美国航空航天局（NASA）有着无数高冷的尖端科技，并且通过其技术转移计划挖掘出在航空航天之外的商用价值，培育了大批新兴企业。这对我国推进技术成果转化很有借鉴意义。我们将结合NASA的spinoff2017报告，分民生领域和工业领域两期，进行介绍。

　　自1958年正式成立以来， NASA的新技术和新产品就一直在改善着人们的日常生活。

　　在健康医疗方面，从温度调节面料到牙科成像传感器，为宇航员设计的衣物和传感器演变成保护生命、提高医疗诊断水平的新产品。

　　在公共安全领域，每天NASA都在应对极端环境的挑战——真空、太空中的大幅温度波动、重返地球大气层时的炙热、火箭发射时的爆炸等，为此创造的各种工具在地面上也被应用于汽车碰撞试验的高速摄像机、实施安全监控的振动传感器等。

　　在生活消费领域，手机摄像头、滑雪护目镜、助听器充电电池等诸如此类的太空技术频繁出现在您的家庭和每天使用的产品中。

　　基于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的图像传感器最早应用于牙科X光机，源于NASA捕捉各种图像的需求。20世纪90年代初，喷气推进实验室（JPL）工程师Eric Fossum着手开发一款基于CMOS技术的高效图像传感器。CMOS由微电子晶体管组成，在感光单元内部由预处理电路直接将传感产生的光电信号放大转化为电信号，他称之为有源像素传感器。

　　为了开发这款传感器，JPL与多家企业签署了技术合作协议，包括来自纽约长岛的牙科器件制造商Schick Technologies，他们盼望能使用CMOS成像系统降低牙科x光设备对电噪音的敏感性，提高诊断的准确性。1995年，Fossum和同事创立Photobit公司，拥有了CMOS成像的独家授权，而Schick公司则获得了CMOS牙科成像设备的独家授权。Schick公司现已被德国西诺德牙科设备有限公司（Sirona Dental Systems）收购，并在产品的尺寸、速度、内存、质量，以及大规模低成本制造方面，发展迅猛。如今，使用CMOS牙科成像传感器仍需西诺德公司的技术授权。

　　20世纪60～70年代，BillElkins曾与来自NASA艾姆斯研究中心和美国空军的工程师们一起研制宇航员的液体冷却服。他们设计了一组薄板，包含许多由小管连接的液体通道，还开发了一个头盔冷却系统。

　　Elkins后来与多家企业合作开发新产品，包括来自伊利诺伊州的Welkins公司。该企业具有多种冷却技术，大多数都用在防止心脏病发作或中风后的脑损伤、提高运动表现、治疗脑震荡，以及帮助工人解决沉重的防护装备内过热的问题，例如橄榄球运动员佩戴的头盔和拆弹人员穿的防护服等。

　　20世纪80年代，NASA研究了一种在宇航服里面进行热量管理的方法，即使用相变材料。像饮料中的冰块一样，这些材料在从固态到液态的相变过程中不断吸收热量，遇到更冷的温度，它们就会释放热量，重新冻结。重点是找到比较合适的相变材料，能比水容纳更多的热量，热量转移更快，能在让人感到舒适的温度里发生相变，且必须无毒、不易燃烧。

　　1987年，约翰逊航天中心授予Triangle公司一份“小企业创新研究(SBIR)”合同，尝试对这类材料来应用，将其容纳于微小的胶囊内，代替航天服内的热交换器。1988年，该公司尝试将这些材料与合成纤维相结合，制造宇航员的绝缘手套。近期，来自旧金山的Embrace Innovations公司将其商业化，产品线包括各种各样不同型号的婴儿襁褓、睡袋、衍缝被等，织物中的相变材料能够在暖和时吸收热量，寒冷时释放热量，帮助宝宝保持最佳体温。

　　“猎户座”飞船于2014年12月首次试飞，为了监控着陆，约翰逊航天中心的工程师们需要一个小巧、轻便、高分辨率、低功耗，能与高速拍摄同步存储数据的摄像机，并能经受发射、太空环境、重返大气层及海中降落等种种严酷环境。他们与承包商洛克希德·马丁公司（Lockheed Martin）一起找到了来自加州的IDT公司，其生产的专业摄像机大多数都用在工业界和科学界，如碰撞试验。IDT公司开发的相机轻便小巧、坚固、抗辐射、防水，能在毫秒级时间内快速调整曝光，并能以10～12GB/秒的速度备份数据，简直令人难以置信。

　　IDT公司为NASA开发了高速固态存储器。在碰撞试验或军事武器测试中，相机的存储器也很重要。例如，将IDT公司速度最高的相机安装在汽车和碰撞设备上，每毫秒数据都被即时地永久地储存下来。当军事测试过于危险而让人无法靠近时，还能用其任务模式对数据记录进行预编程。

　　冰是飞机面临的常见危险，在空中，冰会覆盖在机翼和引擎上构成极大威胁。多年来，NASA始终致力于消除这个隐患。不同于动辄花费数十万美元的地基结冰遥感系统（NIRSS），2000年代初，NASA提出了一种新的数据收集方式，一款轻便的廉价传感器，可随气象气球送入云层。来自蒙大拿州的Anasphere公司与NASA格伦研究中心合作，设计了一款振弦传感器。冰聚积时，它能检测到弦的震动改变，为科学家提供信息——天空中到底潜藏着多少液态过冷水。利用这种廉价的轻型传感器，NASA开发了一套地面系统，为遭遇危险结冰条件的飞机提供预警。

　　Anasphere公司还将其出售给美国能源部和GRAW公司（德国无线电探空仪中国子公司）等其它客户，进军中国市场。GRAW公司期望将其出售给农民，当出现危害农作物的近地结冰条件，如有冷雾聚积时，传感器就会响起警报。

　　全世界有超过十亿人缺乏清洁的饮用水。同样，太空中的每一滴水对宇航员都无比珍贵。最近，美国宇航员Scott Kelly在国际空间站生活了一年，NASA开发的专门技术收集点滴水分，包括汗液和尿液，转化为饮用水。过滤，是唯一的处理方法。并不是所有的过滤器都安全有效:许多廉价的虹吸装置可去除污垢和污染物，但对更危险的渗透物束手无策，尤其是病毒。许多细菌和单细胞生物也能通过过滤器，而被这些微生物感染的过滤器甚至会带来二次污染。

　　Tom Smokoff是来自犹他州的纯水技术公司（Water Pure Technologies）创始人，他希望能建立低成本水过滤系统，快速高效地为整个村庄提供用水。他发现，为约翰逊航天中心开发的纳米陶瓷过滤器，能迅速消除超过99.9%的细菌和病毒。从一家特许生产商那里买下这款过滤器后，他们建造的便携式多级过滤系统可直接打包带至水源地使用，由电池或手摇曲柄提供动力。如Water ResQ紫外系统，只需一个12伏的电池供电，经过包括纳米陶瓷过滤器在内的四层过滤，每小时可生产174加仑安全饮用水。其出售的移动式手动过滤系统，甚至能伞降至森林火灾现场，满足消防员的饮水需求。

　　继牙科X光机之后，手机和数码相机也普遍的使用了CMOS有源像素传感器。20世纪60年代，JPL工程师Eugene Lally就提出了有关数码摄影的构想。20世界80年代末，基于电荷耦合器件（CCD）的传感器使高质量数码摄影成为可能。随后，JPL工程师Eric Fossum相信能利用CMOS技术开发出更加轻便、快速、高效的新型成像器。每个CMOS像素都是一个小放大器，对自身信号进行读取，比之CCD将所有信号转移至同一个放大器，降低了电压需求，解决了电荷转移效率的问题。经Fossum创新改造，新的CMOS传感器降低了工作噪声，并将时间和控制管理系统、模拟数字转换器和信号处理器等几乎所有电子元件整合在一张芯片上，诞生出更加紧凑、可靠、廉价的“芯片上的相机”。手机内置摄像机的小型化、节能型需求推动了CMOS图像传感器的大规模批量生产，技术与制造工艺的进步在减少相关成本的同时提高了质量。

　　来自加州的GoPro公司就利用CMOS开发出了运动相机，用户都能够将其装置在杆、冲浪板，甚至自己身上，高保真记录每个冒险瞬间。CMOS技术主宰了整个数码成像行业，截至2015年，包括汽车、监控和医疗行业在内，市场总额已达近100亿美元。

　　所有人类肉眼可见的颜色中，对蓝色和绿色尤为敏感。当红色等外围色调与之同时出现时，就被减弱识别度，该现象被称为“中心荷载敏感度”（center-loading sensitivity），某些情况下，会干扰目标发现、距离估算等视觉判断。1990年代，NASA艾姆斯研究中心的资深科学家LenHaslim开发了一种屏蔽蓝光和绿光的光学滤波器，能将绿色变成黑色或灰色，使其他色彩脱颖而出，让我们更容易发现森林中的伪装物和那些濒临死亡的植物。经空气分子散射的蓝光会在山坡上营造出一种特别的朦胧视野，将NASA的光学滤波技术用于滑雪护目镜，能将此种环境下的视敏度和深度知觉平均提升12～15%。

　　后来，Haslim的技术成果被商业化了。NASTEK公司与来自科罗拉多州的Optic Nerve公司合作，开发了一系列滑雪护目镜产品，可过滤95%的蓝光，让专业运动员、业余滑雪者和滑雪巡逻队在山坡上也能拥有清晰的视野。

　　NASA花了很多精力开发银锌充电电池，是因为与其他电池相比，银锌电池的功率/重量比更高。道格拉斯飞行器公司的Astropower实验室是NASA格伦研究中心的合作伙伴，经他们共同努力开发的“无机-有机”电池隔板，不仅解决了银锌电池电极易于溶解腐蚀、导电率低等问题，电池的耐久性和制造工艺都取得重大进展，逐步降低了生产成本。

　　在此基础上，来自加州卡的ZPower公司经过数年后续研发，最终推出了一款可以改装到大多数现有助听器的银锌充电电池，也是首款只需要充电一次就能持续工作超过一整天的助听器电池。

　　近年来，随着3D打印机的广泛传播和精密度的提高，NASA正在探索使用3D打印技术为深入太空的长期载人航天任务提供帮助。在地面上完成设计和测试，在太空中，只需接收设计文件，就能直接打印所需设备或是那些无法发射至太空的物体。2014年，来自马歇尔太空飞行中心和太空制造（Made In Space）3D打印公司的工程师团队建造了第一台可在零重力环境中工作的3D打印机，并成功地在国际空间站进行了测试。

　　一个由约翰逊航天中心前雇员组成的团队在德克萨斯州创立了re:3D公司，制造销售的低成本大型3D打印机，体积比普通台式打印机大30倍，客户遍布全球，甚至包括NASA。他们从始至终坚持自己的发展使命，每出售100台打印机就捐赠一台，为那些生活在贫穷的地方，没有超市，无法网购的人们提供帮助。

　　在主动与强制两种因素的推动下，NASA的航天技术成果转让已形成了长效机制和固定运行模式，变成全球上运行最好、效益最突出的高技术成果转化机制。

　　在航天技术向民用转化的工作中，美国国家航空航天局（NASA）走在世界的前列。这不只是因NASA有大量技术能转让，也不单单是因为这个机构每年都向民间转移上百项技术，更是因为NASA赋予航天技术转让很高的优先级，与载人航天、星际探索具有同样的地位，建立了长效机制。

　　2007年，美国国土安全部提出，希望能研制一种微型传感器系统，用来探测光线、气体、化合物、温度和运动等信息，用于反恐。NASA阿姆斯中心科学家Jing Li （从照片上看是一位华裔女性），长期从事外星大气分析工作，拥有探测多种气体和化合物的传感器技术。

　　为了满足国土安全部的需求，李静考虑了这样的技术方案：用一个设备来吸入空气，用智能电话来作为显示设备。为此，李静吸纳了通用系统公司的总裁乔治-于（中国移民，毕业于佐治亚理工学院），由他开发手机界面。李静特别指出，传感器不要和手机集成在一起，而应当是独立的，通过蓝牙与手机通信。这样无论传感器还是手机的升级换代都不可能影响到彼此。

　　传感器研制中，采用了各类商用器件，包括红外计数器、分光计、运动敏感器和条形码读码器。作为这项技术的商业化承担者，乔治-于则开发了一个称为NODE平台的设备，它只有拇指粗细，可以容纳各种传感器和通信接口。

　　2012年，NODE平台开始销售，2014年推出了第二代NODE+，无论安卓还是苹果手机都可以兼容。设备的基本配制可以检测二氧化碳、一氧化碳、氧化氮等气体，还可以探测光照、室温、湿度和气压等数据。NODE+的价格并不贵，传感器基座售价149美元，各类传感头的售价在数十美元至249美元不等。

　　NODE+的应用已经超出了国土安全部所希望的反恐范围，进入了很多民生领域，例如油漆企业能用选配色度敏感器来检测产品质量，食品厂可以用它来检测加工温度。汽车修理工可以用它来检查发动机。公司还举办了国际招标赛，鼓励人们拿出新的探测和应用方案，设置了16500美元的奖金。

　　李静依然在和乔治-于合作，引入纳米管等新的传感器技术，直接集成到苹果手机上。李静希望能尽早推出更便宜的消费级产品，让更多人用得上。

　　上述案例只是NASA航天技术转移的最新成果之一，我们大家可以发现一个问题：NASA的火星探测正在进行，载人火星探测还没有实施。但前期技术成果已经开始向民用转化了。实际上，李静的研究方向是纳米技术化学成分敏感器，用途之一就是载人航天器内部的生命保障系统，例如正在研制的CEV。NODE+所采用的这项技术，只是纳米技术化学成分敏感器的阶段性成果，未来用于载人航天飞行器的敏感器，体积、重量、功耗会更小。

　　李静的成果，是通过NASA的“技术转让计划”机制实现民用化的。NASA自行创立过一个叫做“Spinoff”机制，一般翻译为“技术转让计划”。“Spinoff”这个词有多种含义，与航天技术民用相关的两个词义是“派生产品”或者“分拆”。笔者曾经与一位金融业界人士讨论过相关词义，他更加倾向于使用“分拆”这个词义，指母公司分拆出一个子公司，从事与母公司不同的业务。

　　NASA能够执行“技术转让计划”，也不仅仅是发布一些文件就可以实现的。需要一系列开放性的政策配套，包括用人机制。我们还是以李静为例，她在进入NASA之前，在硅谷的企业中从事电子鼻研制。在美国，科研人员在政府研究机构、企业、高校之间自由流动，是司空见惯的。这种流动带来了知识的扩散和思想的碰撞，也带来了开放的气氛。

　　NASA成立后不久，美国参议院就要求NASA建立一个用航天技术服务于民生的长效机制。从1964年起，NASA建立了“技术转让计划”。从1973年开始，NASA每年都出版一份《技术应用计划报告》，从1976年开始，这份报告改名为《Spinoff》，每年出版一期。迄今为止，已经有超过2000项技术成功转移到民用领域。

　　“技术转让计划”在NASA的10个主要研究基地都设有办公室，企业在NASA网站上寻找到感兴趣的技术之后，就可以直接用电话或电子邮件联系相关办公室的负责人。NASA按照有关法规审查申请人的资质，做出是否向其转让技术的决定。如果申请获得通过，NASA按照既有格式签署授权书后，就可以开展合作研究了。NASA还会为申请人提供第一阶段的启动资金。

　　在“技术转让计划”之外，NASA还在美国的联邦SBIR/STTR机制下向中小企业转移技术。

　　SBIR/STTR的含义分别是“小企业创新研究计划”和“小企业技术转让计划”。在NASA机构中，SBIR/STTR的运行机制与“技术转让计划”大同小异。在NASA的实际运行中，这两个机制是由同一个办公室负责的。区别在于，“技术转让计划”属于NASA自己，而SBIR/STTR要受到联邦政府的监督和管理，参与SBIR/STTR的除了NASA，还有国防部、能源部、卫生部、国家海洋和大气管理局等多个机构。在NASA航天技术民用的实际运行中，SBIR/STTR的受重视程度低于“技术转让计划”，但也取得了很好的社会经济效益。

　　2012年，NASA出版了一份报告，讨论SBIR/STTR的经济效益。其中指出，在2012年，NASA在SBIR/STTR机制下共拨款1.5848亿美元支持中小企业接收NASA的技术。所转让的技术和投入的资金共创造了3784个工作岗位，这些岗位总共创造了6.3153亿美元的产值，提供了2.5725亿美元的薪酬，为美国联邦政府和地方政府新增了7223万美元的税收。

　　不难发现这些新增岗位的年薪将近6.8万美元，在美国在职人员平均年薪4.3万美元左右的背景下，航天技术民用为美国人提供了宝贵的中高收入工作机会。

　　NASA长期从事航天技术转移，有着道德和利益两方面的考虑，并且受到美国联邦法律的要求和推动。

　　从道德角度说，NASA为自己制定的座右铭是：“我们努力奔向新的高度，为人类福祉而发现未知”，NASA把自己的工作定位在“回答一些基本问题，宇宙里有什么？我们如何抵达哪里？我们会发现什么？我们能从宇宙里学到什么，在抵达宇宙的过程中能学到什么？怎么样才可以让地球上的生活更美好？”显然，改善民生也是NASA的目标之一。

　　从利益角度说，美国政府的每个部门都需要向议会解释自己对经济社会持续健康发展的意义，这样才可以得到拨款。而无论是众议院和参议院这样的联邦议会，还是各州、各市的地方议会，其议员都格外的重视选民和选票。因此一家政府机构如果能在促进就业方面起到及其重要的作用，就能得到选民的支持，进而得到议员和议会的支持，对本机构争取预算乃至机构存废有着重要的意义。

　　从法律上说，无论NASA组织法还是SBIR/STTR法，都强制性地要求NASA在预算中编入技术转让内容，支持中小企业利用NASA科研成果创业。

　　在主动与强制两种因素的推动下，NASA的航天技术成果转让已形成了长效机制和固定运行模式，变成全球上运行最好、效益最突出的高技术成果转化机制。

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