2003年2月1日，美國佛羅裏達州卡納維拉爾角
，晴空萬裏。聚集在美國國家航空航天局（NASA）航天中心的人們急切地等待著哥倫比亞號航天飛機的歸來。按計劃，哥倫比亞號將於9時16分著陸。然而，哥倫比亞號再也沒有出現在等待的人們的視野裏。距著陸還有16分鍾，哥倫比亞號在亞利桑那州上空解體……

　　我(wo)們(men)難(nan)忘(wang)人(ren)類(lei)為(wei)探(tan)索(suo)和(he)認(ren)識(shi)太(tai)空(kong)而(er)付(fu)出(chu)的(de)犧(xi)牲(sheng)。然(ran)而(er)，這(zhe)種(zhong)以(yi)生(sheng)命(ming)和(he)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)為(wei)代(dai)價(jia)的(de)付(fu)出(chu)是(shi)很(hen)難(nan)讓(rang)人(ren)承(cheng)受(shou)的(de)。航(hang)空(kong)航(hang)天(tian)飛(fei)行(xing)安(an)全(quan)的(de)需(xu)求(qiu)促(cu)進(jin)了(le)智(zhi)能(neng)蒙(meng)皮(pi)（Smart Skin）等技術的發展。

NASA納米技術路線圖

　　逝去的航天飛機

　　由於技術原因而在兩年內13次推遲發射的哥倫比亞號航天飛機
，最終於2003年1月16日
，在卡納維拉爾角航天發射中心發射升空
，開始執行它的第28次太空任務。

　　fashejieduan，hangtianfeijigexitonggongzuozhengchang。raner，zhutuiranliaoxiangwaifudebaowenpaomocailiao
，yinshourepengzhangcongranliaoxiangshangdaliangtuoluo
，qizhongyikuaishoutixiangdaxiaodepaomocailiaogaosuzhuangjidaohangtianfeijidezuoyi。zhuangjiguochengbeijiankongluxiangjilubingchuandaokongzhizhongxin。youyuhangtianfeijizaizhongfandaqicengshi，sudugaoda1.7萬千米/小時，在與空氣劇烈摩擦中
，航天飛機表麵會產生1500℃的高溫，為保護機身免受高溫造成的損傷，航天飛機周身貼了2~3萬塊可以耐受1650℃高溫的陶瓷絕熱片。

　　專zhuan家jia們men從cong錄lu像xiang上shang無wu法fa判pan斷duan究jiu竟jing是shi僅jin損sun傷shang了le陶tao瓷ci絕jue熱re片pian還hai是shi擊ji穿chuan陶tao瓷ci片pian進jin而er傷shang及ji翼yi板ban，而er宇yu航hang員yuan們men從cong駕jia駛shi艙cang根gen本ben無wu法fa看kan到dao兩liang翼yi，加jia之zhi來lai自zi航hang天tian飛fei機ji的de遙yao測ce信xin號hao也ye都dou正zheng常chang。鑒jian於yu以yi往wang泡pao沫mo材cai料liao的de脫tuo落luo已yi是shi家jia常chang便bian飯fan，於yu是shi，地di麵mian專zhuan家jia根gen據ju經jing驗yan得de出chu沒mei有you傷shang及ji翼yi板ban、不影響此次任務的結論。

　　2月1日，哥倫比亞號在太空逗留了16天之後踏上歸途。8時49分，哥倫比亞號開始減速。8時52分
，儀器顯示，左翼靠近起落架地區
，溫度比右翼高出8～15℃
，而且溫差還在繼續拉大。在航天員報告飛行正常後
，控製中心的專家認為可能是溫度傳感器出現故障。8時56分，溫差加大到33℃。1分(fen)鍾(zhong)後(hou)，左(zuo)翼(yi)的(de)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)失(shi)去(qu)聯(lian)係(xi)，而(er)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)伺(si)服(fu)係(xi)統(tong)傳(chuan)來(lai)的(de)數(shu)據(ju)表(biao)明(ming)
，航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)不(bu)斷(duan)向(xiang)左(zuo)側(ce)傾(qing)斜(xie)，又(you)持(chi)續(xu)地(di)被(bei)自(zi)動(dong)駕(jia)駛(shi)係(xi)統(tong)所(suo)修(xiu)正(zheng)。8時59fen，kongzhizhongxindezhuanjiamengandaobumiao

，quelianxibushanggelunbiyahao，hangtianfeijiyudaqijuliemocachanshengdedenglizitijianghangtianfeijijinmidibaoweizhu，zhongduanlehangtianfeijiyudimianzhijiansuoyoudewuxiandianlianxi……

　　哥倫比亞號啟示錄

　　一年半之後
，NASA公布了調查結果：一塊重達0.75千qian克ke的de泡pao沫mo材cai料liao高gao速su撞zhuang擊ji航hang天tian飛fei機ji左zuo翼yi前qian緣yuan的de熱re保bao護hu係xi統tong並bing形xing成cheng裂lie隙xi。航hang天tian飛fei機ji重zhong返fan大da氣qi層ceng後hou，超chao高gao溫wen氣qi體ti從cong裂lie隙xi處chu進jin入ru機ji體ti
，最zui終zhong造zao成cheng航hang天tian飛fei機ji解jie體ti。

　　之後
，NASA製定了新的標準
，規定脫落的泡沫材料最大重量不得超過14.17克（0.5盎司）
，以yi避bi免mian泡pao沫mo材cai料liao在zai發fa射she階jie段duan脫tuo落luo後hou損sun傷shang航hang天tian飛fei機ji的de熱re保bao護hu層ceng。但dan是shi

，在zai充chong滿man太tai空kong垃la圾ji的de太tai空kong遨ao遊you
，航hang天tian器qi依yi然ran有you被bei太tai空kong垃la圾ji擊ji中zhong的de可ke能neng。

　　通常

，外來物對航天飛機撞擊造成的損害有三種：一是擊中要害直接造成航天飛機被摧毀；二是撞擊產生的形變影響到航天飛機的氣動性能，進而在重返大氣層後造成航天飛機飛行姿態的失控；三是遭遇到與哥倫比亞號相同情況。

　　因此
，如何確定航天飛機熱保護係統是否受到損傷以及損失的程度，就成為安全飛行的重要問題。

　　NASA航天飛機設計師Scott Hubbard事後分析道，哥倫比亞號是美國建造的首架航天飛機，它是基於上世紀70年代的技術水平建造
，並於1981年4月12日(ri)進(jin)行(xing)首(shou)飛(fei)。哥(ge)倫(lun)比(bi)亞(ya)號(hao)上(shang)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)很(hen)古(gu)老(lao)
，性(xing)能(neng)跟(gen)現(xian)在(zai)的(de)筆(bi)記(ji)本(ben)電(dian)腦(nao)差(cha)不(bu)多(duo)，不(bu)要(yao)說(shuo)機(ji)翼(yi)上(shang)的(de)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)沒(mei)有(you)聯(lian)機(ji)
，就(jiu)算(suan)是(shi)聯(lian)機(ji)了(le)，計(ji)算(suan)機(ji)也(ye)無(wu)法(fa)實(shi)時(shi)處(chu)理(li)大(da)量(liang)數(shu)據(ju)。

　　事shi實shi上shang，即ji便bian是shi計ji算suan機ji性xing能neng足zu夠gou強qiang大da，而er且qie機ji翼yi內nei嵌qian的de溫wen度du傳chuan感gan器qi的de信xin號hao也ye傳chuan送song到dao中zhong央yang計ji算suan機ji係xi統tong中zhong
，慘can劇ju依yi舊jiu不bu可ke避bi免mian。因yin為wei航hang天tian飛fei機ji處chu在zai太tai空kong
，空kong氣qi極ji端duan稀xi薄bo，損sun傷shang部bu位wei的de溫wen度du不bu會hui產chan生sheng變bian化hua
，飛fei行xing姿zi態tai也ye不bu會hui受shou到dao影ying響xiang。而er航hang天tian飛fei機ji重zhong返fan大da氣qi層ceng後hou

，當dang溫wen度du傳chuan感gan器qi測ce出chu溫wen度du變bian化hua時shi
，已yi經jing為wei時shi過guo晚wan。因yin為wei航hang天tian飛fei機ji的de降jiang落luo程cheng序xu是shi單dan向xiang的de，一yi旦dan啟qi動dong就jiu不bu可ke逆ni轉zhuan。即ji便bian是shi可ke以yi逆ni轉zhuan，航hang天tian飛fei機ji上shang儲chu備bei的de燃ran料liao也ye不bu足zu以yi使shi航hang天tian飛fei機ji重zhong新xin獲huo得de2.84萬千米/小時的第一宇宙速度以擺脫地心的引力，而且，航天飛機上儲存的氧氣僅有5天的富裕量，時間上很難滿足NASA組織另一次救援發射的需求。

　　從(cong)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)角(jiao)度(du)看(kan)
，哥(ge)倫(lun)比(bi)亞(ya)號(hao)的(de)失(shi)事(shi)是(shi)一(yi)係(xi)列(lie)因(yin)素(su)造(zao)成(cheng)的(de)。技(ji)術(shu)上(shang)最(zui)大(da)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)沒(mei)有(you)及(ji)時(shi)對(dui)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)上(shang)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)。具(ju)體(ti)到(dao)傳(chuan)感(gan)層(ceng)麵(mian)，首(shou)先(xian)是(shi)沒(mei)有(you)合(he)適(shi)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)在(zai)撞(zhuang)擊(ji)的(de)第(di)一(yi)時(shi)間(jian)對(dui)損(sun)傷(shang)信(xin)息(xi)進(jin)行(xing)判(pan)斷(duan)；二(er)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)未(wei)能(neng)與(yu)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)上(shang)的(de)中(zhong)央(yang)計(ji)算(suan)機(ji)係(xi)統(tong)聯(lian)網(wang)。在(zai)傳(chuan)輸(shu)層(ceng)麵(mian)，在(zai)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)重(zhong)返(fan)大(da)氣(qi)層(ceng)時(shi)產(chan)生(sheng)具(ju)有(you)強(qiang)烈(lie)屏(ping)蔽(bi)作(zuo)用(yong)的(de)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)時(shi)，應(ying)將(jiang)傳(chuan)輸(shu)鏈(lian)路(lu)實(shi)時(shi)地(di)縮(suo)短(duan)至(zhi)航(hang)天(tian)飛(fei)機(ji)內(nei)——將信號送至機內計算機中，以保障航天飛機能夠實時而連續地處理來自傳感器的數據；而在後台處理上
，應該由控製中心中央計算機提供決策支持，而不是靠以往的經驗行事。

　　哥ge倫lun比bi亞ya號hao給gei我wo們men帶dai來lai的de啟qi發fa是shi，在zai物wu聯lian網wang應ying用yong過guo程cheng中zhong，必bi須xu具ju備bei充chong分fen的de行xing業ye知zhi識shi和he經jing驗yan
，要yao充chong分fen考kao慮lv到dao應ying用yong的de需xu求qiu和he所suo處chu的de環huan境jing，而er且qie
，除chu了le考kao慮lv正zheng常chang使shi用yong時shi的de功gong能neng外wai，更geng要yao注zhu重zhong故gu障zhang期qi的de應ying急ji響xiang應ying。傳chuan感gan器qi網wang絡luo的de高gao端duan應ying用yong

　　ruguonengxiangfangshengxuenayang
，ranghangtianfeijirebaohucengjuyoushengwupifudegongneng，name，beizhuangjideweizhihesunshangdechengdujiukeyizaidiyishijianqueding

，zhejiushizhinengmengpijishu。

　　雖(sui)然(ran)廣(guang)義(yi)上(shang)說(shuo)智(zhi)能(neng)蒙(meng)皮(pi)也(ye)屬(shu)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)，但(dan)智(zhi)能(neng)蒙(meng)皮(pi)與(yu)當(dang)下(xia)流(liu)行(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)還(hai)是(shi)有(you)很(hen)大(da)的(de)區(qu)別(bie)的(de)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)智(zhi)能(neng)蒙(meng)皮(pi)應(ying)用(yong)在(zai)宇(yu)航(hang)時(shi)，須(xu)要(yao)監(jian)測(ce)振(zhen)動(dong)、壓強、張力
、電(dian)磁(ci)波(bo)等(deng)多(duo)種(zhong)物(wu)理(li)量(liang)
，而(er)且(qie)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)要(yao)被(bei)嵌(qian)入(ru)到(dao)陶(tao)瓷(ci)片(pian)中(zhong)，你(ni)既(ji)要(yao)考(kao)慮(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)尺(chi)寸(cun)

，又(you)要(yao)考(kao)慮(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)與(yu)陶(tao)瓷(ci)片(pian)的(de)膨(peng)脹(zhang)係(xi)數(shu)問(wen)題(ti)，還(hai)要(yao)考(kao)慮(lv)到(dao)在(zai)1000多度的超高溫下傳感器能夠正常工作。

　　智能蒙皮更多地應用於航天器、飛行器上
，通過嵌入光纖、壓電陶瓷、有機薄膜以及電阻絲、半導體等傳感器來探測多種物理量。其中光纖傳感器扮演著重要的角色，它可以監測溫度、聲
、光、磁、壓力
、加速度
、核輻射、x射線等物理量的變化，具有測量精度高、頻率響應高、抗(kang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)性(xing)強(qiang)等(deng)特(te)點(dian)
，而(er)且(qie)體(ti)積(ji)小(xiao)，重(zhong)量(liang)輕(qing)，耐(nai)高(gao)溫(wen)，耐(nai)腐(fu)蝕(shi)，防(fang)潮(chao)，易(yi)於(yu)與(yu)基(ji)體(ti)結(jie)構(gou)集(ji)成(cheng)。即(ji)便(bian)是(shi)耐(nai)高(gao)溫(wen)性(xing)能(neng)突(tu)出(chu)
，普(pu)通(tong)的(de)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)難(nan)以(yi)勝(sheng)任(ren)航(hang)天(tian)器(qi)外(wai)表(biao)麵(mian)1500℃的工作環境，而藍寶石光纖傳感器則可輕鬆承擔，其溫度測量上限可到1800℃。

　　智能蒙皮不僅能夠實時監測多種物理量，而且還可以對航天飛機陶瓷片等蒙皮進行全生命周期的監測，防患於未然。

　　除chu了le被bei動dong監jian測ce外wai，智zhi能neng蒙meng皮pi技ji術shu還hai可ke以yi用yong於yu主zhu動dong監jian測ce。美mei國guo空kong軍jun正zheng在zai研yan究jiu把ba相xiang控kong陣zhen天tian線xian放fang到dao飛fei機ji蒙meng皮pi中zhong

，以yi安an裝zhuang更geng多duo的de天tian線xian單dan元yuan。這zhe樣yang不bu僅jin可ke以yi加jia大da高gao探tan測ce距ju離li
，而er且qie由you於yu天tian線xian單dan元yuan遍bian布bu機ji身shen而er不bu在zai局ju限xian機ji頭tou
，從cong而er消xiao除chu了le雷lei達da探tan測ce盲mang區qu。

　　智能蒙皮的獨特優勢引發了多國研究機構和軍方的重視，如NASA的納米計劃
，共分三個相互關聯的主題：一是納米電子學與計算
，其重點在分子電子學與光電子學、計算架構和裝配；二是傳感器
，其重點為生命探測、乘務組健康與安全
、航天器健康；三是結構材料，其重點放在複合材料、多功能材料以及材料的自愈。

　　明確而清晰的發展路線圖

，從應用和係統的角度出發
，研究中注重各主題之間的關聯，注重基礎性關鍵技術的研發
，這些既是NASA納米計劃的特點，也是我們發展物聯網應該借鑒的。