阿波罗计划是巨大的,在年至年间,美国政府花费了大约亿美元(据估计,相当于今天的0亿美元),雇佣合同商和分包商,他们雇佣了数十万人来创造和改进技术,使人类拥有登上月球和返回地球的技术。
大部分阿波罗登月技术仅限于航天业,但不少技术已经进入民用领域。这里有一项很大的清单,美国宇航局有一个专门的部门,专门负责对所有这些数据进行编录汇总。有时候,将神话与现实分开并不容易,然而,这些技术都是真正的太空计划的副产品,阿波罗11号登月50周年,让我们回顾可以用来造福人类的6项太空技术:
1、冷冻干燥食品
牛肉炖牛肉、小龙虾盖饭、桃子炖汤——所有这些,如果你是一名阿波罗宇航员,当你以每小时英里的速度离开地球时,你可能正在用一个塑料袋子吃东西。
冷冻干燥食品非常适合于对重量敏感的阿波罗任务,在阿波罗任务中,即使宇航员每天要消耗卡路里的热量来维持生命,太空船也需要保持足够轻以便往返月球。宇航员最喜欢食品是什么?根据年开始参与阿波罗计划的食品科学家查尔斯·伯兰的说法,这是一种鲜虾鸡尾酒。伯兰说道:“里面有一点香料,虾的水合物非常好。这就像新鲜的虾配上鸡尾酒酱一样。”他们必须避免的一件事情是什么?高纤维饮食。
在阿波罗任务中,排便系统只不过是一个带有小开口和边缘有一些粘合剂的袋子,这实在太不方便了,宇航员要花45分钟才能完成这个过程,而且有可能,一不小心就会变成漫天排泄物,弄脏机舱的其他部分。伯兰表示:“在零重力环境下工作时,在太空大小便是宇航员最不喜欢的事情之一,我总是认为,太空船里的卫生间,是食品系统最大的改进。”
自从阿波罗计划以来,太空卫生间变得越来越先进了,伯兰表示:“宇航员可以开始使用常规食品了。”冷冻干燥食品并不是特别为阿波罗发明的,但是由于阿波罗计划的存在,冻干食品的数量、质地、味道和外观都发生了变化。例如,水果鸡尾酒必须重新调制,这样它们在密封在真空袋中时就不会被压碎。而且,抱歉让你失望了,宇航员冰淇淋,也并非太空计划的一部分。
2、冷却服
太空服需要完全密封,以保护宇航员免受未知世界的真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素对人体的危害,这也意味着太空服会变得相当闷热。
这就是为什么美国宇航局在年获得了使用液体冷却和通风服装的权利的原因,这套紧身太空服装有英尺长的管子,管子在外面蜿蜒而行,让冰冷的水流过皮肤,将热量从宇航员的身体中带走,帮助他们控制身体温度。在该设计公开53年后,它被用于帮助因高温而症状恶化的多发性硬化症患者。
来自马萨诸塞州雷丁市的乔西·贝纳西表示:“对我来说,高温就像超人身上的氪石。”她患有多发性硬化症,喜欢和丈夫一起骑双人自行车。当气温超过75华氏度时,她的肌肉会变脆弱,走路甚至站立都会变得非常困难。但是,一件带泵和电池组的冷却背心,与冷却器相连,使这些骑行成为可能。
来自德克萨斯州奥斯汀的马尔科·马丁内斯认为:“如果没有冷却装置,我只能在户外呆20分钟。从6月到9月,我都被关在家里,除非我带着一些冷却设备,否则,我就是家庭囚犯。”贝纳西和马丁内斯所使用的产品来自CoolShirtSystems,而该公司创始人的灵感来自美国宇航局的太空服设计。
3、耐火材料
年1月27日,3名宇航员在阿波罗1号的指令舱大火中牺牲后,美国宇航局只能忙着想办法让指令舱里的所有东西,都不那么易燃,包括宇航员的所穿的太空服。美国宇航局需要一种既不会融化也不会着火的材料,可以让宇航员远离火焰的强烈高温。
该机构发现了聚合物聚苯并咪唑(PBI)是其所需要的材料,这是一种耐火材料,由化学家卡尔·马维尔博士首次合成,他是合成材料的先驱。在阿波罗1号之后,塞拉尼斯公司推出了一种纤维,在宇航员太空服的浮肿外壳下面编织成衣服,提供了另一层保护,尽管这种纤维已被逐步淘汰。
含有聚苯并咪唑的消防服是目前这种材料的主要市场之一,根据制造商的说法,其有效耐火温度可达1℃,PBIPerformanceProducts总裁比尔·劳森表示:“很多人不知道这就是它的起源,。它起源于阿波罗计划。”该公司年由塞拉尼斯公司分拆出来,出售给投资者。“不幸的是,这三名宇航员付出了生命的代价,但除非发生这种情况,否则,没有人可能会制造出聚苯并咪唑。”
4、弹簧轮胎
在月球上驾驶比在地球上越野开车都要困难得多,剧烈的温度波动和未经紫外线过滤的阳光,会对普通轮胎造成巨大伤害。干燥的熔岩碎片会将它们撕碎,并且由于重力减少了六倍,所以,如果撞击到石头,它会让你飞起来。你需要的是一个耐用的轮胎——足够坚硬到可以支撑车辆,但又足够柔软到可以在岩石上滚动,哦,而且你不可能拥有公寓。
因此,阿波罗计划的工程师们为月球漫游车配备了无气轮胎,这种轮胎由有弹性的编织钢丝制成,非常像吉他或钢琴弦。这些轮胎搭载在搭载阿波罗15号、16号和17号的月球漫游者上,然后他们被遗忘了30多年。但在年,乔治·W·布什总统宣布,美国将重返月球。美国宇航局格伦研究中心的年轻航天技术专家维瓦克·阿斯纳尼,对这些被长期遗忘的轮胎非常着迷。
“他们想出了这个主意,真是太神奇了,你怎么看待这样的事情?”年,阿斯纳尼找到了最初的设计师,其中一名设计师从衣橱里拿出了一个备用的阿波罗轮胎作为礼物,在固特异轮胎的帮助下,阿斯纳尼的团队制作了12个复制品。到年,他们已经开发出一个更好的版本,外观像链状,他们称之为“弹簧轮胎”,他们为登月做好了准备。然而,巴拉克·奥巴马总统又取消了重返月球计划。
从那时起,阿斯纳尼的团队就用镍钛“形状记忆合金”代替了有弹性的编织钢丝,这是一种更好的材料,具有变形和恢复形状的超能力。他们已经在吉普车上测试了该轮胎,阿斯纳尼认为,这个想法可以用来制造永不会漏气的轮胎。哦,现在我们的视线又再次回到了月球上?很有可能,当我们到达那里时需要这种轮胎。
5、数字电控飞行技术
尼尔·阿姆斯特朗是一位杰出的飞行员,他拥有将美国宇航局登上月球的“正确的东西”,但即使是像他这样的飞行员,也无法单独控制登月舱的16个推进器和两个火箭发动机。为阿波罗登月舱开发软件的计算机科学家唐·埃尔斯认为:“太空船的飞行任务过于数学化,人类无法凭直觉来完成,因此,确实有必要拥有一台计算机。”
阿波罗飞船是数字电控飞行技术的重要示范,在数字电传操纵系统中,宇航员的操纵杆和踏板不再连接由滑轮、电缆和液压系统组成的手动系统,而是由宇航员向计算机输入控制信号,计算机使用软件处理并将这些指令转换成电信号,将其发送到控制航天器运动的组件。Humatics公司首席执行官、《数字阿波罗》一书的作者大卫·明德尔表示:“它确实创造了一种数字现实,人类正在驾驶一个理想化的机器模型,这是一个模拟,然后,计算机控制迫使机器像理想模型那样工作。”
自那以后,数字电控飞行技术帮助驾驶了航天飞机、波音和空客等商用飞机,以及一批战斗机和轰炸机。事实上,是F-8战斗机首先使用了这项技术。年,美国宇航局的工程师,提议在飞机上安装一个数字线控飞行系统。
据报道,美国宇航局负责航空的一位副局长问道:“为什么要数字模拟?”工程师们回答称,他们不知道有哪台数字计算机符合飞行条件,管理人员恰好就是第一个踏上月球的宇航员尼尔·阿姆斯特朗,他回答道:“我只是去了月球,然后又回到地球上。”
6、集成电路
阿波罗太空船需要轻便、紧凑、功能强大的计算机,因此,美国宇航局和麻省理工仪器实验室,做出了一个大胆的决定,他们用一种很有前途但相对未经验证的技术,建造了阿波罗导航计算机:集成电路,它将多个晶体管封装在一个硅“芯片”上。
阿波罗计划并没有发明微芯片,但它保证了一个巨大的早期市场——到年,阿波罗计划吸收了高达60%的美国芯片供应量,美国军方还在其民兵-2型洲际弹道导弹中安装了芯片。美国宇航局和美国空军都迫使仙童半导体公司等公司,对芯片进行极端温度、重力以及严格的视觉和电气测试,以此证明芯片的可靠性。结果呢?阿波罗计划在一定程度上加速了硅芯片的技术革命,其发展速度也符合戈登·摩尔关于计算能力加速的著摩尔定律。
麻省理工学院教授“工程阿波罗”的课程的学者约翰·泰尔科表示:“你可能仍然会有集成电路,你可能仍然会有摩尔定律,但你可能在年不会有摩尔定律,也许在十年后你才会拥有有。”泰尔科认为,宇航员尤金·塞尔南是最后一位离开月球的宇航员,之后的很长一段时间,再也没有人类登上月球,塞尔南可能已经总结了阿波罗的最好成绩是在年,当时他说道:“好像约翰·肯尼迪总统进入了21世纪一样,我们今天抓住了十年的时间,把它整齐地塞进60年代和70年代,我们称之为阿波罗。”