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幫太空船寫程式的人:阿波羅計畫的工程師瑪格麗特・漢彌爾頓 ——《重返阿波羅》

PanSci_96
・2019/08/17 ・1229字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

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解決問題是她最喜歡的事情

瑪格麗特・漢彌爾頓(Margaret Hamilton) 開始寫電腦程式時,還沒有「軟體工程師」一詞。漢彌爾頓 1936 年出生於美國印第安納州,1958 年畢業於厄爾罕學院(Earlham College),兩年後獲得在麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)寫電腦程式的工作。

在 MIT,漢彌爾頓開啟了後來延續整個職業生涯的興趣:修正程式設計錯誤。在程式設計初萌芽的時代,她和同儕從實作中學習工程和故障排除,用充滿創意的方法面對自己的工作。有時候他們可以透過大型電腦製造出來的背景噪音,分辨自己的軟體是否順暢運作。

瑪格麗特・漢彌爾頓。圖/Wiki

1963 年,漢彌爾頓正準備進入布倫戴斯大學(Brandeis University)的研究所攻讀抽象數學的學位時,MIT 取得 NASA 的合約,為阿波羅太空船設計導引和導航電腦(AGC)。

漢彌爾頓不想錯過這個機會, 聯繫計畫辦公室,分別和兩名計畫主持人進行面談。兩位主持人都當場決定雇用她,她建議兩人應該丟銅板決定她要去誰的團隊工作。

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接下來幾年之內,漢彌爾頓成為 MIT 儀控實驗室(MIT Instrumentation Lab)軟體工程組(Software EngineeringDivision)的主持人,也是 AGC 背後的主要設計者之一。

為阿波羅導引電腦設計軟體時,漢彌爾頓和她的團隊必須創造新的軟體系統,以引導和控制阿波羅任務太空船前進月球。

「除了作為開路先鋒,別無選擇……找不到問題的答案時,我們只能創造答案。」

她後來回顧。

瑪格麗特・漢彌爾頓把她自己和麻省理工學院的工程師團隊為阿波羅任務的導引和導航軟體所寫的原始碼列表堆疊起來。圖/Wiki

團隊中充滿「天不怕地不怕的二十多歲年輕人」,他們有自由(也有壓力)來對付太空導航的挑戰。使用漢彌爾頓軟體的阿波羅計畫和太空實驗室(Skylab)計畫期間,從沒發生過嚴重故障。

然而漢彌爾頓的女兒蘿倫(Lauren)卻預示了一次最嚴重的錯誤。那時四歲的蘿倫在漢彌爾頓的辦公室玩著顯示器和鍵盤(DSKY),在模擬器的飛行途中,輸入了發射前使用的程式 P01,導致嚴重錯誤。

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漢彌爾頓因此建議加入一行程式碼,以避免這種情況發生。但 NASA 告訴她,沒有任何太空人會犯下這種錯誤。

在阿波羅 8 號任務時,吉姆・洛維爾意外刪除了指揮和服務艙的導航數據,導致與漢彌爾頓女兒所造成的相同狀況。幸好電腦的設計很穩健,漢彌爾頓和她的團隊才能夠找到方法,在幾小時內從地面修正問題, 見證任務圓滿完成。

漢米爾頓後來為 NASA 發展太空梭使用的軟體。她也成立了兩間公司,專門設計可靠的軟體,並因為她為阿波羅計畫做出的貢獻,在 2016 年獲頒美國總統自由勳章(Presidential Medal of Freedom)。

她一直是工作場域裡少數的女性之一,在締造阿波羅計畫的成功、幫助推動電腦在外太空的運算上,她都是一位卓越的人物。

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本文摘自 大石國際文化重返阿波羅

 

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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登月不只是登月: 阿波羅計畫的科學貢獻
htlee
・2019/11/09 ・1172字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

2019 年 7 月 20 日是人類登陸月球 50 週年,大部分的眼光都集中在人類在另一個星球留下腳印這件事,不過阿波羅計畫其實包括了許多科學實驗,讓我們對地球最近的鄰居,有更清楚、正確的認識。

阿波羅太空人在月球上不只是留下腳印而已,他們還對月球研究做了許多貢獻。影像來源NASA。

月球怎麼來的?

數千年來,月亮一直是墨人騷客創作的題材,不過我們對月球起源的了解,卻是最近一、兩百年的事。

1898 年喬治·達爾文(George Darwin)提出「分裂說」,他認為月球是地球愈轉愈快,地球受離心力的作用下分裂、甩出來的。分裂說提出後廣受歡迎,甚至被編入美國中學教科書裡。但是分裂說有一個缺點,它無法解釋為何地球會愈轉愈快,而且快到把一部分的物質甩出來。一般的情況下,天體的自轉速度不會有太大的變化,除非受到外力的影響。

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1950 年代時另一個月球起源的學說「撞擊說」被提出,這個理論認為地球早期受一顆火星般大的天體劇烈撞擊,撞擊後的物質從地球表面飛濺到地球軌道,這些地球軌道上的物質在重力作用下凝聚形成月球。

阿波羅太空人採集月球土壤和岩石,帶回地球後,科學家分析月球氧同位素比例,發現月球氧同位素比例和地球表面上一樣。這項證據支持撞擊說,因為劇烈撞擊會把撞擊天體和地球表面物質混合,這會讓月球和地球氧的同位素比例非常接近。撞擊說是目前最被科學家接受的月球形成學說。

我們與月的距離

月球是離我們最近的天體,即使如此,我們也不能用尺來量測月球與地球的距離。最精準的量測方法是用雷射,從地球上打一道雷射光到月球,雷射光被月球反射後再回到地球的接收站,只要量測雷射光從發射、反射到接受的時間,把這個時間的一半乘上光速,就可以得到準確的地月距離。

這個原理簡單的方法實際上並不簡單,因為月球表面的反射率不高,無法把地球發射的雷射光有效地反射回地球。這個方法要等到阿波羅太空人把反射鏡送上月球表面後才能真正運作。科學家長期量測地球與月球距離後,發現月球以每年 3.8 公分的速度遠離地球,這是地球和月球之間潮汐力相互作用的結果。

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阿波羅太空人在月球上留下的用來反射雷射光的儀器。影像來源:NASA。

月球上也有地震!?

阿波羅太空人攜帶一些科學儀器到月球,其中比較比較著名的是月震儀。月震儀和地球上的地震儀相似,只是月震儀用來量測月球上的地震。

月震儀除了量測月球的地震外,還可以用月震來研究月球內部的構造。科學家透過月震儀發現月球有一個核心,地殼和核心之間有地函。

太空人艾德林在月球上放置月震儀。影像來源:NASA。

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最近(2019年5月)科學家用舊有的阿波羅月震儀資料做新的分析,他們發現有一些月震發生在斷層附近,這個斷層可能是月球冷卻收縮的結果,這項結果顯示月球目前依舊有地殼活動的現象!

htlee
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屋頂上的天文學家-李昫岱,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作。著有《噢!原來如此 有趣的天文學》、《天文很有事》,翻譯多本國家地理書籍和特刊。 目前在國立中正大學教授「漫遊宇宙101個天體」和「星空探索」兩門通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻譯和傳授這本無字天書,期望透過淺顯易懂的方式介紹天文的美好!

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上了太空還是要挑嘴!太空人與他們的食物 ——《重返阿波羅》
PanSci_96
・2019/08/18 ・2069字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 424 ・四年級

太空人吃的食物其實很豐富

月球上的第一餐有培根條、桃子、甜餅乾、咖啡,和一種鳳梨葡萄柚飲料。尼爾・阿姆斯壯和巴茲・艾德林在月球表面著陸之後、開始第一次月球漫步之前,就在吃東西。艾德林也利用任務程序之間的短暫休息,進行他的聖餐禮。

技術人員為任務的登月部分準備了四份餐。第二餐比較豐盛,內容有燉牛肉、奶油雞湯、椰棗果乾蛋糕、葡萄潘趣飲料,以及柳橙汁。

時間:1969 年 製造者:惠而浦公司(Whirlpool Corporation)維生部門(Life Support Division) 來源:美國密西根州聖約瑟(St. Joseph) 材料:塑膠、魔鬼氈、紙、保藏食品 尺寸:乾燥包裝:10 × 8.9 × 19 公分; 濕包裝:15 × 16.5 × 3.2 公分;飲料: 38 × 8.9 × 1.3 公分

在美國太空飛行的最初幾年,連人類是否可以在太空中飲食都沒有人敢確定。約翰・葛倫在友誼 7 號飛行中的餐點包括蘋果醬包、麥芽乳錠, 以及牛肉蔬菜泥。這不是為了他肚子餓時準備的,而是要了解人體在微重力環境下能不能吞嚥和吸收食物。

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幸好沒有問題。葛倫開玩笑說,只要漂浮的麵包屑不至於無法控制,或許帶個火腿三明治還比較實際。

可以控制的食物都沒問題。圖/Giphy

幾年後,當約翰・楊和高斯・格里森在雙子星 3 號(Gemini 3)任務中偷偷帶著醃牛肉三明治時,媒體和美國國會要求 NASA 得更注意太空人在口袋裡攜帶什麼東西。雙子星計畫的正規餐點是要實驗食物的保存和還原, 而且要足夠可口,不至於讓太空人難以下嚥。但這種食物的設計要提供足夠的營養,且要能避免食物碎屑在太空艙中亂飄這類危險。

和水星計畫、雙子星計畫比起來,「咖啡很難喝,但至少是溫熱的,又是熟悉的味道,讓我隱約想起地球上的早晨。」麥可・柯林斯,阿波羅11號指揮艙駕駛

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圖/NASA JSC Features

阿波羅任務的食物計畫帶來很大的進步和多樣性。最重要的進展,或許是能夠在太空船中使用熱水。太空人可以用一種水槍,讓密封塑膠包裝中的乾燥食物復水,再以湯匙或包裝上附的吸管來食用。這種新方法的確比較接近地球上的進食方式。

太空人的客製化菜單

飛行菜單的規劃都曾仔細徵詢太空人的意見。每位太空人要對菜單進行評估,從 NASA 的營養指南中挑選菜色。典型的每日餐飲包含 2500 到 2800 大卡的熱量、1 公克鈣、半公克磷,以及約 100 公克蛋白質。

約翰・楊在阿波羅16號任務中進行月球漫步時戴在袖口的檢核表。一名工程師在上面畫了太空人對太空裝內的食物條的反應, 那是給太空人在月球漫步時當零食吃的長條狀高密度食物。

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為了在任務期間保有一些變化,餐點內容以四天為一個循環。餐點包裝上標示著 A、B、C,分別代表早餐、午餐和晚餐。上面也有不同顏色的魔鬼氈,用來標示哪一份餐屬於哪一名太空人:紅色是指揮官,白色是指揮艙駕駛,藍色是登月艙駕駛。

食品技師為阿波羅 11 號任務的菜單增加了幾樣東西:糖果棒和果凍; 火腿罐頭、雞肉罐頭和鮪魚沙拉;切達起司抹醬;法蘭克福香腸。他們也引入一種「配膳系統」,讓太空人依據喜好和胃口選擇自己的食物,例如甜點可以選擇香蕉布丁、白脫糖布丁或蘋果醬,還有多種口味的糖果。還有飲料、早餐食品,以及燉雞肉和慢烤牛肉等主菜。

圖/Wiki

太空人即將飛行之前,在前往發射臺的路上,每個人會把三明治、培根肉塊和一個可復水飲料放入太空衣的一個口袋中,預防他們在任務的最初八小時中肚子餓。

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在太空中,食物不自覺會吃的少

許多太空食物沒被吃掉,而在任務之後回到地球,加入史密森尼學會將近 500 件太空食品的收藏中,告訴我們太空人在任務期間的餐飲偏好。escortcity.ch geneve escorte annonces

「剩下的很多是速食早餐。」史密森尼學會的策展人珍妮佛・萊維塞爾(Jennifer Levasseur) 評估這些收藏時,提出她的觀察,「我覺得這些太空人可能是那種一早起來只喝咖啡的人。」收藏中數量較少的食品,或許也是比較可能被吃掉的食品, 代表太空人最喜歡吃的東西:熱狗、義大利麵和肉丸,以及開胃鮮蝦。

阿波羅17號任務中,尤金・塞爾南(Eugene Cernan) 在微重力環境中吃甜點。濕軟有黏性的食品用湯匙吃起來並不困難。

一般而言,太空人在太空中傾向吃得比在家裡少。阿波羅 12 號和 13 號任務的太空人在任務期間只吃掉分配食物的 30% 到 40%,但並不是因為他們失去胃口。

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無重力環境導致身體裡的液體循環比較平均,這讓太空人的味覺變得較遲鈍,也因而口味較重的食物比較受到歡迎。再者,糞便存放設備使用起來並不方便,如果能減少使用需求,也不是壞事。

所以,雖然從阿波羅太空船看到的景色或許既壯麗又特殊,但根據太空人的看法,上面的咖啡並沒有特別好喝。

本文摘自 大石國際文化重返阿波羅

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