问鼎app官方下载 华高莱斯：航天科技民用化——接地气的航天科技（下篇）

作者丨关婷婷

上一篇文章回顾（点击查看）

1.航空航天技术和农牧业

2、航天技术在公共安全领域的转化与应用

3. 航空航天技术与业务

在商业领域，航天技术转型的例子太多了。本文将主要介绍航天技术在“运动健康与旅行方式”中的两个有趣的贡献。

1）康复设备：航天科技帮助运动员快速康复

美国宇航局开发的加压空气室通过模拟太空重力来帮助宇航员保持力量和骨密度，经过逆向工程，可以制造出帮助运动员快速恢复的设备。

顶尖运动员需要顶尖技术来保护他们。作为顶尖技术之一，航天技术早已转化为体育技术。比如现在非常流行的气垫运动鞋的鞋底制作工艺，采用的是由航天技术改造而来的“中空吹塑”技术。

随着这种分层技术的普及，更多前沿的行业技术正被运用在更多顶级运动员身上。例如，顶级篮球运动员科比·布莱恩特就曾遭受左脚严重肌腱撕裂，在康复期间使用了它。一种仪器 - Alter-G 的反重力跑步机。 2013年，科比在Instagram上发布了一段自己使用反重力跑步机的视频，一个月前他从左脚踝跟腱撕裂中恢复过来。在反重力跑步机上跑步不必担心影响刚愈合的肌肉。受伤部位还可以锻炼跟腱，缩短重返赛场的时间。

Alter-G 反重力跑步机问鼎娱乐电子游戏，图片来源：维基百科@Ajglincher

反重力跑步机的专利气压差（DAP）技术源自NASA开发的最新技术。随着宇航员在零重力环境中度过更多的时间，他们的体重和骨密度会下降。美国宇航局工程师找到了一种解决方案，通过使用加压空气室来模拟重力，帮助宇航员在太空中保持力量和骨密度。

反重力跑步机的设计者意识到重力的相应降低会给人们带来显着的好处，因此他们对NASA的解决方案进行了逆向工程，并使用了反重力跑步机中使用的压差系统。 Alter-G的原理是利用气压平稳地抬起转轮。跑步者的下半身被固定在一个封闭的气室内，给人一种漂浮的感觉，膝盖和脚踝几乎感觉不到压力。一旦有人开始在上面跑步，Alter-G就会及时校准气压，这样即使是受伤的人也能通过跑步达到运动恢复的目的；肥胖者不必担心重物对膝盖的压力，甚至压力。骨折的发生；马拉松运动员可以训练速度和耐力，而不必担心高强度长距离带来的漫长恢复过程。

反重力跑步机可以提供高达80%的重力支撑，让使用者的下肢在更小的负荷下进行锻炼。它还有助于间接治疗患者的踝关节、膝关节和髋关节损伤。想象一下，你在这样的跑步机上，你的体重似乎凭空下降了20、40公斤甚至更多。悬浮在空中时，距地面的高度最多为30cm（包括跑步机到地面的高度）。同时，与类似原理的水中跑步相比，Alter-G跑步机的功能更多，可以达到更多的效果。速度/坡度可以调节，并且不会像水池那样占用太多面积。 NBA运动员一直都是最先尝试新训练装备的人，不少运动员都曾使用反重力跑步机进行训练和受伤期间的恢复。

Alter-G 反重力跑步机，图片来源：维基百科@Antigravitytreadmill

目前，世界各地许多机构都拥有反重力跑步机，包括职业运动队、大学体育项目、康复治疗机构和个人运动员，例如西雅图海鹰队、迈阿密热火队和美国奥林匹克训练中心。反重力跑步机也受到了运动员的强烈追捧，很多职业运动员都使用反重力跑步机进行理疗和训练。

2）出行方式：航天技术正在改变未来的出行方式

火星探测器底层算法应用于无人驾驶技术

航空航天技术在人们的日常出行中也发挥着非常重要的作用。说到出行领域的航天技术问鼎app官网下载安装，大家可能会想到卫星定位导航技术。是的，卫星导航极大地改变了人们的自驾出行方式，让自驾变得更轻松、更轻松，省去了识路、记路的麻烦。

但你知道吗？一项曾经应用于航空航天领域的技术如今正在加速发展，极有可能在不久的将来给人们的出行方式带来翻天覆地的变化。是的，那就是自动驾驶技术。准确地说，它是自动驾驶的底层算法——运动规划和决策——“自动驾驶汽车的大脑”，即在不确定、动态的环境下如何让自动驾驶汽车做出正确的判断和计划。例如，从A点到B点，总距离为100公里。如何确定远期、中期、近期计划？

过去十年无人车的应用主要在军事和航天领域，比如火星探测器。 NASA 的火星探测器在运动规划算法中使用了 D* Lite 算法的优化变体。最早研究无人驾驶汽车“运动规划与决策”的斯坦福大学教授塞巴斯蒂安·特龙（Sebastian Thrun）于2007年加入谷歌担任副总裁，并创立了Google X（谷歌研究院），领导无人驾驶汽车项目。自动驾驶领域的探索已进入谷歌时代。 2015年，谷歌的自动驾驶汽车在加州城市街道上进行测试，行驶了30万英里，没有发生重大事故，完全超越了保险公司定义的最安全驾驶员群体的平均驾驶记录。

对于火星探测器来说，运动规划算法面临两大问题：

第一：节约能源。节能主要是由于火星探测器的太阳能电池板功能相对较弱。只有当阳光垂直照射且偏差不超过十度以上时，火星探测器才有足够的动力前进。因此，不可能将所有的力量都放在CPU上来计算路径。这个算法一定是非常节能的。

NASA 火星漫游者，图片来源：commons.wikimedia@NASA/JPL-Calech/亚利桑那大学，Corby Waste

第二：操作一定要快。火星地面并不比城市道路好。如果流动站每次遇到一些情况，比如路上有坑洼、有石头的时候，都得停下来，完成计算后再继续前进，那么流动站的运行效率就太低了。为了解决这两个问题，运动规划算法也取得了长足的进步。

对于无人车来说，运动规划和决策的难点主要在于两点：

首先，计算量非常大，搜索空间呈指数级增长。

其次，不确定因素很多，整个运动规划和搜索结果必须随着信息的变化而不断变化。例如，在高速公路上，一辆自动驾驶汽车沿着车道行驶，突然发现一只鹿正在过马路。这时，如何在毫秒内对之前规划的路线和速度做出最安全的调整，将是一项非常艰巨且关键的技术。

这里用到的主要技术有：Incremental Search-Based Algorithm（基于增量搜索的算法）、Sampling Based Planning Algorithm（基于采样规划的算法）等。在运动规划领域，基于增量搜索的算法主要指算法如A*、D*、D* Lite、MT-D* Lite等。该算法是为了解决未知、不确定、动态环境的问题。如何从A点到达B点。从实现上来说问鼎app官网下载安装，就是用新的信息更新搜索空间，在更短的时间内维护不需要改变的信息和计划，只部分修改危及生命的计划和健康。基于采样规划的算法：简单地说，通过采样简化更复杂的操作，以加快搜索和操作的速度。然而，该算法的问题在于它会牺牲最优性。两种算法在不同的系统中都有应用。

无人驾驶汽车已经经历了多年的发展。从2004年DARPA（美国国防科学技术与工业委员会）举办首届无人驾驶汽车拉力赛推动无人驾驶汽车发展（没有团队完成挑战），到2015年谷歌自动驾驶约30万英里的道路测试汽车未发生重大事故。自动驾驶技术的底层算法在其中发挥了至关重要的作用。

谷歌自动驾驶汽车，图片来源：commons.wikimedia @Steve Jurvetson

4、娱乐：航天科技也可以很浪漫

用于探索和科学研究的立方体卫星用于运输人造流星雨的原材料

至于航天科技的娱乐性方面，我们都停留在科技馆里非常基础的展示，没有对航天科技有任何深入的体验。但现在航天技术可以实现这一点。一个有趣的例子是人造流星雨。日本初创公司 Ale 开发了人造流星技术。流星的数量和颜色将根据客户的需求推出。每颗流星售价为100万日元（约合人民币5.9万元）。整个项目预计耗资约3亿美元。

人造流星雨发射示意图，图片来源：star-ale.com

这个人造流星项目名为“Sky Canvas”，由创始人兼首席执行官 Lena Okajima 领导。该公司将利用一颗23英寸立方体卫星携带约300-400个豌豆大小的金属球到距澳大利亚约500公里的高度，然后在适当的时间将它们发射到地球。这些金属球将在大约 15 分钟内抵达日本广岛。当它们进入大气层时，会通过与空气的摩擦而燃烧，并像流星一样发出光芒。