NASA推出多項技術創新改善人類生活

原標題：NASA推出多項技術創新改善人類生活

導語：

美國國家航空航天局(NASA)格倫研究中心一直致力於推進有可能改變人類太空探索方式、改善人類生活的技術。這裡的科學家與工業界通力合作，推出了多項技術創新。最近，NASA官網介紹了該中心最新的5項創新成果，包括記憶合金、極端電子設備、夾層太陽能電池等。

形狀記憶合金可用于飛機的摺疊機翼，以更好地利用空氣動力學。圖為在實驗室測試的F18機翼。圖片來源：NASA官網

NASA肩負複雜而繁重的太空探索任務，未來的任務充滿挑戰和風險，只有努力強化顛覆性技術創新，才可能找到低成本和低風險的通向太空之路。下面介紹NASA近年來在提高顛覆性技術創新能力方面進行的種種努力，其核心就是向社會進一步開放，以集思廣益，共同加速顛覆性航天技術的創新。最近，NASA官網介紹了該中心最新的5項創新成果，包括記憶合金、極端電子設備、夾層太陽能電池等。

探測煙與火

當探測到空氣中的危險時，快速而明智的反應可挽救生命。格倫研究中心的科學家在開發用於確定國際空間站空氣質量的儀器MPASS(多參數氣溶膠散射感測器)時，對這一點也銘記於心。最近，他們為這種尖端光學感測器找到了其他用武之地：識別懸浮在空氣中的顆粒及其性質。

由於MPASS感測器重量輕，結構緊湊，研究人員正在考慮將其用於急救員、礦工、救災服務和其他環境中工作人員的呼吸健康監測。

預測飛機結冰風險

飛機翱翔於藍天時，若遇到結冰條件，情況會變得很危險。有鑒於此，格倫研究中心開發了一種幫助人們理解結冰風險的新工具。

LEWICE3D是一款軟體程序，通過「計算流體設計軟體」集成了最先進的流體流量解決方案，可以計算出與結冰風險相關的參數。

LEWICE3D的三維建模能力和經過廣泛結冰資料庫驗證的有效性，使其成為目前最精確的技術，可用於分析航空器結冰敏感性，設計防冰系統，進行飛機、旋翼機、無人機、噴氣發動機、探頭和探測器設計以及飛機認證。

用戶可以從2017/2018NASA軟體目錄免費下載LEWICE3D軟體使用協議。

擁有記憶的金屬

形狀記憶合金(SMA)是擁有記憶的金屬合金，這一開創性材料可在低溫或受力下拉伸和變形，並在加熱或施載入荷時恢復到最初形狀。

SMA可在多個應用領域大顯身手。格倫研究中心的科學家已經開發出一種突破性方法，利用SMA將岩層分割開來，而無需使用爆炸物、液壓系統或任何會對周圍環境產生破壞的東西。

此外，他們還開發了SMA輪胎，這種更輕、更耐用的輪胎可用於探索其他行星的漫遊車上。此外，他們還在測試SMA組件，這一組件可用于飛機的機翼上，在飛行中摺疊起來。

研究人員指出，新一代SMA技術可以徹底改變石油鑽井、水力壓裂、採礦、土木工程、汽車、航空航天、醫療設備、促動器以及搜救等多個行業。

夾層太陽能電池

隨著太陽能逐漸飛入尋常百姓家，格倫研究中心的科學家正在努力提高太陽能產品的效率。工程師傑弗里·蘭迪斯設計了一種高效多結太陽能電池，這種電池使用硒薄層作為晶圓之間的結合材料。

硒的透明度使光線能穿透電池頂部，到達底部的硅基電池基板。由於硒也是一種半導體，電池的效率得到顯著提高。

將硒夾在中間的這種電池，為太空探索和商業應用提供了更高效的太陽能電池。商業應用領域包括太陽能飛機、無人機、電動汽車充電站、輔助電源設備、發電廠以及太陽能屋頂瓦片等。

此外，這種太陽能電池的其他優點還包括製造方便、成本低廉等。

極限電子設備

當金星著陸器到達該行星表面時，它們堅持不了多長時間——在接近460℃的高溫下，電子設備可能只能工作幾個小時。

但格倫研究中心的科學家最近完成了一項技術演示，可以讓新的金星探測科學任務持續更長時間。該團隊開發出一種非常耐用的碳化硅半導體集成電路，並在地球上的極限環境裝置中對其進行了測試。

該電路在模擬金星表面溫度和大氣的環境下堅持了超過1400個小時，比以前演示的金星探測任務電子設備的運行時間延長了700多倍。

工程師菲爾·紐德克說：「我們將兩個集成電路長時間暴露於模擬金星表面大氣的物理和化學環境下，其晶元沒有冷卻也沒有保護晶元封裝，這兩個集成電路在測試結束後仍然有效。」

這些能經受極端環境考驗的電子設備可能會對一系列地球應用產生重大影響，包括在節能航空發動機的熱區域內使用。

研究人員指出，上述創新型技術只是他們在重塑明天的世界、革新未來的宇宙探索和太空旅遊的進程中，所推動的創新型技術中的一小部分。

NASA的實例證明，只有做到市場的充分開放，也就是只有打破壟斷，才能催生顛覆性技術創新。例如美國在2006年前，在航天商業運輸領域只有波音和洛馬等大公司，2006年開始決定在航天商業運輸領域充分開放市場後，立即就湧現出一批如SpaceX公司、軌道ATK公司、內華達山脈公司、畢格羅公司、藍色起源公司、維珍銀河公司等這樣朝氣蓬勃的公司，培育著航天運輸領域的技術突破。這些公司不僅可以提供大公司同樣性能的火箭（如「獵鷹」系列火箭）和飛船（如「龍」飛船），而其運輸費用明顯降低一半以上。其中SpaceX公司和藍色起源公司正在進行試驗的火箭回收技術、內華達山脈公司的升力體太空梭技術和畢格羅公司的可擴性膨脹居住艙技術等，給我們留下了深刻的印象。

另一方面，NASA的商業航天政策，使得NASA過去開發的產品獲得了新的應用；長期積累的技術，也能轉化成工程系統。例如SpaceX公司的「獵鷹」火箭使用的梅林（Merlin）火箭發動機，就源於NASA上世紀60年代開發的登月軌道艙的煤油液氧燃料火箭發動機，經過該公司多次改進，最新版的梅林發動機已達到了很高的工作效率。畢格羅公司的可擴性膨脹居住艙技術，也曾是NASA試驗了多年的技術。內華達山脈公司的「追夢者」小型太空梭採用的構型，就是NASA在多年積累的升力體技術上研發出的HL-20升力體構型。假若沒有NASA的商業航天政策，NASA的這些成果仍將束之高閣。

不僅如此，由於一大批富有創新活力的商業航天公司的出現，也對NASA的舊體制以很大衝擊；在競爭的壓力下，大大激勵了NASA自己員工的創新活力。

當前，我國航天事業已經取得了前所未有的成就，但與美國航天創新能力相比，仍然存在較大差距。改變這種現狀的唯一途徑就是加強創新發展，切實提升顛覆性技術創新能力。我國的「十三五」規劃中，明確了「大眾創業、萬眾創新」,是推動我國經濟持續發展的新引擎。目前，我國的眾創在互聯網領域已取得了不少成果，但在航天領域眾創還在起步。本文介紹的NASA發展顛覆性技術的主要經驗，就是要有一種開放思維。正由於NASA向社會大眾開放，從而可以打破NASA自身文化的約束，全面利用全社會的智慧資源，以加速實現顛覆性航天技術的創新。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！