SciShow Space - 4 Awesome NASA Inventions You Use Every Day
IRW#16
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美國國家航空暨太空總署、衍伸科技（spin-off technology）、科技育成（incubation）、技術轉移（technology transfer）、藍天研究（blue skies research，基於應用的、與真實世界習習相關的科學基礎研究）、總體戰（total war）、總動員（mobilization, recruitment, logistics）、美蘇冷戰、宇宙兄弟、神秘博士／超時空博士（Doctor who）、蝙蝠比利、角動量守恆、牛頓第三定律、用心感覺、物理公式、意外發現（serendipity，這個字也可以解讀為「意料之外的小確幸」）、機會是留給準備好的人、光學、鏡片科技、防刮痕塗層、聚合物、發泡塑膠、記憶軟墊、防撞墊、太空枕頭
. 本篇標準放很寬，無論是NASA直接發明的，不小心發明移作他用的，或NASA協助完善最終加速其商品化的，甚至只是起到廣告作用的都算到NASA頭上。
. 例如《三個傻瓜》，美國高級太空筆 vs. 蘇聯低級鉛筆的故事......是都市傳說來著。
. 事實有更多轉折，也更有趣－－「太空筆」這種墨水匣有氮氣加壓的精緻鋼珠筆是由商人 Paul C. Fisher 獨立開發成功。有趣點在於NASA真的砸錢開發過，結果經費超支效果卻不理想就放棄了，還有一陣子得先用鉛筆湊合，後來發覺鉛筆斷裂的碎屑很危險，就轉而向 Fisher 的公司買太空鋼筆。
. 所以太空筆是上述最後一類故事，NASA 不是發明者，只是採用民間發明，因而達到宣傳效果。而且這一次 NASA 科學完敗給民間發明家XD）。故事還沒完，後來偉大的蘇聯也屈從於資產階級走狗的技術，乖乖買鋼筆了 ="= [en.wiki:Space_pen][en.wiki:writing_in_space]
. 根據前 NASA 特聘研究員，中央大學趙丰教授的說法，NASA 的經費人力，用在與載人太空任務無關的地方（例如衛星遙測）才是大宗中的大宗。
. NASA 也不是只在佛羅里達甘迺迪太空中心、或休士頓詹森太空人訓練中心，而是遍布美國全國。為什麼？因為比起載人太空任務，「剩下」的這些計畫、專案，就趙丰教授看來，實際上有用、精彩多了。
南波六太和日日人表示：
River Song 表示：
凱溫‧山形表示：
. 這個 「科學到民間」系列演講２－－太空裡的真真假假 與那些為什麼，真的是好影片，兩個小時非常值回票價！是講給社會民眾加小朋友聽的，絕對聽得懂。
電鑽與物理的「用心感覺」
. 所謂力矩反作用力 Torque reaction，是牛頓第三定律的轉動版。牛頓第三定律是，兩物體互相施力，必有「大小相等方向相反」。這裡不替大家複習背公式，而是要「用心感覺」。這過程有什麼東西守恆呢？答案是動量（momentum）。
. 想像你和相撲力士互推，因為牛頓第三定律，重物加速度小，輕物加速度大。也就是你被噴飛出去跟力氣大小不甚有關，反而跟他比你癡肥有更大關係，互推的力是相等的。然而，如果忽略摩擦力，假設說兩人是在冰上互推好了，則獲得的動量相加必然為零 ΔP1 + ΔP2 = 0。
. 極短證明，回想高中物理有個量叫做衝量（impulse），等於力乘以作用時間，又等於作用物的動量變化（因為J = F.t = (m.a).t = m.Δv = Δp），作用力與反作用力大小相等、方向相反、同時開始與消失，也就是兩力造成衝量總和是零，是故總動量變化是零。
. 總歸一句！牛頓第三定律的本質是「動量守恆」。而作用力等於反作用力的理由只是因為「不可能物體彼此推一推就有動量憑空生成，或者消滅」而已。喔喔~~~有感覺了？而更深的「感覺」是，物理定律彼此間必須相容（compatible），邏輯推論不會產生明顯矛盾，是其美感所在。
. 我離題了嗎？絕對沒有XD。電鑽啟動會猛的震動一下，沒拿好甚至好像要從手上扭出去，全是因為力矩（Torque，或譯扭矩）版本的牛頓第三定律－－作用力矩等於反作用力矩。而這次也不是套公式，而是因為感覺，本質上這是角動量守恆的必然結果。
. 拿在你手上的鑽子從靜止到高速旋轉，獲得一個角動量變化，但出來混遲早要還，物理保證，一定有一個相反的扭矩作用在你身上。鑽頭越笨重（轉動慣量）、角加速度越大則扭力越大。拿高速鑽子插進一顆石頭，鑽子對石頭施加力矩，石頭對鑽子施加反力矩，這個反力矩也會讓你拿不穩鑽子。如果你是太空人你會開始反向旋轉。
. 對於前一種反力矩，很簡單的解決方法是讓鑽子裡某個地方有某個東西，例如飛輪，以反方向旋轉，角動量與鑽頭相反。靜力矩=0 就像直升機的尾翼。後一種......可能是讓鑽頭過一會方向回轉？畢竟太空人大概不希望往石頭鑽下去，轉的卻是他們XD
. 話說小叮噹的竹蜻蜓應該有一個反方向的轉子，否則大雄一夥人全要暈死了。
參考連結：
耳溫槍的誕生
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20020086347.pdf
本集參考資料:
NASA官方版的各種技術移轉、衍生科技的目錄 http://spinoff.nasa.gov/Spinoff2008/tech_benefits.html / 全超詳盡版 / 英文專利頁面
英文維基百科條目
http://en.wikipedia.org/wiki/NASA_spin-off_technologies
很多清單：
NASA自己列舉的重要衍伸發明清單 [→ 根據20140619頁面]
. 所謂力矩反作用力 Torque reaction，是牛頓第三定律的轉動版。牛頓第三定律是，兩物體互相施力，必有「大小相等方向相反」。這裡不替大家複習背公式，而是要「用心感覺」。這過程有什麼東西守恆呢？答案是動量（momentum）。
. 想像你和相撲力士互推，因為牛頓第三定律，重物加速度小，輕物加速度大。也就是你被噴飛出去跟力氣大小不甚有關，反而跟他比你癡肥有更大關係，互推的力是相等的。然而，如果忽略摩擦力，假設說兩人是在冰上互推好了，則獲得的動量相加必然為零 ΔP1 + ΔP2 = 0。
. 極短證明，回想高中物理有個量叫做衝量（impulse），等於力乘以作用時間，又等於作用物的動量變化（因為J = F.t = (m.a).t = m.Δv = Δp），作用力與反作用力大小相等、方向相反、同時開始與消失，也就是兩力造成衝量總和是零，是故總動量變化是零。
. 總歸一句！牛頓第三定律的本質是「動量守恆」。而作用力等於反作用力的理由只是因為「不可能物體彼此推一推就有動量憑空生成，或者消滅」而已。喔喔~~~有感覺了？而更深的「感覺」是，物理定律彼此間必須相容（compatible），邏輯推論不會產生明顯矛盾，是其美感所在。
. 我離題了嗎？絕對沒有XD。電鑽啟動會猛的震動一下，沒拿好甚至好像要從手上扭出去，全是因為力矩（Torque，或譯扭矩）版本的牛頓第三定律－－作用力矩等於反作用力矩。而這次也不是套公式，而是因為感覺，本質上這是角動量守恆的必然結果。
. 拿在你手上的鑽子從靜止到高速旋轉，獲得一個角動量變化，但出來混遲早要還，物理保證，一定有一個相反的扭矩作用在你身上。鑽頭越笨重（轉動慣量）、角加速度越大則扭力越大。拿高速鑽子插進一顆石頭，鑽子對石頭施加力矩，石頭對鑽子施加反力矩，這個反力矩也會讓你拿不穩鑽子。如果你是太空人你會開始反向旋轉。
. 對於前一種反力矩，很簡單的解決方法是讓鑽子裡某個地方有某個東西，例如飛輪，以反方向旋轉，角動量與鑽頭相反。靜力矩=0 就像直升機的尾翼。後一種......可能是讓鑽頭過一會方向回轉？畢竟太空人大概不希望往石頭鑽下去，轉的卻是他們XD
參考連結：
耳溫槍的誕生
http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20020086347.pdf
本集參考資料:
NASA官方版的各種技術移轉、衍生科技的目錄 http://spinoff.nasa.gov/Spinoff2008/tech_benefits.html / 全超詳盡版 / 英文專利頁面
英文維基百科條目
http://en.wikipedia.org/wiki/NASA_spin-off_technologies
很多清單：
NASA自己列舉的重要衍伸發明清單 [→ 根據20140619頁面]
- LED
- 耳溫槍
- 客制化義肢
- 心室輔助器（VAD）：
這是裝置在左心室內代替心臟泵血的裝置，使心臟衰竭的人能撐稍久，增加等到心臟捐贈者的機會） - 飛機的防止管線結冰系統：
太空梭或客機在高空飛行非常冷，必須對飛機的燃料管線溫和的保溫，以防止結冰、阻塞、大災難。 - 水泥跑道刻紋排水防滑
- 超抗磨耐張輪胎（radial tire，固特異公司合作）
- 腐蝕性、危險性化合物、溫濕度、pH值光學偵測裝置（Intelligent Optical Systems合作）
- 影像增益強化技術（警探影集那個把模糊車牌弄清晰的東西）
- 地雷剷除：
這個有趣，NASA將生產過剩，處理很貴又會造成環境汙染的火箭固體燃料交給 Thiokol Propulsion 公司，該公司開發了一種地雷定位裝置，然後用火箭燃料燒穿地雷的觸發構造，毀掉卻不引爆它。 - 抗燒鋼筋：
911事件，大樓的倒塌的悲劇主因是客機的燃料引發大火，隨之高溫使大樓的鋼骨結構失去強度而致。眾所周知，太空梭機體在返回地球時會和大氣強烈摩擦而熊熊的燒起來數個小時，但是機體內的太空人卻神奇的完好如初，這是因為太空梭的複合包覆材料不只有絕熱功能，還會焦化並揮發把熱量自表面帶走。應用這原理，特殊材質包覆的鋼筋在大火時可以多撐四小時，增加人員逃生的機會。 - 消防員設備
各種意義上，消防員和太空人不是很像嗎？ - 記憶軟膠墊
- 嬰兒配方添加奶粉：呵護你家的小小太空人
- 無線手提式馬達工具：包括前述真空吸塵器和電鑽和園藝電剪刀
- 真空乾燥技術：
＜偵探伽利略＞湯川學最喜歡的即溶咖啡、以及奶粉等乾粉狀食品即得利於此技術。原理是水在真空會沸騰汽化，只要一直抽氣，或是把液體噴霧進巨大真空槽就能把水分去除。 - 各種太陽能相關專利：
太空不意外 - 汙染物處理與淨水技術
NASA不停射火箭其實造成非常大量的汙染，這方面的研發是其義務，是贖罪來著。 - 電腦軟體相關專利
- 電腦輔助設計（CAD）和材質結構分析（structure analysis）
- 可電腦遙控與定時排程，能自動保鮮／烹調的爐子
- 耐極端溫度的乾性潤滑劑：
太空的極端溫度下使用的潤滑劑不能是水、油、甚至蠟。而得改用主要含石墨、二硫化鉬、氮化硼、二硫化鎢、或鐵氟龍粉 [→] - 輻射劑量測定、結構弱點成像、非侵入性醫療探測裝置與其他
- 食物保存與安全
- 隱形牙套
- 防刮鏡片
- 無線遠距傳訊系統
- 煙霧偵測器
- 含銀活性碳水質過濾器
- 血管多卜勒超音波成像
- 人工電子耳
- 乳化奈米零價鐵（EZVI，不是某種健康食品，而是地下水有害化合物催化分解與吸附技術，為破壞環境贖罪）
- 全自動胰島素幫浦
- 消防用鋼鐵破壞剪（Lifeshear）
- 數位相機（CCD，光學耦合元件）
- 抗紫外線鏡片
- 各種電腦斷層成像的一些相關軟硬體技術
- 含塑料和金屬箔的貨品／食品真空隔絕包裝
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