Ball Corp 从汽水罐到卫星的奇妙历程

身穿兔子服、头戴发网和口罩的工程师们站在一个约 6 英尺高的垂直白色盘子周围——他们的洁净室服装可防止任何生物脱落物污染设备。从盘子的边缘，有铰接式黑色臂向外延伸，将其连接到相邻的金属圆筒。

单独来看，每个部件都可能被误认为是不明飞行物。事实上，它们注定要去地球以外的世界：明年，它们将作为更大的卫星的一部分进入轨道，该卫星名为“天气系统后续微波”（简称 WSF-M）。这颗碟形天线是一种精密的天线，它将捕捉地球发出的微弱微波，其起伏特性可以揭示下方的天气状况。

一台黄色起重机耸立在团队上方，荧光灯发出的光子将整个房间笼罩在一片白色之中。工程师们准备测试机械臂的机动性，他们交叉手臂，点头，向前移动，向后移动。最后，实验的主动部分开始了。机械臂缓慢而平稳地将天线向上抬起。然后，机械臂完全伸展——V 代表胜利——将天线悬停在圆柱体上方。

工程师们显然很高兴。其中一位工程师向天空挥舞着拳头。

美国太空军是致力于捍卫美国在地球上方利益的军事部门，负责运行 WSF-M 计划，该部门可能也很高兴得知这次试验成功，该试验于 2021 年秋季进行，被称为主反射器部署测试。当你导航到最近的 7-Eleven 便利店时，你可能会忘记军方，特别是太空军，拥有美国的 GPS 航天器。当天气预报说在去你的思乐冰途中会有雨时，你也要感谢国防部的轨道器。

然而，使这一切成为可能的气象硬件正在逐渐成熟——不是轨道高度，而是使用年限。这就是为什么工程师们聚集在一起观看全新天线的缓慢部署：2023 年，一旦完全组装好，WSF-M 将发射，并帮助将天气观测和预报带入 21 世纪。

二十多年前发射的上一代军用气象卫星无法分辨海面上的风向，只能分辨风速。WSF-M 可以同时分辨风向和风速，而且它拥有比以往的航天器更大的天线（去年秋天工程师们亲眼目睹了它的展开）。它还能以高清分辨率显示风暴的结构（以及平静天气的结构）。这些功能以及 WSF-M 和后续卫星提供的长期数据记录将有助于人类监测气候变化，并可能采取措施减轻其更为剧烈的影响。日复一日，详细的测量将使我们能够做出更准确的预测，因为了解天气状况的最重要因素是能够准确地确定当前的天气状况。

即使您非常清楚军方在逐向导航和预报应用中的作用，您也未必知道谁在打造其最新的气象硬件升级：鲍尔公司，以其昔日的罐装产品和全国各地饮料制造商随处可见的铝制易拉罐而闻名。然而，鲍尔还利用其制造专业知识为詹姆斯·韦伯太空望远镜设计了镜面系统，该望远镜能够以惊人的细节看到遥远而昏暗的天体，让天文学家心跳加速；建造了开普勒太空望远镜，发现了数千颗系外行星；并修复了哈勃望远镜有缺陷的镜子，其清晰的图像现在让人惊叹不已。WSF-M 是该公司目前名单上数十个高薪职位之一。

Ball 公司有着奇怪的双重性格，它既在为一些最先进的环绕地球飞行的航天器工作，同时也在生产非常普通、平庸的包装。“我不明白，”人们总是这样告诉首席执行官丹·费舍尔。不过，它们也有共同之处。公司的两端都依赖于金属和玻璃方面的专业知识，而且很快它们都可能帮助地球上的人类生活变得更加可持续。

1880 年鲍尔公司成立时，地球上还没有人（任何物体）进入过太空。人造卫星只出现在科幻小说中。当时美国还没有气象局，更别说空军了。鲍尔公司对煤油的兴趣比对气候的兴趣更大。

该公司的起源故事被广为报道，是苹果“车库起家”的旧版创始神话：纽约州布法罗的鲍尔五兄弟从叔叔那里借了 200 美元，创办了一家罐头公司。他们用木头包裹罐子，作为油漆和煤油等液体的容器出售。几年之内，他们开始生产玻璃罐头瓶，现在这些罐头瓶里装着无数种自制泡菜和甜茶。

记者托德·内夫在科罗拉多州博尔德市的《每日相机》担任科学和环境记者时，听过很多这样的故事。内夫经常在丹佛大都会区报道鲍尔公司的活动，该公司于 1998 年将总部迁至丹佛大都会区。2005 年，当他看到该公司向一颗遥远的彗星发射一艘名为“深度撞击”的宇宙飞船时，他认为这个故事可能还有更多内容，他把这些内容记录在了他的书《从罐子到星星》中。

内夫了解到，到 20 世纪 30 年代，该公司的总部设在印第安纳州芒西，每年生产 1.9 亿个罐子，足以为全美人口每人每年提供约一个半罐（注意：不是分销策略）。二战期间，鲍尔公司将其产品线多样化，生产冰箱垫圈以及汽车和飞机的橡胶和金属零件，并像许多美国制造商一样，开始为军方工作，生产外壳和电池外壳。

埃德蒙·鲍尔 (Edmund Ball) 是 Ball 创始人的儿子，他于 1948 年接管了该公司，他的愿景远不止为人们提供放置果酱的地方。他是一名飞行员，也参加过二战。这两件事让他看到了技术可以做什么，以及它有多大的生意。

根据内夫的记录，他渴望创建一个研发机构，成为鲍尔的贝尔实验室。作为第一步，鲍尔于 1955 年收购了一家位于科罗拉多州的公司 Control Cells，该公司销售称重机，用于测量卡车、桥梁、火车甚至房屋的重量。但 Control Cells 受到生产设计不佳和财务状况不稳定的困扰。对埃德·鲍尔来说，关键事件其实是一次拜访一位不那么简单的邻居：Control Cells 的总经理是物理学家大卫·斯泰西的邻居，后者领导着科罗拉多大学的太空硬件小组。

1956 年的一个下午，埃德·鲍尔和 Control Cells 的经理敲开了 Stacey 的门，很快，两个男孩就在 Stacey 的院子里一边喝酒一边聊天，院子里还可以看到博尔德 Flatirons 的突出岩层。Neff 推测，他们的谈话可能围绕着电子产品展开，并谈到 Stacey 可能会为陷入困境的 Control Cells 提供技术帮助。

虽然事情并没有真的发生，但斯泰西在年底前离开了大学，加入鲍尔公司，成立了鲍尔兄弟研究公司，这是一家航空航天子公司。斯泰西在博尔德掌管宇宙飞船的技术运营，博尔德现在是该公司高科技研发中心所在地。

1959 年，该团队取得了第一个重大突破——开发出一种利用太阳帮助卫星确定方向的 NASA 系统，这促成了他们的第二个重大突破：为 NASA 制造了一系列轨道太阳观测航天器，用于观测恒星大约 11 年的太阳周期。

该计划的第一颗卫星三年后首次亮相，造价为 230 万美元，是预计成本的三倍，它被运往佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场，内夫称其为“巨型罐子”。这很合适。在发射前几个小时，工程师们拆除了航天器，以解决最后一刻的通信和推进问题，然后它于 3 月 7 日脱离了地球的束缚。1964 年，第二颗太阳能卫星上的火箭助推器在卡纳维拉尔角的一栋建筑内起火，造成三名技术人员死亡。第四艘飞船从未进入轨道。

自那时以来， BALL 航空航天业务取得了长足进步。该公司目前持有价值约 10 亿美元的有效政府合同，其中包括其在 WSF-M 上的工作。

目前，该团队正在一点一点地建造 WSF-M 的气​​象传感仪器和将容纳这些仪器的航天器。一个重大里程碑是“旋转测试”，其中天线成功地像慢速的奥运花样滑冰运动员一样旋转，它需要不断旋转才能从轨道上扫视整个星球。

鲍尔公司的天气和环境主管科里·斯普林格未能亲临现场，但他给这段视频打了五星。看到航天器在太空中执行它需要做的事情，让预测的未来变得真实。这对斯普林格来说很重要。在加入鲍尔公司之前，他曾在海军担任气象和海洋学军官多年，为海军提供天气和海洋预报——通常使用卫星观测数据。这些数据甚至可能救了他的命。

斯普林格回忆起 90 年代互联网还处于稳定连接的边缘时，他在约翰肯尼迪号航空母舰上。这艘船刚刚在费城造船厂完成了为期两年的整修，船员们驾驶它出海试航。由于他们没有执行任务，所以他们没有常规的气象设备，无法通过雷达跟踪风暴。斯普林格说：“我们船上只有一个卫星接收器。”这足以让他们知道一场飓风正从南方突然袭来。

卫星发出的电磁波滑入接收器，数据就从接收器传来。斯普林格向船长汇报情况时，看到外面有 63 英尺高的巨浪。“我们必须决定往哪里跑，”他说。

这些数据背后的航天器是国防气象卫星计划的一部分，该计划自 1961 年以来一直存在。国防部定期更换它们，就像父母更换过期的金鱼一样。洛克希德马丁公司制造了目前的三颗卫星，分别于 2003 年、2006 年和 2009 年发射。太空部队希望用现代技术来交换它们和该计划。WSF-M 是双卫星升级的第一个也是最重要的部分。

它能够探测微波而非可见光，这是关键。微波可直接穿透云层、雪和雨。这一点很重要，因为在阳光明媚的日子里，没人需要知道近期的天气预报。“它们是全天候的，”WSF-M 首席工程师 Quinn Remund 说。其他类型的卫星只能探测到气候条件的“顶部”。

如今，大部分天气信息都来自主动微波系统，比如雷达，它们发射电磁波，然后反射回来，揭示出它们路径上的情况。（它们大多位于地球表面。）WSF-M 不会发射自己的信号。相反，它被动地监测来自地球的自然波。这些波动非常小，因此必须由灵敏的接收器接收。“可以说，将它们从噪音中分离出来，”雷蒙德说。WSF-M 还配备了可以辨别微波方向的传感器，这种特性称为偏振。

这对于 WSF-M 的另一个主要目标至关重要：测量海面风向和风速。目前，大多数卫星只能测量风速，而无法测量风向。这在海洋中部等地是个难题，那里可能正在酝酿热带风暴，但可能没有地面设备来跟踪正在发生的事情。

WSF-M 还将测量此类气旋的强度，而强度取决于风速。再加上常规风和降水测量，气象学家将能够准确了解“天气事件”的发生地点，并更好地预测其可能的发展方向。

WSF-M 还会检查太空中的状况，例如，太阳活动在地球附近如何表现。太阳爆发（又称太阳耀斑）产生的粒子和能量可能会干扰卫星的电子设备、通信甚至轨道。

除了主要目标之外，WSF-M 还可以表征积雪深度、土壤湿度和海冰，这三者都会影响天气并为全球国防部的行动提供信息。例如，飞机是否需要额外的燃料才能避开冰雹？轮船是否应该侧向航行以迎风行驶？你应该给雪地车加满油还是换上泥地轮胎？

显然，这些因素不仅对战士（用行话来说）重要。它们对任何需要准确预报的人都很有用——而太空部队并不吝惜这些信息。“NOAA 使用这些数据，”太空部队太空系统指挥生产部队的夏洛特·格哈特 (Charlotte Gerhart) 说。“NASA 使用这些数据。这些信息可供全球预报员使用。”

Ball 首席执行官 Fisher 表示，新一代气象卫星的传感器未来甚至可能有助于审计政府和企业行为，揭示这些实体是否履行了气候义务，例如涉及碳信用的义务，碳信用是一种企业交易排放一定量温室气体的权利的系统。“你需要一些非常丰富的数据来弄清楚我们所签署的内容是否真的在发生，”他说。

在首席工程师雷蒙德看来，数据越多越好。不过，气象效用确实触及了人们的日常生活。2021 年 12 月，一场阵风时速达到 100 英里的风暴引发了一场草地大火，蔓延到丹佛郊区社区，烧毁了 1,000 多所房屋，其中包括 Ball 员工的房屋。他说：“如果我们能做一些小事来改善天气预报，不仅对战士，而且对普通民众，那也是值得做的。”

在科罗拉多州戈尔登镇的一个工业区，Ball 的主要罐头生产工厂仍然占据着 50 多年前所在的同一栋建筑——当时该公司收购了一家名为 Jeffco Manufacturing 的罐头制造商，以进入该行业。并非巧合的是，该镇也是库尔斯啤酒厂的所在地，尽管大多数人住在公寓或郊区豪宅中，但它仍努力保持着牛仔美学。Ball 工厂生产的易拉罐数量超出了 Jeffco 工头的预期。无论您想要矮胖的 12 盎司 Miller、“12 sleek”细罐 White Claw、24 盎司大口喝的 Monster，还是演员 Jason Momoa 用来装其品牌水的旋盖铝瓶，您都可以在这里找到。

如今，鲍尔公司是世界上最大的罐头制造商，每年生产超过 500 亿个罐头。自 20 世纪 90 年代初剥离并最终出售该部分业务以来，该公司再也没有生产过使其成名的罐头。但罐头战略正在发生变化：该公司提高了最低订单量——此举挤掉了精酿啤酒商等小客户。如今，鲍尔公司似乎对大公司感兴趣，而不是小批量生产。用太空术语来说，旗舰任务比发现级任务更受欢迎。

在很多方面，杰斐逊县老工厂内部发生的事情与 Ball 的航空航天工艺完全相反。其轨道专长是定制、新颖、高度复杂、独特的刻面钻石。与此同时，该工厂每天批量生产至少 700 万个与之相近的罐头。

在生产车间，铝片像太妃糖一样卷出来，被拉进机器，冲压成杯状容器。这些“杯子”被“制罐机”拉伸，然后清洗。之后，它们被送去做“装饰”，公司称这是你正在喝的饮料的视觉指示器。标志一次只印一种颜色，所以图像会逐渐显现出来。喷嘴在内部喷射涂层，这样液体就不会接触或腐蚀金属。罐子有瓶颈，然后是盖上盖子的地方。最后，制片机发出的声音像自动武器一样，每分钟冲压另一片铝片 750 次。在制片机附近，一群群空罐子在人头高的地方行进，它们正处于最后的制造阶段，像僵尸一样齐声向前抽搐。它们最终会被制造液体的人灌装和封口。

在整个过程中，高速摄像机扫描缺陷，每分钟扫描数千个罐子。未通过机器人测试的罐子将被扔进旁边的垃圾箱，等待回收。

工厂车间上方挂着许多“请勿伤害自己”的标语牌，其中一条标语写道：“罐子里装着安全。我能。你能。我们也能。”

随着 Ball 逐渐接近其 150 周年纪念，该公司正再次调整业务，试图推出一款新的金属产品：Ball 铝杯，一种 SOLO 风格的容器。它旨在取代酒吧里的品脱玻璃杯和体育场等大型场所里的高塑料杯。

从金融和哲学角度看，这既是一桩好生意，也对地球有利。毕竟，该行业声称，有史以来生产的工业和商业铝中有四分之三仍在流通。“它会回来的，可能以汽车或建筑的形式回来，”首席执行官费舍尔说。“它不会变成垃圾。它不会被填埋，也不会流入海洋。”或者至少有一部分不会：美国环保署估计，人们实际上回收（而不是扔掉）的金属饮料罐不到一半。

进入回收工厂的铝将获得重生。它将发生转变。除此之外，费舍尔推测，也许在可回收罐和气候监测卫星之间，鲍尔对环保的关注最终将缩小其古怪业务之间的差距。最终，一个整洁的，即使不是整齐的，也是一揽子计划。

这个故事最初刊登在 PopSci 2022 年夏季金属版上。阅读更多 PopSci+ 故事。