• 航天科技:星际探索的奇迹飞入日常生活

    来源: 中国数字科技馆
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      航空航天技术是一个国家科技水平和综合国力的重要体现,它的发展不仅推动了太空探索的进展,还促进了许多高新技术的进步,这些技术的应用已经深入到我们的日常生活中,对我们的衣食住行有了不小的改善。
      星际美食家:探索方便面的宇宙级美味秘方
      在吃方面,方便面是我们生活中很常见的食物,它吃起来简单方便,味道也不错,但方便面里不能光有面条,各种配料、调味品也是必不可少,其中就有脱水蔬菜包。我们都知道,普通蔬菜是很难保鲜的,还可能因为过季的原因吃不到当季蔬菜,但这些问题在脱水蔬菜面前都迎刃而解。这些看起来皱巴巴的小菜干,食用时只需将其泡进水里,稍等片刻即可食用,营养和风味均能被较好保留。
      脱水蔬菜其实起源于“阿波罗”登月航天计划中。美国航空航天局(NASA)为了让航天员在太空中也可以吃到蔬菜补充维生素,发明的冷冻脱水蔬菜技术。这种技术可以去除蔬菜中的大部分水分,同时保留营养成分,且重量大幅减轻,便于长期储存和携带。
    脱水蔬菜生产车间
    脱水蔬菜生产车间
      除了脱水蔬菜技术,方便面的制作过程中还涉及到其他一些航天科技。例如,高汤萃取技术、冻干技术和快速成型技术也来自航天领域,这些技术可以更好地锁住蔬菜与肉类的营养,让速食产品的健康属性更进一步,并且最大化复原食材的原本味道。
      守护天使:防护气囊如何成为老年人的安全盾牌
      说到衣服,衣服不仅是我们外在形象的装饰,更是我们身体的守护者。老年人随着年龄越来越大,身体机能越来越差,这样就容易发生摔倒,穿戴式智能防护气囊就是为了解决这一问题出现的。
      穿戴式智能防护气囊由航天技术转化而来,其研发过程涵盖了精密的电路布线、精心挑选的运动传感器、处理器芯片的精细编程,以及跌倒数据的采集、处理和算法验证。为了捕捉到跌倒动作的每一个细节,研制团队成员不惜在实验室内反复进行模拟跌倒测试,每日多达五六十次的跌倒,只为确保技术在实际应用中的准确性和可靠性。
      这款防护气囊,呈马甲式外形,重量仅约1千克。它能够实时监测并自动感应人体的动态,在检测到跌倒发生前的那一刻迅速充气,为主受力部位—髋部提供及时的缓冲保护。这种气囊的膨胀机制能有效吸收高达90%的撞击力,显著减少了跌倒造成的伤害风险。
      此外,这款气囊的充气模块设计为可替换,气袋也可重复使用,既经济又环保。如今,这一高科技产品已经走出实验室,进入市场,成为千家万户老年人日常生活中的安全伴侣。
      抗震英雄:橡胶隔震支座的建筑保护神力
      到了住方面,传统的抗震技术侧重于将建筑物的上部结构与地基紧密结合,用更粗的钢筋、更多的混凝土浇注,以增强整体的坚固性。实践证明,仅仅依靠增加材料的用量来提高建筑物的抗震能力,效果并不如预期那样理想。
    遭地震损毁的建筑
    遭地震损毁的建筑
      橡胶隔震支座的出现改善了这个问题,它的设计灵感来源于航空航天领域,特别是火箭发动机的柔性喷管技术。这种技术通过在建筑物的上部结构与地基之间增加隔震层,安装橡胶隔震支座,实现与地面的“软连接”。当地面发生地震时,隔震支座能够跟随地震波来回摆动,顶部稳稳地支撑着建筑物,从而有效降低建筑物上部结构的加速度反应,减少地震对建筑的破坏。通过这样的技术,可以把地震80%左右的能量抵消掉。
    橡胶隔震支座
    橡胶隔震支座
      此外,橡胶隔震支座还具有良好的耐久性和抗疲劳性能,设计寿命可达60~70年,有的甚至能够超过这一设计寿命。这种技术的安装施工并不复杂,适用于新建或已有的建筑物,因此在地震高烈度地区及地震灾后重建项目中得到了广泛应用。
      宝贝的舒适宇宙:婴儿尿不湿与航天科技
      新生儿也享受航天科技的福利,尿布湿作为婴儿的日常用品,它的出现与航天技术有着密切的联系。最初,尿不湿的发明是为了解决宇航员在太空中的排尿问题。在太空的失重环境中,传统的如厕方式无法使用,因此NASA的华人工程师唐鑫源在20世纪80年代利用高分子吸收体材料,发明了一种能吸水1400毫升的纸尿片,这种纸尿片可以迅速吸收宇航员的尿液并固定,防止泄漏。2003年我国航天英雄杨利伟进入太空时,身上就穿了这样的纸尿片。
      这种材料不仅吸水能力强,而且能够将水分保持在材料内部不回渗,因此它很快被应用到了民用产品中,演变成了今天我们所熟知的婴儿尿不湿。尿不湿的出现极大地方便了父母,减少了洗尿布的负担,并且为婴儿提供了更加干净舒适的环境。
    母亲正在给小孩换尿布
    母亲正在给小孩换尿布
      未来制造:搅拌摩擦焊接开启工业新纪元
      在工业方面,搅拌摩擦焊接是一种在航空航天领域发展起来的高效、环保的焊接技术。这项技术是英国焊接研究所于1991年发明的,它利用摩擦热和机械搅拌相结合的方式,通过旋转的焊接工具对材料进行加热和塑化,从而实现材料的连接,无需使用焊料或消耗品。
    搅拌摩擦焊
    搅拌摩擦焊
      这项技术的优势在于其焊接过程中材料不发生熔化,避免了传统熔焊接过程中可能出现的气孔、裂纹等缺陷,从而提高了焊接接头的质量和性能。此外,搅拌摩擦焊具有较低的热输入,可以减少焊接变形,提高生产效率。
      在通行方面,搅拌摩擦焊接技术的应用范围已经从航空航天领域扩展到轨道交通、船舶、汽车、电力电子等多个工业领域。在汽车工业中,搅拌摩擦焊接因其轻量化、高效、环保的特点被用于制造电动汽车部件,有助于提高燃油经济性和续航里程。
      未来,搅拌摩擦焊接技术有望进一步发展,通过机器人搅拌摩擦焊接技术的应用,实现更复杂结构件的自动化焊接,提高生产效率和焊接质量。同时,搅拌摩擦焊技术在新材料、新工艺的开发上也具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
      航空航天技术的发展对人民生活质量的提高做出了重大贡献,随着航天技术的不断进步和创新,相信未来会有越来越多的行业离不开航天技术,人类社会的可持续发展将会得到了强有力的支持。
     
    部分信息来源于光明网、新华网、人民网、科普中国等
     
    (科学性审核:李良,中国空间学会科普与教育委员会委员)
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