让 Danielle Wood '04、SM '08、PhD '12 对太空感兴趣的是地球人的乐趣。

她从未考虑过从事太空研究，在她十几岁的时候，她对那些在她看来“对社会直接有用”的工作很感兴趣，比如建造抗飓风的建筑。但当她在美国国家航空航天局 (NASA) 高中实习时，她感受到了太空界弥漫的兴奋之情，她被迷住了。

尽管如此，当地球上有这么多紧迫的问题时，太空职业对她来说并没有多大意义。这种紧张情绪一直伴随着她进入麻省理工学院的本科阶段，当时她在学年学习航空航天工程，并在暑假时在肯尼亚的一所学校做志愿者。

“我开始问自己，‘我真的可以制作我自己的太空工作版本来帮助地球和解决社会问题吗？’”她说。

这个问题引导伍德的工作一直到她目前的角色，即媒体艺术与科学助理教授（与航空航天领域联合任命）和媒体实验室太空支持研究小组的领导者，她的专业知识涵盖各个领域从可持续空间技术到非洲侨民。（伍德还担任主修、辅修或专注于非洲和非洲侨民研究的本科生的教员顾问。）她致力于减少太空垃圾、实现卫星驱动的环境监测以及为太空研究和探索开发反殖民框架的倡议。

“火星不是 B 行星。重要的是我们如何在地球上生活得更好。”

伍德在媒体实验室有很好的伙伴，那里有各种各样的科学家、工程师和技术人员，他们正在将太空研究应用于解决地球问题，反之亦然。

Dava Newman，SM '89，PhD '92，自 2021 年起担任媒体实验室主任，她认为太空探索和研究是为了帮助地球，而不是为了逃避地球。她拥有两个航空航天学位和第二个技术和政策硕士学位，长期以来一直致力于促进人类登上火星——作为麻省理工学院的教授教授下一代太空工程师，设计创新的新型太空服，并担任美国宇航局管理员。

但她希望毫无疑问：“火星不是 B 行星。我们不会把数百万人，更不用说数十亿人放在火星或任何其他星球上。” 她将火星比作南极洲——风景优美，但却无人居住是有原因的。“这一切都是为了我们如何在地球上生活得更好，”她补充道。

以下是伍德、纽曼和他们在媒体实验室的同事的外星研究如何丰富我们家园星球上的生命。

全贞

丹妮尔·伍德

“我们正处于太空界具有巨大影响力的时刻，我们采取的行动、正在开发的技术将对子孙后代体验太空的方式产生直接影响，”伍德说。她将自己所做的工作分为三类：利用现有的空间技术使其更容易使用；推动对空间系统采取更可持续的方法；并关注塑造我们与太空互动的原则和价值观。

伍德的一些最著名的工作属于第一类，利用地球观测卫星收集的数据来帮助促进可持续发展。2021 年，她通过她的太空研究小组，将机器学习和变化检测算法应用于通过 Google 地球提供的存档陆地卫星图像，帮助加纳领导人密切关注对环境有害的金矿开采。这使得研究人员能够估计有多少公顷林地正在转变为采矿作业，以及这种转变发生的速度。伍德和她的研究小组使用类似的方法帮助巴西领导人追踪脆弱的红树林（红树林可以防止海岸侵蚀，支持自给渔业，并作为碳封存机制），并帮助安哥拉航天局监测遭受干旱和洪水的地区。

“太空技术可以提供帮助，但它的设计并没有考虑到这些群体，”她说。“因此，他们使用起来还不方便，最终更多的是成为障碍。” 她的研究小组正在努力帮助消除这一障碍。

伍德利用卫星图像帮助加纳密切关注对环境有害的金矿开采。

在第二类中，伍德着眼于如何使我们对太空硬件的使用更安全、更负责任。她的团队致力于太空可持续性评级，该评级最初是一个研究项目，现在已成为非营利组织的重点。该组织正试图根据卫星运营商的任务造成碰撞或更多碎片风险的程度，为卫星运营商创建一个评级系统，以应对日益严重的空间碎片危机。

评级的目标是激励更好的行为，其中可能包括与其他运营商进行公开透明的沟通，以帮助减少碰撞。伍德还希望它能鼓励更多运营商制定将卫星带出轨道的计划，而不是让它们在使用寿命结束时分解成太空垃圾。

伍德的团队利用卫星数据和当地的见解，帮助创建了一张交互式地图，以显示贝宁的环境模式——这里是入侵性水葫芦的传播。

空间启用研究小组，麻省理工学院媒体实验室；蓝色光栅有限责任公司；非洲绿色守护者

伍德对可持续发展的追求也促使她的团队研究使用蜂蜡作为卫星燃料的可能性。传统燃料通常对人类和生态系统都有毒，但它们与廉价、无毒且广泛使用的石蜡或普通蜡烛具有许多重要特性，后者已被证明是一种可行的火箭燃料。她和她的团队正在探索如何在卫星任务结束时将其蜡隔热材料重新用作推进剂，以进行将卫星带出轨道的操作。但由于石蜡是由化石燃料制成的，伍德希望进一步证明全天然蜂蜡可以用于类似的目的。因此，她的团队还在研究将原始蜂蜡块带入太空并将其制造成燃料颗粒的可行性，然后将其用作推进剂、隔热材料、

“这是一项象征性的活动，但也很实用，这意味着它可以发挥作用，”她说。目标是推动该行业使用污染较少的材料。

伍德的工作经常涉及利用那些历史上被排除在太空对话之外的人的智慧来塑造未来的活动。虽然过去有关太空工程和政策的决定不成比例地由白人男性做出，但她认为，借鉴奥德丽·洛德和奥克塔维亚·巴特勒等黑人女权主义者以及原住民社区的观点，将带来更好的答案：人类应该处理太空碎片、管理月球表面等等。例如，土著传统并没有将月球简单地视为一种目前可以开发的资源——这种态度应用于地球时会对土地和气候造成严重破坏——土著传统在对人类足迹的长期思考中奠定了基础。一个地方。

“太空反殖民思想表明，‘我们反对这样一种观念，即谁拥有技术和机会，根据定义，谁就有权在太空采取行动，’”她说。“我们需要以新的方式思考这些问题，特别是因为我们正处于人类影响太空的关键时刻。”

全贞

娜塔莉亚·科斯米娜

娜塔莉亚·科斯米娜（Nataliya Kosmyna）无法读懂你的想法，但她设计的技术可以读懂你的想法。无论如何，感觉就是这样：她的工作重点是脑机接口（BCI），它使用传感器来跟踪大脑活动——这一过程非常有效地确定某人大脑中发生的事情，以至于她将自己的技术嵌入到了大脑的模拟中。哈利波特系列中神奇的分院帽。（她称之为“思考帽”。）

Raised in a village in Ukraine and educated at the Université Grenoble-Alpes in France, Kosmyna joined the Media Lab’s Fluid Interfaces Group as a postdoctoral associate in 2017 and has been serving as a research scientist since 2021. There, she’s been developing technology that can enhance human abilities both on Earth and in space.

Kosmyna 的脑机接口使用放置在佩戴者头部表面的非侵入式传感器。有些检测眼球运动；有些则检测眼球运动。其他设备则充当便携式脑电图机器，通过可能嵌入帽子、眼镜或其他可穿戴物品中的电极来检测大脑活动产生的电脉冲。有了这样的系统，就有可能利用脑电波来控制无人机、机器人和家用电器等技术，或者向用户或研究人员提供有关佩戴者当前创造力和注意力水平的反馈。

这套可穿戴设备测量大脑活动和眼球运动，提供有关佩戴者认知过程的反馈。

NATALIYA KOSMYNA（发明家、科学、工程）；Zoe Lee，GUN BOLUKBASI（设计）；克里斯托弗·马库斯（制作）；卡西·谢勒（照片）

对于宇航员来说，这种技术有可能支持更安全的操作。科斯米纳说，虽然研究人员仍在了解太空旅行如何影响人体，但很明显，宇航员在太空中度过的时间越长，他们的心理健康、昼夜节律、注意力和表现受到的干扰就越大。例如，当他们需要执行具有认知挑战性的任务（例如对接航天器）时，这可能会出现问题。

Kosmyna 的技术可以为未来的宇航员团队提供有关他们大脑活动的听觉或触觉反馈，让他们实时知道他们是否准备好以任务所需的精度执行关键任务。

“优化表现和注意力，特别是在长期太空飞行中的宇航员，是我们正在努力解决的问题，”她说。

除了帮助宇航员之外，科斯米娜的工作在地球上也有用途。她设计并测试了应用程序，这些应用程序可以帮助驾驶员保持对道路的注意力，为一些自闭症用户和其他语言能力极低的用户提供更多的沟通选择，并允许残疾用户通过思考动作来打开智能家居中的灯或门他们想拿走。

从科斯米纳的角度来看，地球和太空的应用程序之间没有太大区别。“所有这些项目都使用相同的硬件，”她解释道。“你会设计不同的是交互。”

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阿里尔·埃克布劳

作为两名飞行员的孩子，其中包括第一批担任空军飞行员的女性飞行员，Ariel Ekblaw，SM '17，PhD '20，始终抱有“天空是极限”的心态。现在，作为媒体实验室太空探索计划 (SEI) 的创始人和主任，她领导着一个由研究生、教师和工作人员组成的团队，他们正在原型设计随着越来越多的人冒险超越地球大气层，生活可能会是什么样子。她还是麻省理工学院“留在月球”项目科学研究的首席研究员，该项目计划于今年晚些时候利用 SpaceX 火箭将两个有效载荷发送到月球。这些有效载荷包括深度相机，它将使研究人员能够在虚拟环境中重新创建月球表面，以便在地球上进行研究和训练，以及 AstroAnt，一种看起来像微型汽车的机器人，未来可能会对航天器表面执行检查和诊断任务。她也是非营利组织的创始人奥里利亚研究所 (Aurelia Institute ) 源于她在 SEI 的工作。

她的个人研究是她 2020 年完成的博士学位的延伸，重点是自组装空间建筑。她说，在太空中使用机械臂建造新结构“范围非常有限，而且速度相当慢”，而将宇航员送去太空真空中建造会比在地球上建造更高的安全风险。

Ekblaw 的解决方案是创建可在太空中轻松自动拼合的模块化结构，作为构建大规模太空栖息地和基础设施的替代方式。瓷砖通过永电磁铁连接，这些磁铁始终处于开启状态，不需要任何电源，但当它们需要相互脱离时，可以通过流过它们的电流将其关闭。她说，该项目的灵感来自自组装蛋白质以及“这种规模的力控制生物组装物理学的方式”。“在轨道上，重力并不是主导因素。” Ekblaw 的瓷砖利用磁性聚集在一起，而不会被太空中的重力所克服。

除了自己的研究之外，Ekblaw 还帮助促进 SEI 50 多名其他人员的工作，为研究项目提供指导和技术建议，并与行业合作伙伴和麻省理工学院的其他部门建立合作。在这个职位上，她试图为更具包容性的航空航天界创造条件。

埃克布劳的自组装太空栖息地的渲染图显示了一个自动连接到其他结构的存储单元。

由研究人员提供

“我们希望太空生命的未来能够真正反映地球上生命的丰富面貌。这意味着让人们对生命和探索的意义有着截然不同的看法，”她说。她指出 SEI 与波利尼西亚航海协会的关系就是该组织如何尝试学习土著探索方法并将这些态度应用于太空旅行的一个例子。“他们是地球上最熟练的探险家之一，”她说。“我们一直在与他们合作，让他们参与到故事讲述、想象和打造中，打造更加公平、包容和有意义的太空生活。”

Ekblaw 还致力于降低零重力实验的准入门槛。七年多来，她一直在运行一项为麻省理工学院社区包租零重力飞行的计划，为工程和科学学生提供定期在模仿太空的环境中进行实验的机会。得益于这些章程，学生们可以更频繁地创建太空实验，并且发送到国际空间站进行进一步测试的麻省理工学院项目的数量也开始增加。埃克布劳表示，虽然过去学生的作品能够进入国际空间站的情况“极其罕见”，但现在“每年半或两年”就会发生这种情况。

“这是培训劳动力的一种非常神奇的方式，”她说。“现在我正在努力使这一机会彻底民主化，并使其更广泛地向麻省理工学院以外的公众开放。”

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朱莉安娜·彻斯顿

看看国际空间站，您可能猜不到它是用织物覆盖的。但这正是空间站标志性白色的组成部分——覆盖在空间站金属框架上的聚四氟乙烯浸渍玻璃纤维布可以调节温度，并防止其在距地球表面约 250 英里的轨道极端环境中氧化。

对于 Juliana Cherston，SM '16，PhD '22 来说，这看起来像是一个机会。作为媒体实验室响应环境小组博士研究的一部分，彻斯顿开始致力于将这些大片织物变成巨型传感器，这可以帮助宇航员定位空气泄漏或太空垃圾撞击的位置。读到宇航员用双筒望远镜透过小窗户观察他们的航天器被一块碎片击中的位置时，切尔斯顿清楚地意识到这项技术的价值有多大。

“我们正在将纤维传感器编织到材料中，这样我们就可以将大面积的毯子变成一个传感器，能够向航天器发出损坏位置的警报，”她说。

太空弹性传感织物可以将航天器的保护性热毯变成一个巨大的传感器，可用于检测来自人造碎片和恒星的高速太空尘埃。

艾莉森·古德/阿尔法空间

除了努力提高宇航员的安全外，彻斯顿还在寻找方法来创造更多在太空进行研究的机会。她自称是“内心的科学家”，“不太热衷于太空炒作”，她说她的动机来自“认识到有些科学确实可以从太空环境中完成”。她的项目之一涉及研究在太空结构中嵌入传感器是否可以帮助科学家了解太阳以外的恒星。太空界的目标是最终向另一颗恒星发送探测器，但“与此同时，我们可以查看其他恒星发送给我们的物质，”彻斯顿说。她的感官结构可以通过测量与其碰撞的太空尘埃微小斑点的动量和位置来促进这一点。

将传感器嵌入太空结构可以帮助科学家了解太阳以外的恒星。

鉴于太空资金越来越多地流向营利性事业——不仅包括最终将取代国际空间站的私人空间站，还包括专注于太空旅游或零重力环境下电影制作的企业——彻斯顿将继续寻找机会促进太空学术研究。她说，这一切都是为了“找到将基础科学研究纳入我们的基础设施的方法”。

全贞

达瓦·纽曼

达瓦·纽曼 (Dava Newman) 是长期担任阿波罗计划宇航学教授兼媒体实验室主任的达瓦·纽曼 (Dava Newman)，在奥巴马政府期间担任美国宇航局二号人物，甚至驾驶帆船环球航行，与岛屿社区交流有关太空、探索、和可持续性。但她最出名的或许是她重新设计太空服的工作，她将太空服描述为“世界上最小的航天器”，因为它们必须配备宇航员在地球大气层之外生存所需的一切。

其中一项设计，BioSuit，将大多数人在想到太空旅行时所想象的 300 磅重的“米其林人”服装，转变为更类似于“收缩包裹”宇航员的超级英雄服装。当宇航员在航天器外冒险时，生物服仍然可以提供维持宇航员生存所需的压力，但它提供了更大的机动性，这将使在月球表面或有一天在火星表面进行探索和研究变得更加容易。她的新原型套装采用了智能传感和材料，可实现部分热和辐射防护，这也是安全的舱外活动所必需的。（此外，正如她在2022 年的TEDx演讲中指出的那样，更时尚的外观还有一个额外的好处，那就是激发年轻女孩的兴趣，让她们对太空探索感到兴奋。）

纽曼还开发了紧身衣，该紧身衣旨在穿在航天器内，以减轻太空生命对健康的影响。离开地球大气层的时间会导致宇航员的肌肉和骨质流失速度如此之快，以至于他们必须每天锻炼几个小时才能保持健康。紧身衣的设计目的是通过压缩宇航员的身体来最大程度地减少骨骼和肌肉的损失，这也可能有助于防止零重力生活可能导致的背痛和脊柱伸长。

作为一名研究人员和美国宇航局管理员，纽曼长期以来一直认为，人和他们做出的决定才是最重要的——比技术本身更重要。这就是她在美国宇航局和麻省理工学院推动性别平等的部分原因。当她到达 NASA 时，她惊讶地发现，当时该公司正在庆祝女性工程师占 13% 的事实。她不会为任何低于平等的事情“欢呼”，她说：“这不是为了成为第一个[女性]，或者第二个或第三个。当我们停止计数时，我们就会知道我们已经到达了。”

她说，为了让我们实现这一目标，下一代女性不仅需要看到自己得到代表，还需要知道她们能够找到成长所需的指导。当他们这样做时，他们将使所有太空研究和科学变得更好：“如果团队非常多元化，他们的表现会更好，”她说。

麻省理工学院的紧身生物服比充气宇航服体积小得多，使宇航员更容易在太空中移动。

达瓦·纽曼（发明家，科学与工程）；GUILLERMO TROTTI/TROTTI AND ASSOCIATES（设计）；DAINESE（制造）；何塞·路易斯·奥利瓦雷斯（照片）

尽管纽曼仍然专注于推进人类对太空的探索，但她说，当她每天醒来并思考自己可以做的最重要的事情时，“答案实际上是气候。” 尽管了解宇宙其他角落会带来很多奇迹，但她认为，麻省理工学院研究人员收集的大量太空数据旨在测量她所说的“地球的生命体征”，帮助科学家监测海平面上升。 、干旱、海洋温度等等。她说，到达火星就是要突破我们的极限，追求科学探究，寻找过去或现在生命的证据。它还涉及研究火星的宜居性以及它如何基本上失去电磁场，导致太阳风和辐射电离大部分火星大气层。

“从太空中，你看到的是一颗行星。你看不到国家的分裂和其他事情。你所看到的就是我们必须照顾的地方，”她说。“我们生活的星球真是太神奇了。”