正如人類的其它勞動成果一樣，發明創造也有優劣之分。評判一項發明的品質，可能有許多標準，而且常常是見仁見智，因人而異，我們今天不想就此展開，而是隻探討其中的一項：簡約。
什麼是簡約？就是在實現設計目標的前提下，最大限度地簡化你的設計思路和產品結構。設計的充分簡化將會在產品的成本、體積重量、工藝性、故障率、耐用性、維修維護等方面帶來諸多好處，從而使該技術成果更具生命力。所以只有簡約的設計才是成熟的設計，而要達成這種境界往往更費思考、更下功夫。當然設計的簡化是相對的，因功能的需要不得不復雜的另論。
我們借美國宇航局的兩個設計來說明這個觀點。
第一個例子是鞭狀天線，要求只有在航天器進入軌道之後該天線才伸出，在這之前則處於收納狀態。
初看起來這個課題並不難，好像任何一個剛畢業的學生都可以完成。例如可以採用密封較好的拉桿天線，利用氣壓或液壓把它們逐節頂出來；還可以把天線做成螺桿的形狀，用電機驅動一個軸向被限位的螺母把它旋出來；還可以把天線做成齒條的形狀，用與之齧合的齒輪把 它推出來。此外還可以提出許多種方案。
應該說這些方案都可以實現設計目標，但是仔細想想，它們離不開電機、氣源、液源、泵、齒輪系等一大堆東西，犯了航天工程的大忌：太重而且佔據了較多的艙位。航天器對各個機構部件的重量（質量）是錙銖必較的，所以上述這些常規的思路都不能滿足航天工程的特殊要求。看來得給這個任務增加一些限制條件：不許超過一定重量或限定零件的數量，例如十件、五件、三件。能做到者恐寥寥無幾了。
美國宇航局的中選方案是：把一個類似盒尺的鋼帶（也可能是鋁合金帶）捲起來並加以束縛，其外端固定在相應的接線端子上，內端為自由端。需要時，解除束縛，鋼帶自動彈出、伸直。就這麼簡單：無須動力，大約三、四個零件就夠了，而且是很簡單的零件。
第二個例子是空間站太陽能電池翼板的方向控制機構。因為空間站是繞地球運行的，它的方向每時每刻都在變化，而該翼板應基本朝向太陽，否則會影響功率輸出。按照常規的思路，大概要採用光電傳感器、控制電路和伺服電機的組合。
但是宇航局的方案更簡單。首先有一個安裝在空間站外殼上的軸，翼板可以繞軸自由轉動。用類似電工雙金屬片的材料繞成圓柱螺旋形，同軸地套在該軸上，其一端固定在空間站的外殼上，另一端與翼板連接。 當這個螺旋受熱時，因其內外層材料的熱膨脹係數的差異，必導致螺旋旋緊，反之，降溫必導致旋鬆。還有一個遮光板安裝在翼板上，使得當翼板正對太陽時，遮光板剛好遮住螺旋的一半。如果翼板的偏斜導致遮光板遮擋螺旋的面積減少時，螺旋接受光照較多，升溫，旋緊，翼板隨之轉向並使遮光板逐漸遮住較多陽光，直至遮住一半螺旋時，螺旋不再動作。反之亦然。其結果是隻要翼板的朝向發生了偏差，就會導致螺旋做出糾正偏差的動作。這是一個非常成功的機械負反饋裝置，與常規的機電伺服機構相比，實在是一個上乘之作：它輕、簡單（大約三個零件即可）、工作可靠、不需電源而直接利用太陽能。
這兩個案例給我們這樣一些啟示：
1、美國學者伯納姆曾提出著名的三問：“能不能取消？能不能合併？能不能用更簡單的東西來取代？”金玉良言！技術界的朋友如能牢記這三句話，相信會受益終生。
2、打開思路，不受任何約束。最要避免對號入座式的、程式化的、模塊化的思路，這種一般化的思維雖然也可以實現設計目標，但是不出奇、不出彩。搞電的朋友用慣了電往往形成對電的依賴性，跳不出這個領域，所以更有必要多掌握一些非電的方法，形成立體化的思維，而不侷限在一個層面上。
3、充分考慮並利用一切可利用的條件。就上兩例來說，拿到地面上都不能用。因為地面上有重力、有風，尤其是太陽能翼板，不但很重，而且有較大的迎風面積，在地上控制它殊非易事。但在空間軌道上真空、失重的條件下，只需很小的扭矩即可控制它。看來該方案的設計者是把運行環境的特異性運用到了極致。
不繁瑣、不臃腫、不落俗套，一個優秀的設計方案必是千錘百煉的產物。◆
注：本文受作者李正桐老師的委託原載於我的新浪博客，應業內朋友要求重新在頭條平臺上推送。
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