编者按：美国《大众科学》（Popular Science）每年都会评选全球最佳科技创新大奖，这一评选已经坚持了30余年。其选择趋势从以前的优秀技术成果，已经转向那些会引领未来的科研创新。今年获奖名单分为几个类别：医疗、电子产品、汽车、个人护理、航空航天、工程设计、娱乐、家居、安全、体育和户外活动，有哪些产品和技术上榜，一起来看看吧。本文来自编译。
增强现实、人工智能和自主权是2021年空中和太空领域的一些技术关键词。人工智能算法正帮助飞机以更有效的方式飞行，虚拟敌人正在训练飞行中的飞行员，而自动无人驾驶飞行器在侦察前方的天空。太空中，美国国家航空航天局的一个探测器将航行到地球轨道之外。这可能看起来都是华而不实的未来主义的东西，但有一个赢家代表了给予飞机乘客的一个小小的但很有用的福利——在美联航的一些航班上，现在可以使用无线耳机连接到椅背娱乐系统了。
大奖得主：更智能的飞行计划系统
Alaska Airlines
以任何两个机场之间的飞行为例，航空公司的调度员有一个关键作用：他们事先决定飞机沿途要飞的路线，在起飞前向联邦航空局提交飞行计划。这些地面工作人员必须考虑天气、限制性军事空域等变量。通常情况下，他们只是采用一个预先存在的方案。现在，阿拉斯加航空公司的调度员们有了一个人工智能助手。该软件由初创公司Airspace Intelligence创建，可以建议城市间的定制路线，然后调度员可以选择接受或不接受。这些建议带来了效率的提升，阿拉斯加航空公司表示，自从他们开始使用该系统以来，有超过28000个航班的路线得到了优化，估计节省了1550万磅的燃料，从而减少了24490吨的二氧化碳排放。这些航班往往会提前几分钟降落，不仅如此，航空公司还能更准确地知道飞机何时真正着陆。同时，乘客们有望花更少的时间在机场转悠和等待航班抵达。
一个巨大的可重复使用的火箭系统
SpaceX
SpaceX将其未来押在一个非常大的飞行器上。约165英尺高的不锈钢星际飞船旨在到达地球轨道、月球、甚至火星，然后通过垂直着陆完整地返回地球。未来，这艘完全可重复使用的飞船甚至可以在不到一小时的时间内运送人员和货物横跨地球。埃隆·马斯克的科幻梦想实现得很慢——最初的几次试飞以壮观的爆炸火球结束。但在5月，一艘 “星际飞船”原型机终于成功着陆，展示了一个复杂的 “腹翻”动作，包括从数英里高的天空中水平自由落体，然后飞船在发射台上方摆正。此后的几个月里，该公司开始制造巨大的助推火箭，为可能成为世界上最强大和最经济的发射系统的第一次轨道测试做准备。
天空中的蓝牙连接
United
通过椅背娱乐系统观看《冰雪奇缘2》时插上耳机已经成为过去。现在不是了，从去年夏天开始，任何一架美联航737 MAX 8飞机上的乘客都可以用自己的耳机（AirPods或其他耳机）通过蓝牙连接到椅背上的松下娱乐系统。
战斗机飞行员的增强现实训练
Red 6
军事飞行员通常要么在地面上的模拟器中，要么在天空中的真实飞机中进行训练，但一家名为Red 6的公司的新技术融合了这两种理念。战斗机飞行员在现实中飞行时可以戴上带有机载战术增强现实系统（ATARS）的头盔，在他们的面罩上看到虚拟的对手或空中的友军。这创造了一个更真实的场景，而不是简单地在飞机的雷达上模拟虚构的飞机的存在。战斗机飞行员可以在空中进行模拟的多机演习训练。这项技术还避免了让多架真实飞机升空的成本和后勤上的复杂性。Red 6公司正在为美国空军改装一架带有ATARS的T-38训练机，下一步可能会对F-16进行同样的改装。
真正以太阳能为动力的太空探索
NASA
为了在太空中航行，探测器需要发射推进器，并在其身后喷出一串热气。但NASA工程师为7月发射而准备的鞋盒大小的近地小行星（NEA）侦察器，将穿越数千万英里，几乎完全由阳光推动前进。该航天器的校车大小的太阳帆是由一种坚韧的、类似于Saran-wrap的塑料制成的，探测器离开我们的星球时可以捕捉到太阳光。这项技术建立在以前的低地球轨道原型示范上，如LightSail 2。在两年的时间里，NEA Scout将把它的速度调整为5000英里/小时或以上，这足以与一颗小行星的速度相匹配。它可以绘制小行星的大部分表面，弄清小行星是由什么构成的，并确定它是否是人类探索的一个好目标。这项技术成本约为3000万美元，大约是一个更大的、需要燃料的发射任务的十分之一。
用“月尘”制作的砖块
Redwire
如果人类有朝一日在月球上建造住宅，那么月球建筑的秘密可能在于三块灰色的、手掌大小的砖块，它们简陋的外观掩盖了其非凡的根源。这些砖块来自国际空间站上的一台3D打印机，该打印机在地球上空约250英里处的近零重力下将它们挤压出来。它们主要是由模拟月尘或 “风化层”制成的，其中包括硅和氧化铝等化合物。宇航员在打印机上安装了定制的附件，使设备能够熔化风化层，而不是通常的塑料，这是在太空中进行的第一次3D打印。研究人员希望该机器的超大版本有朝一日能真正将月球尘土变成必要的基础设施，如月球道路和着陆点。
机器人僚机的大脑
General Atomics
损失一架由人工智能驾驶的无人机，要比损失一架F-35战机和里面的驾驶员代价小得多，这就是为什么空军对未来的设想包括类似战斗机的无人机与传统飞机合作。这些机器人飞机可以在有飞行员的飞机之前飞行，以发回情报或在危险地区进行军事打击。空军的Skyborg计划不想将智能与任何特定的硬件结合起来，因此它正在开发自主核心系统，或ACS，以驾驶不同型号的无人机。该系统已经被用于驾驶一家名为Kratos的公司的无人机，以及多架通用原子公司的MQ-20复仇者无人机。
一个安全摧毁卫星的计划
Astroscale
今天，有3000多颗“死亡”的卫星正环绕着地球。为应对这一日益严峻的挑战而成立的Astroscale公司，展示了一种方法，当卫星的服役时间到了，就把它们拖住，拉到大气层中以可控的方式烧毁。3月，它发射了ELSA-d航天器，该航天器的特点是有一个磁环，可以扣在任何其他配备有匹配组件的卫星上；8月，它释放了一个近40磅的盒子，并在试运行中捕获了盒子。接下来，任务控制人员将赋予ELSA-d一项更为艰巨的任务：使用传感器半自动地追赶并抓住同一个盒子，而盒子正在失控地旋转。如果成功，该飞行器将为能够处理重达1750磅的兼容卫星的更大模型铺平道路。
一架为战斗机加油的无人机
Boeing
海军的一架F/A-18 “超级大黄蜂”战斗机在空中需要更多的燃料时，需要另一架 “超级大黄蜂”战斗做这项工作。但这些喷气机是为了战斗而设计的，而不是为空中加油。现在MQ-25 “黄貂鱼”来了，在2021年的测试中，这架51英尺长的无人机已经为F/A-18、F-35C和E-2D实现加油，成为第一架为另一架飞机加油的无人飞机，创造了历史。最终，这些无人机应该能够从航空母舰上起飞和降落，让过去帮助加油的战斗机腾出手来执行其主要任务。美国海军可能会购买多达70架这样的飞机。
配备离子驱动推进器的新空间站
CMSA
一个新的最先进的前哨站出现在了地球轨道上。中国于2021年4月29日发射了天宫空间站的核心舱，目前正在接待第二批乘员。天宫2022年建成后，其大小将约为国际空间站的六分之一，但它已经具备了国际空间站老化后所没有的功能：三人组的宇航员现在可以在他们长达数月的逗留期间享受热餐，这得益于为太空使用而设计的定制微波炉。而且，作为载人飞行器的首创，该舱配备了四个离子驱动装置——使用电力来驱逐带电粒子的超高效推进器。
译者：蒂克伟
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