半個世紀前,這件事改變了我們的世界〡登月 50 年專題

摘要

幾乎與這篇文章的推送時刻同時,倒推整整五十年,阿波羅 11 號乘著土星 5 號發射升空。之后的故事大家耳熟能詳,而整個阿波羅計劃留下的遺產也讓我們每個人享用至今。

倫敦牛津街上,OMEGA 將櫥窗廣告最顯眼的位置換上了奧爾德林(Buzz Aldrin)的海報;北京王府井里,LEGO 店面里一進門的展示區堆滿了阿波羅 11 號(Apollo 11)和土星 5 號(Saturn V)的玩具盒。當人類首次踏足月球五十年后,登月帶來的一切,已經不僅僅存留于仰望夜空的冥思苦想或是實驗室、發射臺上的如履薄冰,商業、生活、娛樂,關于登月的一切早已經在不知不覺間滲透進我們消費生活的觸手可及。

香港太空館近期舉辦的登月展覽中,擺放的宇航員造型的樂高模型〡視覺中國

這或許也正是阿波羅 11 號登月事件的魅力所在——它將冰冷的天體與技術拉近到了個體生活的溫度之畔。曾經只能通過光暈的想象和潮汐的節拍才能感知的天外之物,變成了「寧靜海」上清晰可見的溝壑山巒和人類鞋印;而看似遙不可及的科技,在實現登月途中所種下的每一處閃光,則被保留繼承成為如今生活中的必需。

例如氣墊鞋、集成電路等,這些在阿波羅計劃時期被發明或成熟運用的產品或技術,真真切切地改變了世界的模樣,隨時隨地。

作為「登月 50 年紀念專題」的開篇,極客公園整理了登月「遺產」中最具代表性的十個案例,它們的存在說明一個道理:再高遠冰冷的科技,也都融化在生活的溫度之中。


集成電路

對于火箭及飛行器來說,每增加一點重量就意味著要投入更多的資金,體積、功耗也是影響航行的重要指標,在這些維度上人們總是在挑戰極限,阿波羅計劃中發射的宇宙飛船也不例外。并且,為了實現精準的控制與更快的反應,阿波羅宇宙飛船對于數據處理的速度也設置了空前的高要求。為了克服這些困難,德州儀器的工程師 Jack Kilby 拋棄了傳統的電路板設計,不在電路板上插滿晶體管和其他電子元器件,而是設計了所有元件都集成在芯片上的集成電路(由于此項對于集成電路發展的巨大貢獻,他獲得了 2000 年的諾貝爾物理學獎),滿足了 NASA 對于計算機的需求。到了 1963 年,美國生產的集成電路有 60% 都用在了阿波羅計劃上。可以說集成電路幫助 NASA 實現了阿波羅計劃,并且推動了電子計算機的發展。如今,絕大部分電子設備都在使用集成電路。

Jack Kilby 于 1958 年用鍺制成了世界上第一塊集成電路〡德州儀器

另外,阿波羅計劃對集成電路的需求與運用,也催化了硅谷的誕生,而硅谷孕育了如 IBM、英特爾、惠普、微軟、AT&T 和高通等響當當的科技商業公司,它們對于當今信息時代的重要性不言而喻。


便攜式無線吸塵器

為了在月球采集地表下面的巖石樣本,NASA 需要一種小巧的、獨立供電的鉆頭。機械制造公司 Black&Decker 負責這個項目,他們曾經發明了我們現在熟知的手持電鉆,并且在阿波羅計劃中也沒讓 NASA 失望,開發出了滿足探月需求的小型鉆頭與配件,更重要的是研發出一套可以減小電機功耗的程序,Black&Decker 在隨后的幾年基于這套程序推出了一系列家用、醫療及工業用途的手持工具,包括名為 Dustbuster 無線吸塵器,然后,奠定了現代便攜式無線吸塵器的模樣。在此之前,吸塵器的樣子都是又大又笨,當出現瑣碎的垃圾或臟物時人們常常懶得拿吸塵器出來,Dustbuster 改變了這一切,吸塵器也可以變得如此小巧、趁手。到了今天,我們身邊家用無線吸塵器與車用吸塵器的應用都因之受惠,是值得信賴的家居幫手。

生活中無線吸塵器的應用〡NASA


CT 掃描

當初為了檢查火箭與登月飛行器零部件的結構是否完整,NASA 開發了一種圖像增強技術,能夠觀察到被研究物體表層和結構上的細微變化,后來化妝品公司雅詩蘭黛也利用這項技術對其產品效果進行評估,因為他們發現這項技術也可以觀察人的面部。再到后來,這項技術還被應用到 CT 掃描、核磁共振成像、X 光照射、顯微鏡檢查等醫療技術,另外在工業制造領域也有相關的應用。

現代的 CT 機〡Pxhere


氣墊式運動鞋

現在低下頭,觀摩一下你腳踩著的運動鞋,想不到它也是阿波羅計劃衍生出來的產品吧?然而事實就是如此,今天的氣墊式運動鞋基本上都采用了當時用來制造航空服的「中空吹塑成型」工藝。當初,阿波羅計劃的工程師為了創造出更能耐受撞擊與壓力的航空服,發明了將耐壓材料加熱軟化,放在模具里,向其中吹入高壓并利用空氣壓力將材料均勻制型的制造技術,即「中空吹塑成型」。

到了 1977 年,前 NASA 航天工程師弗蘭克·魯迪想到將這種工藝應用在運動鞋中,不僅可以提供良好的緩震性能,還能使鞋底受力更加均勻。他曾向阿迪達斯推銷這種「前沿」的技術,但似乎受到了對方的懷疑與拒絕,然后他轉向了勢頭正盛的耐克公司,而耐克接受了這一技術提案,制造并推廣了氣墊式的運動鞋。到了今天,你在耐克的貨架上還能看到命名為「登月」系列的跑鞋,只不過并不主打氣墊科技,更像是一種名義上的致敬。

采用覆蓋全腳掌氣墊的 Air Max 720 耐克鞋〡耐克官網

這種「隨地可見」的產品好像一直在提醒著人們:曾經登月還是無數人高不可攀的夢想,而現在一些用來實現這個夢想的科技,已經被人們踩在了腳下。


太陽能電池板

現代化的太陽能電板也在阿波羅計劃中成為了成熟、可靠的能源技術,這種可持續的能源使得衛星和月球車能夠源源不斷地從太陽輻射中獲取能量,極大限度地提升了機器服役的時間。太陽能電板現在廣泛應用在計算器、街燈、衛星、探測器以及部分辦公樓、住宅的供電系統中。值得一提的是,蘋果公司作為極力倡導使用綠色能源的科技公司,在 2014 年就宣布其數據中心均已采用可再生能源供電,包括坐落在世界各地的龐大太陽能電池板陣,另外,蘋果公司的全球總部 Apple Park 整棟建筑也采用了清潔能源,其中大部分源自布滿樓頂的太陽能電池板。

Apple Park 鋪設的屋頂太陽能裝置,總功率達到 17 兆瓦〡蘋果官網


燃料電池

近年來新能源汽車逐漸進入人們的視野與購買清單里,除了以特斯拉為代表的電動汽車,有時也能看到傳統車廠推出了燃料汽車的新聞,豐田 Mirai、本田 Clarity 都是已經面世量產的產品,作為新能源動力,燃料電池兼顧傳統電動能源可再生與燃油動力續航強補充快的優點。這項或許代表著未來新能源汽車方向的技術,在阿波羅計劃之前的 NASA 雙子星計劃中就得到了應用,用來代替巨大、笨重且效率低下的蓄電池,但這種超前的技術還不夠穩定,當時火箭的逃生系統也不夠成熟,執行任務的宇航員需要承受了極大的壓力與風險,好在這為后來的阿波羅計劃鋪就了科技基礎。到了阿波羅計劃時期,燃料電池成為了真正可信賴的動力源泉,從 1968 年到 1972 年,阿波羅計劃全部 11 次載人任務中都使用了燃料電池,這套能源系統沒有出現任何事故。

阿波羅 13 號上的燃料電池〡NASA


消防服

浩大的阿波羅計劃并不是一帆風順的,就在第一次載人任務阿波羅 1 號例行測試時,機艙內因為莫名的原因發生火災,三名宇航員便全部不幸遇難。之后,NASA 為了進一步保護宇航員的安全,委托美國孟山都公司研制出一種名為「Durette」的聚合物紡織品,具備高指標的防火性,隨后 NASA 又組織 Scott Aviation 公司研發了包括氧氣面罩、氧氣罐、傳輸導管、鋁制架構的輕型呼吸系統,今天主要的呼吸面罩仍然參考了這套系統的部分設計。這些「事后諸葛亮」發明的消防裝備,不僅給與后來宇航員存活的保障,也保護了現代社會中無數搶救火險的消防員的人身安全。

身著消防服的消防員〡站酷海洛


搖桿/鼠標

搖桿不是 NASA 發明的,20 世紀 60 年代,控制搖桿就被廣泛應用在無線電飛機模型玩具中,在阿波羅計劃里 NASA 采用搖桿來控制月球著陸器與月球車,一方面印證了搖桿這種控制工具的便利與可靠,另一方面這也像是一種大玩具式的浪漫,就像伊隆·馬斯克旗下公司 The Boring Company 的超級高鐵(Hyperloop)項目中,工人們手持 XBOX 游戲機控制鉆掘機挖掘隧道的情景。

曾在 RR 拍賣公司拍賣過的阿波羅 15 號登月艙控制搖桿〡The Verge

除了搖桿這種有趣的控制方式,還有一種控制工具也在阿波羅計劃中出現過身影,那就是鼠標。眾所周知鼠標的發明者是道格拉斯·恩格爾伯特,他在阿波羅計劃時期正是 NASA 下屬的一名工程師,他想到用「點擊控制」的方式取代鍵盤,并制作了鼠標的原型機——一個帶有 1 個按鈕和 2 兩個輪子的木盒子。

道格拉斯·恩格爾伯特拿著他的鼠標原型機〡維基百科


石英鐘

像登月這樣復雜的航天活動,對于時間精確度的要求也是非常之高,在關鍵的時刻分秒只差或許會釀下無可挽回的錯誤,阿波羅計劃的工程師們對此耿耿于懷,并委托 General Time 公司制作精密的時鐘儀器,并基于它推算整個任務的大小時間節點。最終,這群美國工匠雖然不是首先發明了石英鐘,但他們制造的石英鐘有著當時全世界鐘表儀器里最精確的表現,一年時間的誤差僅為 1 分鐘。之后伴隨著美國硅谷的崛起,這種依賴微電子技術的鐘表借助其越發低廉的成本,一點一點地侵蝕著傳統機械手表的市場,最終在日本鐘表廠商手中發揚光大,掀起了鐘表業的石英革命。今天,大多數平價鐘表都使用這種廉價又準確的鐘表技術。

1969 年精工生產的 Astron 手表機芯,它是世界上第一款采用石英鐘技術的手表〡維基百科


脫水蔬菜

月球是目前為止人類去過最遠的地方,成功登月的阿波羅 11 號執行任務花費了 8 天的時間,這段時間如何儲存宇航員的食物?聰明的 NASA 工程師想到將新鮮的食物冷凍并脫水干燥,以此延長食物的保質期,并能大幅較少重量,一般來說經「冷凍干燥技術」處理后的食物重量約為原先的 20%,最后一點,還能保留約 98% 的營養成分。再一次沒有想到,在最將就的食物之一泡面里,附贈的蔬菜包一開始竟然是為登月準備的。

方便面包裝內常見的蔬菜包〡站酷海洛


這一切值得嗎?

阿波羅計劃帶來的收益似乎難以估計,但整個計劃耗資 254 億美元是非常明確的(根據 GDP 平減指數調整通貨膨脹率,其耗資換算到 2018 年的美元約為 1530 億),面對如此巨額的經濟代價,就有如 1970 年贊比亞修女 Mary Jucunda 寫給 NASA 的信一樣的質疑聲,「為什么地球上還有那么多孩子吃不上飯,卻還要為遠在火星的項目花費數十億美元?」在 NASA 擔任科學副總監 Ernst Stuhlinger 很快回了信,那封著名的「為什么要探索宇宙?」。

阿波羅 8 號在月球軌道拍攝的地球,這張照片也被 Ernst Stuhlinger 附在了回信上〡維基百科

「太空旅行無可置疑地是一項充滿挑戰的事業。通往火星的航行并不能直接提供食物解決饑荒問題。然而,它所帶來大量的新技術和新方法可以用在火星項目之外,這將產生數倍于原始花費的收益。」

正如他所言,阿波羅登月計劃除了上面列舉的十項產品和技術外,根據 2015 年 NASA 的統計,還催生了超過 1800 項衍生品,美國斯坦福大學航空航天工程系教授哈伯德曾經指出,政府每往宇航項目中投入 1 美元,就可以產生 7 到 8 美元的價值。隨著時間的推移,由這些科學技術轉化的經濟效益與社會影響,或許越來越難以衡量,但毫無疑問的是,登月是人類歷史上最偉大的技術成就,并在一定程度上改變了人類發展的軌跡。


最后

阿波羅計劃的意義,遠不止上述。如果你細心觀察世界的各個角落,會發現很多與之呼應的細節,在科技圈尤是如此。比如微信啟動頁的地球圖片,那張人類拍攝的第一張地球全景圖,就是在阿波羅 17 號執行任務時捕捉下的動人瞬間。還有喬布斯曾說被一本六七十年代的雜志影響了自己,那本名為《全球概覽》的雜志大量引用了阿波羅飛船拍攝的宇宙照片,第一期與最后一期封面同樣是阿波羅 17 號拍下的地球全景圖,后來,在 iPhone 默認壁紙選項中,也總有一張相似的地球全景照片。

2017 年極客公園創新大會演講臺上的 Buzz Aldrin〡極客公園

在著名動畫影片《玩具總動員》中也有阿波羅計劃的「遺產」,經典的巴斯光年(Buzz Lightyear)角色的創意取自阿波羅 11 號的宇航員 Buzz Aldrin,哦對了,當年登月時那枚著名的腳印就是他留下的,前年他也來到了極客公園創新大會的現場,與我們分享了他親歷的登月冒險與他眼中的未來太空。

超前的技術革新、全領域基礎科學的進步、以及令無數人振奮的精神勢能……如此等等,就是登月計劃給現在的我們帶來的變化與影響,相信在未來相當長的一段時間,「登月」帶給的力量仍將持續作用在我們每個人身上,借用巴斯光年的名言,愿我們一直向前,to infinity and beyond.


責任編輯:臥蟲

封面來源:站酷海洛

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