往沸水锅里扔上一把干菜叶，不一会菜叶就舒展开来，蔬菜香味渐渐从锅里飘出来。这个神奇的过程，可能你已经重复了数十遍，它就是方便面里的干菜叶，也是太空食品脱水菜。

太空技术对消费产品的改造还在继续，衣食住行到处都是太空技术的身影。早在 1976 年，NASA（美国宇航局）就推出了技术转让计划，商业机构乃至普通人都有机会利用太空技术推出消费品。

那么，2021年，NASA悄悄做了哪些大事？最近，NASA 更是发布了一份 2021 年度改造报告，详细描述了过去一年来基于太空技术改造的各种产品，这些黑科技，真的能让人喊出 Amazing。

那么，2021年，NASA悄悄做了哪些大事？

正因如此，随着美国宇航局2021年的结束，该机构内外的人们都在庆祝，这很容易成为自上世纪六七十年代的黄金时代以来太空领域最成功的一年之一。在上世纪六七十年代，美国宇航局有时似乎除了成功之外几乎什么都没做。媒体并不总是吹捧所有最值得关注的成就——至少部分是因为，埃隆·马斯克、杰夫·贝佐斯和理查德·布兰森的亿万富翁男孩俱乐部已经在2021年取得了他们自己卓著的太空成绩，但NASA的成就依然无与伦比。

詹姆斯·韦伯太空望远镜

不用担心我们熟悉的10秒倒计时。美国东部时间12月25日早上7点20分，搭载詹姆斯·韦伯太空望远镜的阿丽亚娜五号火箭引擎点火升空，这是25年努力和不少于100亿美元的研发和建设成本的顶点。但如果韦伯像宣传的那样奏效，宇宙的回报将比地面的花费高出几个数量级。

该望远镜的主镜是一个复杂的18段黄金和铍六边形的组合，直径6.5米(21.3英尺)，相比之下，哈勃太空望远镜的更小的2.4米(7.9英尺)的单片圆形设计。这种新方法是由于韦伯将要做的非常不同的工作所需要的。哈勃望远镜看到的是紫外线和可见波长，而韦伯望远镜被设计成可以看到红外线。

这是一件非常重要的事情，因为红外线是宇宙最深处最古老的信号流向我们的波长。信号源距离越远，光线到达地球的时间就越长，所以我们看到的图像不是今天的恒星或其他形状，而是很久以前的样子。哈勃望远镜可以看到134亿年以前的景象，也就是宇宙大爆炸后的4亿年。韦伯将能够看到另外2亿年前的景象，那时第一批恒星正在闪烁，第一批星系正在形成。这是一扇通向宇宙历史的大门，而这扇门一直对我们关闭着。圣诞节那天，NASA把它踢开了。

“毅力号火星车”和“匠心号火星直升机”

在火星上着陆一直是航天局面临的最艰巨的挑战之一，在火星任务的漫长历史中，充满了擦肩而过、严重坠毁和一系列失败。但在2021年2月18日，当“毅力”号漫游者带着无人机大小的“匠心”直升机降落在Jezero陨石坑时，美国宇航局大获成功。很久以前，Jezero火山口是Jezero湖，充满了水，由一条流入的河流提供水源。正因如此，它被视为寻找远古甚至现存生命迹象的最佳地点。

到目前为止，“毅力”号已经行驶了2.83公里(1.76英里)——考虑到指令必须以缓慢而艰苦的方式预先编写并装入探测器的记忆中，在它能够移动一英寸之前——钻探岩石，调查地质构造，收集土壤样本，这些钛管将在未来的任务中被带回地球。

与此同时，“匠心号”直升机刚刚完成了它的第17次飞行——远远超过了最初计划的5次飞行，它原本只是为了证明飞机可以在另一个星球上飞行。到目前为止，这架小型直升机已经在空中飞行了30分钟48秒，总共飞行了3.5公里(2.2英里)，飞行高度高达12米(40英尺)，速度高达16公里/小时(10英里/小时)。

不知道匠心号会持续多久，至于毅力号呢?好吧，想想2012年。就在那时，“毅力”号的姐妹探测器“好奇号”在火星盖尔陨坑着陆。在超过3300个火星日(相当于地球上的十年)之后，“好奇号”仍在嘎嚓嘎嚓地运转。毅力，如果一切按计划进行，同样可以做到。

小行星防御系统

好莱坞这一季的《别抬头》(Don 't Look Up)大获成功，这部电影讲述的是一颗彗星在毁灭地球的过程中，地球上的故事。这部电影在黑暗中苦笑,众多没什么趣味的天体确实存在的事实,我们生活在一个射击场的太阳系,和很多可以终结我们的致命武器同存就如6500万年前灭绝恐龙一样。

2021年11月21日，美国宇航局开始着手处理此事，发射了小行星防御系统(DART)航天器，看看是否有可能在小行星或彗星到达地球之前使其偏离轨道。宇宙飞船的目标是小行星didymos，它对地球没有威胁，这是一块780米(2559英尺)高的岩石，从地球轨道外到火星轨道外围绕太阳旋转。Didymos本身被一个名为Dimorphos的160米(525英尺)的小卫星所环绕。当DART到达Didymos系统时，它会故意撞向Dimorphos，然后天文学家会测量小卫星轨道变化的速度和方向。如果这次任务显著地改变了Dimorphos的路径，它将代表着对未来强大的行星防御系统的第一次关键考验。这一天不会来得太晚，问问恐龙就知道了。

露西之旅

不是每个小行星都希望地球毁灭。事实上，大多数是无害的，有些是无价的——40亿年前创造太阳系的原始物质的残留品。靠近这些岩石，你就能及时打开一个地质之门。在这些宇宙遗迹中，最有趣的是木星的特洛伊小行星，这两群岩石——其中一群在木星绕太阳的轨道之前，另一群在木星轨道之后——它们是构成外行星的基石的远古时间遗迹。

特洛伊小行星总共约有4800颗，2021年10月16日，NASA发射宇宙飞船名叫露西(在原始南方古猿化石代表人类最古老的祖先之一),探索他们的之间的主要卫星群和小卫星之一Jupiter-marking最大数量的对象独立侦查，一个绕太阳运行的宇宙飞船。

露西的任务将是漫长而曲折的，需要12年才能完成。当宇宙飞船绕太阳运行时，它会周期性地飞越地球，以获得引力帮助轨道修正，从而使它首先飞向最前面的一群卫星，然后再飞向后面的那群卫星。这颗重达1810公斤的航天器配备了一套仪器，可以研究这些小行星的多种特征，包括它们的表面地质、颜色和化学成分、密度和内部结构，以及可能围绕主要质量的任何环或小卫星。如果岩石里有秘密，露西应该会发现。

超级火箭准备起飞

当美国国家航空航天局(NASA)最新、最大的月球火箭计划首次发布时，《怪物史莱克2》(Shrek 2)荣登票房榜首，埃米纳姆(Eminem)荣登排行榜榜首，而第一部iPhone问世还需要三年时间。那是在2004年初，当时的总统乔治·w·布什宣布计划建造一个21世纪版的土星五号月球火箭——被称为战神五号，将在2014年让美国人重返月球。这是一个令人兴奋的计划，但就像NASA起起落落重返月球表面的其他计划一样，这也是一个注定要失败的计划。2010年，时任美国总统的奥巴马(Barack Obama)以成本超支和错过最后期限为由，取消了这枚火箭。但是，在国会的压力下，战神5号以一个新名字——太空发射系统(SLS)——复活了，它将在2016年进行首次飞行。

那一年过去了，就像后来承诺的目标一样。但现在，SLS终于准备升空了。今年，这枚高98米(322英尺)的火箭终于在肯尼迪航天中心的飞行器装配大楼(Vehicle Assembly Building)进行了堆叠和组装，为3月份的首次无人飞行测试做准备。航天飞机的推进系统使用经过验证的传统硬件，包括四个航天飞机主引擎和两个航天飞机时代的固体火箭助推器。当六个引擎全部点燃时，它们将产生惊人的400万公斤(880万磅)的推力，轻松超过土星5号的340万公斤(750万磅)，使SLS成为有史以来发射的最强大的火箭。如果一切按计划进行，被称为“阿尔特弥斯1号”(Artemis 1)的第一个任务将进行一次绕月球远侧的无人飞行;阿尔特弥斯2号也将以同样的姿态飞行，但这次将搭载宇航员，它将在2024年紧随其后。“阿耳特弥斯3号”最早将于2025年登陆月球。经过17年的制作和规划，SLS终于迎来了它的时刻。

2021 年，NASA 又整出了哪些黑科技？

脱水菜便于储存和保鲜的特性，让航天员身处太空也能享受美味，但这也意味着需要一次一次运送资源到空间站补给，为此 NASA 提出了太空种植的议题。从 上世纪 80 年代起，NASA 就计划建立模拟生长实验室，旨在封闭环境中种植植物或农作物，同时尽可能地回收和再利用水、空气、养分等，使其自成一体，就像它必须在太空或另一个星球上一样。

起初，模拟实验室采用了垂直堆叠构造的模式，保证水源充足以及让灯光模拟的太阳光能尽可能地覆盖到每一株植物，空气在植物之间充分流动，带走多余的热量。

NASA 的研究推动了相关技术的发展，甚至于催生了一个新的行业——受控环境农业（CEA），即将植物科学与环境控制技术相结合。

农业公司 Plenty 就采用了 NASA 的「营养膜技术」，在垂直堆叠的浅水渠中种植幼苗，水以及植物需要的营养成分在水道里循环，降低整个种植系统需要的资源。在 NASA 的基础上，Plenty 致力于推动 CEA 技术的发展，如今它们的新室内垂直农业循环系统仅需 2 英亩农田就能产出传统农业 720 亩的作物产量，且耗水量仅为传统农业种植模式的 2%。

几乎没有重量的保温材料

离不开被窝，少不了暖炉，御寒保暖是大多数人冬季生活的第一要务，而 NASA 和材料公司 Aspen Aerogels 就致力于解决这一问题。保暖，主流方式之一就是避免热传导，避免热量流失， NASA 保存低温火箭燃料也是一样，为此它们一直在寻找上佳的绝缘材料。

气凝胶曾被视作是最佳选择，几乎不受热、几乎没有重量，但同时也太脆弱了，无法在日常产品中使用， Aspen Aerogels 提出了一个新的办法，将气凝胶融入柔性绝缘毯中。

NASA 的支持下， Aspen Aerogels 最终开发出了一种新工艺，在绝缘纤维上涂上气凝胶，以截留空气，同时阻止热传导。

此后气凝胶材料和工艺不断进步，Aspen Aerogels 也成为了史上最成功的 NASA 衍生产品公司之一，它与全球多个品牌合作，推出了各种各样的产品，尤其是各种防寒户外产品。服装公司 SITKA Gear 就在 2021 年推出了基于改进版气凝胶工艺的户外产品 Kelvin Aerolite 30 睡袋，这款产品几乎是失重的，95% 是空气，具备羽绒服般的保暖性能。

太空笔

无论是电影《三傻大闹宝莱坞》，还是各种民间故事中，太空笔都是一个具备传奇性的产品，耗费上百万美元研发、在太空中不如便宜的铅笔、仅仅是为了太空而生？围绕太空笔有着太多的故事，有真有假，这次 NASA 在报告中正式回应了这些传闻，最初航天员们使用的太空笔其实来自于 Fisher 公司。

Fisher 公司创始人 Paul Fisher 因常见的圆珠笔不好用，漏墨、墨水凝固写不出字等，为此他研发了一个密封墨盒技术，通过加压氮气，推动活塞固定墨水。当然，这时密封墨盒技术才刚刚研发，仍然会有漏墨的问题，Fisher 就暂时将其搁置下来，直到 NASA 找到 Fisher，请他造能在无重力环境下的书写太空笔。

最终，Fisher 改造了密封墨盒技术，在墨水中加入了树脂，使其固化，只有笔尖与圆珠摩擦，也就是书写时才能让墨水硬化，这才有了初代太空笔 Fisher AG7。NASA 表示 AG7 并未耗费纳税人数百万美元研发，而且由于其出色的稳定性，深受石油、飞机等行业人士喜爱，Fisher 也成为了全球最知名笔类品牌之一。至于不在太空使用铅笔，是因为它的稳定性不够好，会出现折断等问题，在太空舱这种精密系统中使用，容易引发问题。

NASA 研发的诸多太空技术，也能应用到日常生活中，但从技术到各种实用的产品仍然有一段不小的距离，Plenty、Fisher 等民营公司，往往在设计应用方面更灵活，能推动技术在更多领域应用。NASA 发布的报告中，除了许多已经改造成各种产品的太空技术，还有部分已经过实测验证，但未经商用的「明日衍生」技术。

用心跳解锁手机

指纹解锁、虹膜解锁、面容解锁，这些基于生物信息解锁手机甚至支付的技术，你可能都已经见识过或使用过了，NASA 研制了一种新的识别技术——基于心跳。

由于心肌可以发出电信号，而内在传导系统则会将这部分电信号传导至整个心脏，心跳识别技术正是基于心脏电信号的峰值幅度、间隔时间等数据识别人体信息，进而解锁手机等电子产品。心跳识别技术的优点在于，不仅要满足生物信息数据准确，具备唯一性，同时要求受检人的身体活性。该技术可应用于身份验证、司法检测、金融等领域当中。

基于NASA技术的应急信标在2021年挽救了330条生命

2021年，NASA的技术在国际卫星辅助搜索和救援工作Cospas-Sarsat的美国网络区域拯救了330条生命。自Cospas-Sarsat项目成立以来，NASA已经向其提供了技术专长，在全球范围内协助救援了超过48000人。

购买市面上406兆赫频率Cospas-Sarsat信标的用户可以免费使用该网络，该网络提供准确和可靠的紧急定位服务。当用户激活这些信标时，他们通过卫星仪器向地面站发送信号，地面站可以计算出他们的位置。然后，该网络向第一反应者发出警报，告知他们紧急情况的位置和性质。

信标有三种类型。个人定位信标（PLB）供徒步旅行者和其他探险者使用；紧急位置指示无线电信标（EPIRB）为海上使用而设计；紧急定位发射器（ELT）用于航空。2021年，PLB实施救援106次，EPIRBS为195次，ELT也有29次。

将二氧化碳转化为燃料

中学生物书中，详细介绍了植物的光合作用，吸收二氧化碳，输出氧气，如今 NASA 也研发出了一种作用相似的技术。它由金属氧化物薄膜组成的光电电池组成，和紫外线、可见光红外线部分、以及廉价二氧化钛复合材料等，共同形成复合反应。

这种复合反应可以捕获工业生产过程中的二氧化碳，将其转化为甲烷等有用的燃料，该技术使用的材料相对廉价，能够集成式地快速安装。

自动愈合的金属

金属剐蹭在我们日常生活中其实很常见，手机、汽车，每次刮伤都可能是一笔不小的花费，而在飞行过程中，金属零件老坏同样是飞机失事的主要原因之一。为此，NASA 特别研制出了一种新的金属基复合材料 (MMC)，它可以修复金属使用老化而产生的裂纹。

MMC 复合金属由记忆合金增强材料以及低熔点材料组成，加热时这些成分会将裂纹部分重新融合到一起。当然，自动愈合技术并不完美，仍然可能会出现修复区域强度降低等问题，根据 NASA 完成的金属拉伸和长期使用测试实验，MMC 复合金属的实际愈合率可达 91%。这还只是 NASA 技术转让计划的一小部分，据 Fast Company 报道，每年 NASA 中的科学家和工程师要研发 1600 件到 1800 件新设备，软件更是高达 5500 种之多。

但过去 20 年以来，NASA 的技术转让计划仅向 220 家公司授权，除了要交付 5000 至 10000 美元的技术授权费用，公司还需要证明有能力利用好技术。NASA 授权技术和 220 家公司一起，覆盖了人们的衣食住行，从手机镜头传感器、运动服、到工业外骨骼设备，一应俱全。

太空技术应用到消费领域几乎已经成为了全球共识，我国航天科技集团八院利用航天科技的积累打造出国内首款低成本防撞雷达，帮助测量周边物体位置，并将其应用到自动驾驶领域当中，相关技术仍在继续发展。

探索太空，不仅是探索地域边界，更是探索你我生活的新边界。

本文来源：爱范儿，环宇惊奇，cnBeta