我們每天使用的 16 項 NASA 發明

已發表: 2022-09-23
NASA 研究使產品成為可能,例如非接觸式溫度計。
iHealth/蘋果/Invisalign

您可能會對我們每天使用的多少物品在 NASA 實驗室開始生活感到震驚。 有時你試圖讓宇航員安全回家,在這個過程中,你發明了屬於每個家庭或工具包的東西。

因此,無論是 NASA 徹底發明了這個東西,還是投入了大量時間和金錢來改進現有的東西,以下是航天局改善我們生活的一些方式。

目錄

手機相機
記憶泡沫
無線耳機
翻蓋式筆記本電腦
防刮和防紫外線鏡片
LED創新
紅外線溫度計
凍乾食品
更好的嬰兒配方奶粉
無繩吸塵器和電動工具
改進的煙霧探測器
隱形牙套
改進的輪胎
緊急提取工具
箔毯
家庭絕緣
更多 NASA 資助的技術

手機相機

Eric Fossum 和 Sabrina Kemeny 提供了早期 CMOS 傳感器的早期示例。 美國國家航空航天局/Photobit

鑑於該機構多年來參與的事情的廣泛性,很難選擇一件特定的事情來排在美國宇航局發明的對我們的生活產生持續影響的日常事物列表的首位。

但就我們使用它們的頻率以及它們在我們日常生活中的突出程度而言,很難超越手機攝像頭。 從為我們的寵物和孩子拍攝可愛的照片到記錄改變公眾話語的歷史時刻,手機攝像頭在現代生活中佔有重要地位。

這一切都始於 1990 年代 NASA 噴氣推進實驗室 (JPL),當時由 NASA 科學家 Eric Fossum 領導的一個團隊成功地將互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 傳感器小型化。 這些傳感器明顯優於當時使用的電荷耦合器件 (CCD) 傳感器,但採用速度很慢。

值得慶幸的是,Fossum 和他的同事 Sabrina Kemeny 堅持不懈。 他們創辦了 Photobit 公司,並率先在工業和商業應用中使用 CMOS 傳感器。

他們的研究和堅持為您的手機中的微型傳感器以及許多其他應用鋪平了道路,例如緊湊型家庭安全攝像頭、視頻門鈴、行車記錄儀以及其他任何需要微型攝像頭套件但效果顯著的地方。

記憶泡沫

一張美國宇航局航天飛機和一隻手壓縮記憶泡沫的照片。
美國宇航局/動態系統

從記憶海綿枕頭到整個記憶海綿床,甚至是汽車中的高級記憶海綿座椅,你都可以感謝美國宇航局提供的所有這些輕鬆的好處。

早在 1960 年代開發的“回火泡沫”最初旨在為 NASA 飛機上的試飛員和後來的宇航員提供深度和貼合身體的緩衝,以保護他們免受太空發射的巨大壓力和返回太空時身體嘎嘎作響的衝擊。回收艙中的地球。

最初的泡沫配方花了幾年時間和一些修改——主要是為了降低其絕緣性——但最終,記憶泡沫變得無處不在。 你很難在美國找到一個沒有一個(或十幾個)帶有記憶海綿的東西的家庭。

無線耳機

尼爾阿姆斯特朗的照片和阿波羅任務期間使用的無線耳機。
尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)和早期的無線耳機,從飛行帽中取出。 美國國家航空航天局/保利

在商業環境中度過任何時間,您一定會遇到 Plantronics 這個名字(近年來更名為 Poly)。 他們的無線耳機是各地辦公室的必備品。

早在 1960 年代,NASA 就與 ITT Labs 研究實驗室簽訂了合同,以開發一種便攜式無線電系統,以確保宇航員不僅僅依賴於艦載通信。 在水星計劃宇航員 Gus Grissom 幾乎喪生後,這一發展弧線對他們來說尤為緊迫,因為他的回收艙中的水淹沒了他的無線電設備而沒有備份。

ITT 實驗室圍繞 Planctronics 的一款航空耳機構建了一個模型,NASA 最終直接與 Plantronics 合作,在頭盔中構建了一個緊湊的無線版本。

這促成了 Plantronics 和 NASA 之間的長期合作,在小型化、改進的無線通信、降噪以及我們今天都享受的各種無線耳機優勢方面產生了各種創新。

翻蓋式筆記本電腦

博物館收藏和太空中的 GRiD Compass 筆記本電腦示例。
第一台陸地和太空中的翻蓋式計算機。 史密森學會/NASA

雖然 NASA 沒有發明便攜式計算機,但該組織在筆記本電腦開發的早期階段產生了關鍵影響。

早在個人電腦和便攜式電腦市場還處於起步階段時,NASA 和其他美國機構就與一家名為 GRiD Systems 的公司簽訂了合同,以確保能夠訪問他們堅固的蛤殼式電腦 GRiD Compass——配備 320×240 像素屏幕,一個 Intel 8086 處理器,340 KB 的 RAM,並支持外部硬盤驅動器和軟盤驅動器模塊。

多年來,應 NASA 的要求,進行了各種修改,包括引入筆記本電腦風扇。 筆記本電腦最初是被動冷卻的,但在微重力環境下,被動冷卻效果不佳,需要風扇將空氣推過組件。 那些早期筆記本電腦的設計選擇一直持續到現在,在此後的幾十年裡,我們從未超越翻蓋式筆記本電腦。

防刮和防紫外線鏡片

一張穿著太空服的宇航員的照片和一個帶有新鏡頭的廣告。
從宇航員護目鏡到太陽鏡鏡片,這項技術隨處可見。 美國國家航空航天局/福斯特格蘭特

無論您是否為防刮眼鏡支付了額外費用,或者您只是在車庫或工作中享受了一副似乎特別長壽的安全眼鏡,您都可以將這種防刮擦性追溯到 NASA。 如果你買了一些便宜的太陽鏡或更貴的焊接頭盔,你也可以感謝 NASA。

為了使宇航員的頭盔面罩更能抵禦紫外線並更耐刮擦,NASA 研究人員與 Foster Grant 眼鏡公司合作,在這兩個方面都取得了顯著進展。 自 1980 年代初以來,美國宇航局艾姆斯研究中心的 Theodore Wydeven 創造的防刮塗層已應用於數以百萬計的眼鏡和其他表面——首先是在 Foster Grant 的太陽鏡上,不久之後幾乎所有的東西上。

LED創新

太空中的 LED 生長燈和 LED 治愈燈。
從太空種植手術到傷口癒合,美國宇航局在 LED 上投入了大量資金。 美國國家航空航天局

NASA 沒有發明 LED。 原型 LED 的歷史可以追溯到 20 世紀初,而我們現在所知道的 LED 最早是由通用電氣公司的科學家 Nick Holonyak, Jr. 於 1962 年發明的。

但是 NASA 所做的是投入大量資金來資助基於 LED 的研究,從幫助宇航員在國際空間站種植植物的生長燈到用於傷口治療的紅色和紅外 LED 燈,當然,各種各樣的研究進入專注於晝夜節律維持的照明。

事實上,後者的研究已經進入家庭照明設計甚至睡眠工具和應用程序。 當您使用飛利浦 Hue 燈設置睡眠程序或啟動 Sleep Cycle 等應用程序時,您就是在利用 NASA 數十年來對該主題的研究。

紅外線溫度計

一個深空望遠鏡和一個用耳朵探頭檢查體溫的女人。
無論是在太空深處還是在你耳邊不那麼深,NASA 的技術都能做到這一切。 美國國家航空航天局

市場上易於使用(且對兒童友好)的紅外溫度計只需要快速插入耳道或前額輕拍即可,最初是由 Diatek Corporation 和 JPL 之間的 NASA 合作推出的。

測溫方法基於美國宇航局用於測量深空紅外能源的相同紅外技術,重新用於提供人體溫度讀數。

該技術最終進入了從我們生病時使用的溫度計到我們用來檢查比薩餅烤箱和其他表面的方便溫度槍的所有領域。

凍乾食品

凍乾食品的例子。
實際的 NASA 口糧,以及來自 Astronaut Foods 的一些陸地產品。 美國宇航局/宇航員食品

我們中的大多數人並不是每天都在吃著凍乾的宇航員口糧——儘管如果你至少沒有嘗試過一次凍乾冰淇淋,你就會錯過一次奇怪的經歷。

但不可否認的是,冷凍乾燥和其他食品保存方法極大地受益於 NASA 的影響,並為改善世界各地的食品安全和儲存方法做出了巨大貢獻。

NASA 資助的冷凍乾燥研究就是為什麼今天你可以購買含有少量冷凍乾燥草莓的穀物食品,例如,當浸泡在牛奶中時,它們似乎“神奇地”重組為柔軟而甜美的東西。

想要路上的凍乾事實嗎? 在阿波羅 7 號任務期間,NASA 確實在太空中飛行了凍乾冰淇淋,但它並不是特別受歡迎。 事實上,到 1970 年代,技術已經足夠先進,Skylab 的宇航員可以吃普通的舊冰淇淋

您可以感謝 NASA 禮品店和好奇的孩子們讓“宇航員”冰淇淋經久不衰,以及 Astronaut Foods 的人們為禮品店的顧客保持凍乾太空食品的夢想。

更好的嬰兒配方奶粉

1970 年代太空餐和嬰兒配方奶粉罐的示例。
Skylab 膳食刺激了改善營養的競標,這也改善了嬰兒配方奶粉。 美國國家航空航天局/雅培

美國宇航局並沒有發明嬰兒配方奶粉,但研究以廉價和安全的方式提高太空中為宇航員提供的食物的營養價值。

早在 1980 年代,美國宇航局和馬丁瑪麗埃塔公司就在研究將微藻用於多種用途,包括食物、氧氣產生和廢物處理——所有這些都是為了使在軌道上和更遠的地方停留更長時間。

在這個過程中,他們發現一種關鍵的脂肪酸,二十二碳六烯酸 (DHA),可以使用藻類菌株大量生產。 他們後來找到了一種利用真菌生產另一種關鍵脂肪酸花生四烯酸 (ARA) 的方法。

後者 DHA 在生產改進的嬰兒配方奶粉以及後來的強化牛奶方面變得至關重要。 事實上,如果您今天查看嬰兒配方奶粉或 DHA 強化牛奶的標籤,您幾乎肯定會發現 DHA 是由藻類來源提供的。

DHA 對大腦發育至關重要,自從發現這種廉價的生產方法以來,世界各地數以百萬計的嬰兒由於將其包含在配方中而享有更好的大腦發育。

無繩吸塵器和電動工具

使用月球鑽頭和 DustBuster 的宇航員,是通過相同的電機技術實現的。
阿波羅計劃對人類和整個技術來說是一個巨大的飛躍。 NASA/美國工業設計師協會

Black & Decker DustBuster 於 1979 年推出市場,當時頗為新穎。 這是一個小型手持式真空吸塵器,由內部電池供電。 這在今天聽起來並不令人驚奇——現在幾乎所有東西都是手持式和電池供電的——但它開啟了家用電器和電動工具的電池供電革命。

然而,這一波消費電池供電工具是由代表 NASA 進行的研究推動的。 布萊克在 1960 年代後期,美國宇航局與百得公司簽訂合同,製造各種工具的電池供電版本,例如用於採集月球樣本的鑽頭。 為該程序製造高效電機的研究和計算機建模成為驅動 DustBuster 和其他工具的電機的基石。

改進的煙霧探測器

一張顯示 Skylab 和煙霧探測器模塊的照片。
空間站火災是一件嚴肅的事情,NASA 努力發現它們。 美國國家航空航天局

電離煙霧探測器是世界上最流行的煙霧探測器類型,我們要感謝 NASA 和霍尼韋爾在 1970 年代合作改進它們。

該合作的重點是為 Skylab 製造煙霧警報器,該警報器可以檢測火災但不會產生誤報,這導致了霍尼韋爾將其推向市場時最初宣傳為“無干擾”的煙霧探測器。 這些探測器具有更廣泛的微粒檢測功能,因此一點點微粒都不會引起它們,並且是對現有商業模型的升級。

後來對煙霧探測的改進,如光電傳感器,進一步改進了事情,但電離煙霧探測器仍然是一種廉價且廣泛可用的選擇。

NASA 繼續在該領域進行研究,以創造新的和先進的方法來探測太空中的火災——右上方的照片顯示了霍尼韋爾為國際空間站設計的一种红外激光反向散射煙霧探測裝置。 也許有一天,他們甚至會發明一種不會過期的煙霧探測器。

隱形牙套

兩種類型的透明陶瓷牙套。
從透明的“玻璃”牙套底座到隱形矯治器,牙套在四十年來發生了很大變化。 3M/隱適美

記憶泡沫連接和凍乾食品可能與 NASA 有相當著名的連接,但大多數人沒有意識到 Invisalign 和類似的“隱形”​​牙套也有。

所討論的材料是半透明的多晶氧化鋁 (TPA)。 它最初是由 NASA 在研究超強聚合物時發現的,這種聚合物可以覆蓋雷達設備而不會減少信號傳輸。

最初的牙科應用是用於每顆牙齒上的牙套底座,但仍像傳統牙套一樣通過金屬絲連接在一起。 後來,Invisalign 等公司製造了無需連接線即可覆蓋整個牙齒的對齊托盤。 雖然這對牙科做出了重大貢獻,但它並不是美國宇航局唯一做出的貢獻。

改進的輪胎

維京任務的渲染圖和固特異檔案館的照片。
“你說太空輪胎? 我會拿四個給我,一打給回家的小伙子。” 美國國家航空航天局/固特異

1970 年代,美國宇航局和固特異輪胎合作開發更堅固的材料用於維京登陸器上使用的降落傘罩,從而改進了適用於所有人的輪胎。

當纖維用於子午線輪胎設計時,它生產出的輪胎強度是傳統鋼子午線輪胎的五倍,並提高了胎面壽命。

除了多年來的其他輪胎創新,如基於鏈條的非充氣輪胎,NASA 還為公路安全做出了重大貢獻:安全開槽。 如果您曾經開車經過一段高速公路並註意到高速公路上刻有縱向凹槽,那麼您已經看到了美國宇航局的創作。

這些凹槽最初應用於航天飛機著陸的跑道以減少打滑,後來也被應用於道路、人行道和其他混凝土表面以達到同樣的目的。

緊急提取工具

航天飛機發射和一套 Lifeshear 工具。
當秒很重要時,剪切金屬是一件嚴肅的事情。 NASA/Hi-Shear 技術

謝天謝地,這是一項我們每個人都不必每天都經歷的發明,甚至,如果幸運的話,一生中只有一次。

從歷史上看,用於打開皺巴巴的汽車或切開倒塌建築物的破碎基礎設施的緊急提取工具很重。 例如,標誌性的“生命之顎”救援工具是一種又大又重的液壓工具。

NASA、消防員和 Hi-Shear Technology 公司之間的合作導致了對現有 NASA 技術的非常巧妙的重新利用。 通過將用於將固體助推器與航天飛機分離的煙火剪切裝置縮小到可用於剪切金屬的手持設備中,他們創造了一種非常便攜且非常強大的工具,可以幫助營救被困在金屬中和金屬下的人。

由此產生的產品 Lifeshears 自 1990 年代以來一直在使用,甚至在 9/11 襲擊後的救援工作中也使用過。

箔毯

使用中的箔毯示例。
對於太空裝備和古怪的 Better Call Saul 角色來說已經足夠了。 美國宇航局/AMC

你會經常聽到反光緊急毯,比如那些緊急救援人員包裹在車禍倖存者身上等等,被稱為“太空毯”。 這是因為它們所用的反射金屬材料是 NASA 發明的,用於幫助屏蔽和絕緣設備,甚至是空間站的整個部分。 閃亮的金屬箔外觀與太空計劃密不可分是有原因的。

該技術不僅以用於緊急情況和表演運動員的太空毯形式持續存在,而且許多公司也將該技術融入手套、服裝和其他服裝中。 鑑於美國宇航局推動紡織品創新的悠久歷史,這不足為奇。

家庭絕緣

如果它足以為哈勃太空望遠鏡隔熱,那麼它對你的房子來說就足夠了。 美國國家航空航天局/放射源

與太空毯的絕緣特性密切相關的是 NASA 技術在家庭絕緣中的使用。 許多公司根據 1960 年代首次開發的技術製造輻射屏障樣式的絕緣材料,以幫助將阿波羅時代的宇航員與太空極端溫度隔離開來,如右上方的 RadiaSource。

通過在兩層鍍鋁聚合物之間夾入一層輕質隔熱層,這種隔熱層可以幫助穩定家庭溫度,其尺寸和質量僅為傳統隔熱層的一小部分。

在最初的太空毯和輻射屏障創新之間,NASA 的研究已經進入了從我們的家到我們的午餐盒的所有事物。

更多 NASA 資助的技術

說到找到它進入所有領域的方式,我們可以寫幾個月而不涵蓋美國宇航局的努力為公共領域帶來的一切。 如果您感興趣地閱讀了這些亮點,我們強烈建議您查看 NASA Spinoff。

這是一個由 NASA 維護的檔案,重點介紹了 NASA 發現或資助的技術在太空計劃之外的所有使用方式。 作為早期太空計劃及以後的一部分,您會驚訝於您周圍有多少小東西開始生活。 從改善眼科手術的望遠鏡鏡技術到像人類腎臟一樣工作的濾水器,您周圍的世界有數量驚人的 NASA 技術。

如果有“NASA值得嗎?”的問題。 你應該會想到,這就像你會發現的一樣多的灌籃投資。 多年來對 NASA 資助的各種經濟分析,例如 2020 年的經濟影響研究,一致發現,對於 NASA 的每一美元資金,直接和間接的經濟收益在 7 到 14 美元之間。 毫無疑問,只要看看這個列表,就很容易明白為什麼。