尔公司和中国航天合作,采用航天级材料制造绝热层,推出了全球首台采用航天材料生产的冰箱。

这种航天材料采用了纳米技术,在宇宙飞船升空过程中,其外表面可经受摄氏1700度到3000度的高热摩擦,而此时飞船舱中的温度是可控的。因此,用这种材料制成的冰箱,其导热系数仅相当于冰箱普通聚氨酯发泡保温材料的十二分之一,有效降低了冰箱内外的热量传递,使新型冰箱的保温层厚度减少到了4.8厘米,比普通冰箱保温层的厚度降低了52%。因为绝热保温效果好,所以新型冰箱更省电,比普通冰箱的耗电量又下降了51%。

如今,采用航天材料的海尔冰箱和热水器,已经演绎出了比较完整的系列产品线。方便面包装袋上,清晰地印着条形码。条形码的出现,最终使商家进货、扫码、盘点等核心业务实现了计算机管理,促成了现代大型仓储式超市的出现,并带动了现代物流的革命。这些并列的细线,蕴含了现代商业的秘密。它们也和航天事业有关,最早就用于统计、标识“阿波罗”计划中数量空前庞大的零部件。

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料包丰富了拉面,也和天上的事有关

往面里打进一个鸡蛋,再下入脱水蔬菜包。干瘪的青豆、大头菜和香菜重新变得富有生机,香味儿也慢慢窜了出来。其实脱水蔬菜包,也是航天工程的杰作。

人们大多知道日本人发明了方便面,但是并不知道蔬菜包却来自于“阿波罗”计划中的航天食品,在严苛的外太空条件下,能够把生鲜蔬果的维生素保存下来,确实花费了科研人员不少心力,最后大幅减重的冷冻脱水蔬菜能保留下98%的营养成分,当然,不包括口感。

科研人员们大概也料想不到,当年的成果会给索然寡味的方便面带来勃勃生机,把这种营养极度缺乏的垃圾食品至少变得不那么面目可憎。以致到今天美国还有一个叫“拉面品鉴人”(The Ramen Rater)的知名博客,博主的主要爱好就是品尝世界各种料包调制下的方便面。日本人山本利夫甚至在过去的20年里试吃了40个国家的5 600多种方便面,并且在他的个人网站上给每一种都写了评语。2013年,中国人消费了462.2亿份方便面,总量更是排名世界第一。

再看看你那个电磁炉。很多知名品牌都已经采用了“微晶体”面板,同样的技术率先应用在航空航天领域的太阳能电池板上。通电后,电磁炉的电子线路板产生交变磁场,再将铁质锅具放到炉面上后,切割了磁力线,而在锅底出现大量交变电流(即涡流),涡流使锅具的铁分子产生高速无序运动,分子相互碰撞产生热能,锅很快也就热了起来,这时就可以烹饪食物了。

你家里还有哪些东西采用了航空航天技术?对了,你的抽油烟机如果不错,没准儿已经用上了特氟龙涂层,微波炉、烤盘、咖啡壶,用的也是这东西,主要成分是碳氢树脂,耐热防油,高度润滑。特氟龙曾被用于民用飞机上的卫生间马桶,听着有些恶心,不过可以想象万一马桶不顺滑,在天上堵了,挺麻烦。

可以抬头看看墙上吊装的空调。空调里的重要部件是热管。热管自1964年正式在美国发明问世,应用重点最早也是航天领域。

对了,如果你是一个地毯爱好者,需要告诉你一个悲催的事实,地毯中容易堆积大量的铅、镉等有害重金属。这时你需要一台德国人研制的真空吸尘器,这家伙的管子里边安装了一个卫生感应器,用以探测粒子撞击的密度和强度,管口红黄绿指示灯,依次从高至低显示地面上的灰尘含量。听着就高科技,没错,感应器的前身是用来监测太空尘埃粒子的,以防止它们损毁航天器的太阳能电池板。

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源自航天技术的医疗设备很多,如CT机

当然,也别忘了你的笔记本电脑,还有你的手机,这些航天科技的转化成果如今已经让大家司空见惯。甚至改变了我们的沟通模式。特别是手机,如此频繁地触屏,已经让翻书和写信成为上世纪老人们的生活方式。

科技的发明者,应该是最聪明的人类,也是他们,把很多“小鲜肉”变成了一群已经不怎么会用大脑思考的网络暴民,他们愤世嫉俗,疯狂表达的同时却没有价值观,只骂街,不负责。不由得让人担心,“他们现在进行的所有这些互联网活动,以及他们所拥有的数码领悟能力,并没有转换成对过去和现在的世界事务的了解,或是他们的生存所需要的技能”。如此看来,《最愚蠢的一代》并不是作者马克·鲍尔莱恩一个人的主观臆测。

提醒一句,小孩用的塑料奶瓶就可能是前面提到的吹塑成型技术吹出来的。购买时需记住,千万不要带双酚A和聚碳酸酯(PC)的,有毒,中国大陆自2011年起,就不让卖了。另外“尿不湿”要多准备,就不要说了吧,也是来自“阿波罗”计划,而且还和一位华裔科学家有关系。唐鑫源博士,“太空服之父”,后来利用高分子材料发明了能吸水1 400毫升而不外溢的“尿不湿”。遥想当年,“阿波罗”系列计划中的宇航员谢泼德情急之下只能选择“就地解决”,直接往太空服里尿。

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采用航天技术的“尿不湿”舒适了娃娃,解放了父母。

小孩尿裤子,正常现象。大人尿裤子,可能就不正常了。要是某VIP放个屁都有一大帮人叫好,要么他是个婴儿,需要大量“尿不湿”;要么他是个病人,或许已经住进了重症监护室,频繁接受核磁共振和CT乃至彩超,或许还用上了透析泵。

这些技术都和当年那个伟大的载人航天计划有着直接关系。重症监护室的源头来自“阿波罗”工程对登月航天员进行密封舱中的健康检测。核磁共振、CT、彩超,作为当时最先进的数字图像处理技术,是用来给月球拍照片的。透析泵也是如此。

看看未来吧

说到航空航天技术给我们生活带来的改变,或者换句话说,它们如何不动声色地“入侵”了我们的生活,似乎很难。但对于某些牛到不能再牛的人物或许不是这样。“我永远不会忘记在1969年7月16日目睹着阿波罗11号升空飞向月球的那一刻。”

说话的这位叫贝特朗·皮卡尔,瑞士人,那年只有11岁。他生自探险世家,爷爷1931年坐热气球成为第一个进入平流层的人类,父亲则是阿姆斯特朗的好友,曾乘坐潜航器第一个下潜到地球大洋最深处10 916米的马里亚纳海沟。

皮卡尔本人则是“阳光动力2号”太阳能飞机环球飞行的两位飞行员之一。仅看看“阳光动力2号”上面的很多技术,其民用前景就非常广阔,瑞士官方更是把这次活动当成了推广国家科研实力民用化的公关秀。比如太阳能电池,最早应用于航空航天领域,如冷战时代世界主要强国发射的大量卫星。

如今,比较先进的单晶硅膜太阳能电池的能量转化率已经接近24%,而1954年,太阳能电池刚刚出现时,转化率只有7%左右。上世纪90年代以后,太阳能电池生产成本大幅降低,开始并网发电。中国也成为世界太阳能产业应用制造大国之一。

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魔幻般的太阳能飞机“阳光动力2号”,很多先进技术已经在民用领域开花结果。该机飞行员是瑞士探险家皮卡尔。

在欧美国家,先进的钟表制造商都与航空航天有着说不尽的渊源。举例说明,欧米茄公司本身就是“阿波罗”宇航员计时器的供应商,在“阳光动力2号”项目中,除提供先进的飞行仪表,还在飞行员胳膊上安装了蜂鸣振动报警装置。

太阳能电池板使用的UV聚酯防水薄膜,也可用于手机、平板电脑。拜耳材料实验室用于制造飞机驾驶舱、动力舱的聚氨酯绝缘泡沫材料,已用于生产高级冰箱。制作机身管材的超轻碳纤维纳米材料,可以用作生产网球拍、自行车、跑车外壳、运输管道,乃至用作新一代工程建材。

或许我们即将迎来传输速率超过每秒50兆字节的激光通信时代,或许我们手机上的小小摄像头的技术基础却是来自最先进的太空望远镜,或许我们得知不幸遇险的矿工及时躲进了“救生方舱”,再或许我们可以通过先进的航空级石墨烯材料,将我们的平板电脑像煎饼那样卷起来,塞进带纳米材料涂层的防水挎包。

未来啥样,谁知道呢?如果有机会问问贝特朗·皮卡尔,当年11岁的他会知道自己未来会成为一个闻名世界的航空探险家吗?也许,众多航空航天技术不仅“入侵”了我们的生活,也改变了我们的梦想。

专栏作者

责任编辑:助理编辑 贾茹

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