身穿连体防护服、发网和口罩的工程师们 围着一个约6英尺高的垂直白色碟形天线站着——他们身穿洁净室服装，以防止任何生物脱落污染设备。从碟形天线的边缘，铰接的黑色手臂向外延伸，连接到一个相邻的金属圆筒。
单独来看，每个部件都可能被误认为是不明飞行物。事实上，它们注定要超越地球：明年，它们将作为一项名为“气象系统后续-微波”（Weather System Follow-on–Microwave，简称WSF-M）的更大卫星的一部分，发射到轨道。这个碟形天线——一个复杂的装置——将捕捉地球发出的微弱微波，其起伏的特征揭示着下方的大气条件。
工程师们显然很高兴。有人向空中挥舞拳头。
美国太空军（负责保卫美国在地球之上利益的军事部门，负责WSF-M项目）在得知2021年秋季进行的、名为“主反射器部署测试”的成功试验时，很可能也感到非常高兴。你可能会在去最近的7-Eleven便利店的路上忘记，美国军队，特别是太空军，拥有美国的GPS卫星。当天气预报说你去买思乐冰的路上可能会下雨时，你也要感谢国防部的轨道飞行器提供的预测。
然而，让这一切成为可能的气象硬件正在步入老年——而不是轨道高度。这就是为什么工程师们聚集在一起，观看这个极其缓慢的天线部署过程：2023年，一旦完全组装好，WSF-M将发射升空，帮助将天气观测和预测推向21世纪。
前一代军用气象卫星（二十多年前发射）只能 tells the wind’s direction over the ocean’s surface（告诉海面上的风向），而不能 tells its speed（告诉它的速度）。WSF-M将两者都能做到，并且拥有比过去航天器更大的天线——就是工程师们去年秋天观看展开的那一个。它还将以高清晰度揭示风暴（以及平静的日子）的结构。这些能力，以及WSF-M和其他后续卫星所带来的长期数据记录，将帮助人类监测气候变化，并可能采取措施减缓其更具破坏性的影响。每天，详细的测量将 enable better predictions（使预测更好），因为了解未来天气最重要的因素是能够精确地 pinpoint what the weather is right now（确定现在天气是什么）。
即使你很清楚军队在你使用的导航和天气预报应用程序中的作用，你可能不一定知道谁在 building its latest meteorological hardware upgrade（建造其最新的气象硬件升级）：Ball公司，该公司以其过去的罐装产品和全国各地饮料制造商 ubiquitous aluminum pop-top containers（无处不在的铝制易拉罐）而闻名。然而，Ball公司也利用其制造专业知识，制造了詹姆斯·韦伯太空望远镜的镜面系统（该望远镜看清遥远暗淡天体的能力让天文学家心跳加速）；建造了开普勒太空望远镜，该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面，哈勃望远镜 crisp images（清晰的图像）现在 evokes awe and delight（引起敬畏和喜悦）。WSF-M是该公司当前众多高科技项目之一。
Ball公司，以其奇怪的“双重性格”，一方面 working on some of the most advanced spacecraft spinning around Earth（致力于研制最先进的绕地球运行的航天器），另一方面 producing very terrestrial, banal packaging（生产非常普通、俗气的包装）。“我不明白，”人们总是告诉首席执行官Dan Fisher。然而，两者之间存在 commonalities（共同点）。业务的两个方面都 rely on metal and glass expertise（依赖于金属和玻璃专业知识），而且 soon both may help human life on Earth grow more sustainable（很快两者都可能帮助地球上的人类生活变得更加可持续）。
当Ball公司 成立于1880年时，没有人——没有任何地球上的东西——去过太空。当时，卫星只出现在科幻故事中。还没有美国气象局，更不用说空军了。而且，Ball公司当时更关心煤油而不是气候。
该公司的起源故事广为人知，这是一个老式的苹果公司“在车库里创业”的神话：纽约布法罗的Ball五兄弟从他们的叔叔那里借了200美元，开始经营一家铁罐公司。他们用木头包裹容器，将它们作为油漆和煤油等液体的容器出售。几年之内，他们就扩展到生产玻璃罐头罐，现在这些罐头里装着无数种自制泡菜和甜茶。
记者Todd Neff在他为科罗拉多州博尔德市的《每日照相机报》（*Daily Camera*）担任科学和环境记者期间，听过这个故事很多次。Neff经常报道Ball公司在丹佛都市区的活动，该公司于1998年将总部迁至那里。2005年，当他看到该公司将一枚名为“深度撞击”（*Deep Impact*）的航天器直接发射向一颗遥远的彗星时，他认为这个故事可能还有更多内容，他在他的书《从罐子到星星》（*From Jars to the Stars*）中记录了这一点。
Neff了解到，到20世纪30年代，该公司已在印第安纳州蒙西设有总部，每年生产1.9亿个罐头罐——足以让美国全体人口每年获得大约一个半罐头（注意：这不是分配策略）。第二次世界大战期间，Ball公司将其产品线多元化，生产冰箱密封条以及汽车和飞机的橡胶和金属零件——而且，像许多美国制造商一样，开始为军方服务，生产炮弹和电池外壳。
Edmund Ball，与创始人同名的Ball创始人之子，于1948年接管公司，他比提供一个存放果酱的地方有着更宏大的愿景。他是一名飞行员，二战期间也曾参战。这两件事都让他看到了技术的力量——以及这是一项多么大的生意。
正如Neff所记录的那样，他渴望创建一个研发组织，成为Ball公司的贝尔实验室。作为第一步，1955年，Ball公司收购了一家名为Control Cells的科罗拉多公司，该公司销售用于测量卡车、桥梁、火车甚至房屋重量的机器。但Control Cells公司饱受生产设计不佳和财务不稳定之苦。对Ed Ball来说，关键事件却是拜访了一位不那么普通的邻居：Control Cells公司的总经理是科罗拉多大学空间硬件部门负责人、物理学家David Stacey的邻居。
1956年的一天下午，Ed Ball和Control Cells公司的经理敲响了Stacey的门，他们 soon sipping drinks and talking in Stacey’s yard（很快就在Stacey的院子里喝着饮料聊天），可以俯瞰博尔德市的Flatirons岩石地貌。Neff推测，他们的谈话可能涉及到电子学，并萌生了Stacey可以为陷入困境的Control Cells提供技术帮助的想法。
虽然那并没有完全实现，但Stacey在年底前离开了大学，加入了Ball公司，成立了Ball Brothers Research Corporation，一个航空航天子公司。Stacey负责该公司高科技业务的太空飞行器技术运营，该公司现已迁至博尔德。
1959年，该团队的第一个重大突破——开发了一个NASA系统，该系统将利用太阳帮助卫星自行定位——导致了第二个突破：为太空总署创建了一系列轨道太阳观测站（Orbiting Solar Observatory）航天器，以观测我们恒星大约11年的太阳周期。
该项目的第一颗卫星于三年后问世——耗资230万美元，是拟议成本的三倍——运往佛罗里达州卡纳维拉尔角发射场，Neff称之为“一个巨大的罐子”。恰如其分。在发射前数小时，工程师们拆解了航天器，以修复最后一刻的通信和推进问题，然后才在3月7日“摆脱地球的束缚”。1964年，一枚连接到第二颗太阳卫星的火箭助推器在卡纳维拉尔角的一个建筑物中起火，造成三名技术人员死亡。第四颗航天器从未进入轨道。
自那时以来 Ball公司的航空航天业务已经取得了长足的进步。该公司目前拥有约10亿美元的活跃政府合同，其中包括其在WSF-M项目上的工作。
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它们的航天器。一个重要的里程碑是“旋转测试”，在此测试中，天线成功地像慢速的奥运花样滑冰运动员一样旋转，这是它在轨道上从太空扫描地球所必需的持续旋转。
Ball公司天气与环境总监Cory Springer虽然未能亲临现场，但他给这段视频打了五星。看到航天器能够执行它在太空中需要执行的任务，让他觉得天气预报的未来变得真实起来。这对Springer来说很重要。在加入Ball公司之前，他在海军担任了多年的METOC（气象和海洋学官员），为海军提供天气和海洋预报——经常使用卫星观测数据。这些数据甚至可能挽救了他的生命。
Springer回忆起20世纪90年代的一件事——当时互联网连接还不太稳定——他当时在美国海军“约翰·肯尼迪”号航空母舰上。该舰刚刚在费城船厂完成了为期两年的翻新，船员们将其驶出进行海试。由于他们没有进行部署，他们没有通常的天气设备，这些设备本可以让他们追踪雷达上的风暴。“我们船上只有一个卫星接收器，”Springer说。这足以让他们知道飓风正意外地从南方袭来。
卫星发出的电磁波滑入接收器，背负着数据。在向舰长汇报时，Springer看到63英尺高的巨浪。“我们必须做出一些决定，往哪里躲避，”他说。
这些数据背后的航天器属于国防气象卫星计划（Defense Meteorological Satellite Program），该计划自1961年以来一直存在。国防部会定期更换它们，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个航天器，分别于2003年、2006年和2009年发射。太空军希望用现代技术替换它们——以及整个计划。WSF-M是这个由两颗卫星组成的升级计划的第一部分，也是主要部分。
它能够探测微波而不是可见光是关键。微波能够穿透云、雪和雨。这一点很重要，因为在阳光明媚的日子里，没有人特别需要知道近期天气预报。“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感知“气候条件的顶部”。
当今许多天气信息来自*主动*微波系统，如雷达，它们发射电磁波并反射回来，从而显示其路径上的物体。（它们大多位于地球表面。）WSF-M不发射自己的信号。相反，它被动地监测来自地球的自然波。这些起伏非常微弱，因此必须由灵敏的接收器接收。“可以说，从噪声中提取出来，”Remund说。WSF-M还具有可以分辨微波方向的传感器，这种特性称为极化。
这对于WSF-M的另一个主要目标至关重要：测量海洋表面的风向和风速。目前，大多数卫星只能 tells how fast the wind is whipping（告诉风的速度有多快），但不能 tells which way（告诉它的方向）。这在海洋中部可能是一个棘手的问题，那里可能正在酝酿一个热带风暴，但没有地面设备可以追踪正在发生的事情。
WSF-M还将测量这些气旋的强度，这取决于风速。再结合其一般的风和降水测量，气象学家将能够精确地了解“天气事件”的位置，并更好地预测其可能的发展方向。
如果我们能以某种方式，哪怕是很小的程度，来改善天气预报，无论对战士还是对普通大众，都是值得做的。
—Quinn Remund, WSF-M首席工程师
WSF-M还检查太空中的条件——例如，太阳活动如何在地球附近显现。太阳爆发（又称太阳耀斑）产生的粒子和能量会干扰卫星的电子设备、通信，甚至轨道。
除了主要目标外，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国防部在全球范围内的行动提供信息。例如，飞机是否需要额外的燃料才能绕过冰雹？船只是否应该侧身航行以顺风？您是否应该给雪地车加油，还是穿上泥地轮胎？
显然，这些因素不仅对所谓的“战争人员”很重要。它们对任何需要准确天气预报的人都很有用——而且太空军并不吝啬这些信息。“NOAA使用这些数据，”太空军太空系统司令部生产部队的Charlotte Gerhart说。“NASA也使用这些数据。这些信息对全球各地的预报员都是可用的。”
Ball公司首席执行官Fisher表示，新一代气象卫星的传感器甚至可能有一天会帮助审计政府和公司的行为，揭示这些实体是否正在履行其气候义务，例如与碳信用相关的义务。碳信用是一种公司之间交易温室气体排放权额度的系统。“你需要非常丰富的数据才能弄清楚我们正在签署的所有事情是否真的在发生，”他说。
首席工程师Remund认为，数据越多越好。尽管气象效用确实与我们的日常生活息息相关。2021年12月，一场时速100英里的阵风引发了草地火灾，火势蔓延到丹佛郊区，烧毁了1000多所房屋——包括Ball公司员工的住所。“如果我们能以某种方式，哪怕是很小的程度，来改善天气预报，无论对战士还是对普通大众，都是值得做的，”他说。
在科罗拉多州 戈尔登镇的一个工业区，Ball公司主要的罐生产厂仍然占据着50多年前公司收购一家名为Jeffco Manufacturing的罐头制造商时所在的同一栋建筑，以此进入这个行业。并非巧合的是，这座城镇也是Coors啤酒厂的所在地，它努力维持一种牛仔风情，尽管大多数人住在公寓或郊区豪宅里。Ball工厂生产的易拉罐数量远远超过Jeffco的工头们所能预见的。无论您想要一罐12盎司的Miller，一罐“12 sleek”纤细的White Claw，一罐24盎司的Monster，还是演员Jason Momoa装他品牌水的旋盖式铝瓶，您都可以在这里找到。
如今，Ball公司是世界上最大的罐制造商，年产量超过500亿个。自20世纪90年代初以来，该公司已不再生产使其闻名的罐头罐，当时它分拆并最终出售了该业务部门。但罐头策略正在发生变化：该公司提高了最低订购量——此举排挤了小型客户，如精酿啤酒商。如今，Ball似乎对大客户感兴趣，而不是小批量客户。用太空术语来说，这是旗舰级的任务，而不是“发现级”的。
在很多方面，Jeffco旧工厂里的生产过程与Ball公司的航空航天工艺截然相反。其轨道专业技术是定制的、新颖的、高度复杂的、独一无二的异形钻石。而在工厂里，每天则要生产700万个至少是近亲的罐子。
在整个过程中，高速摄像头会扫描缺陷，并以每分钟数千罐的速度进行判断。那些未能通过机器人测试的罐子会被扔进旁边的垃圾箱，等待回收。
“安全从罐头开始，”工厂车间上方众多“注意安全”的标语之一写道。“我能。你能。我们都能。”
随着Ball公司迈向其150周年纪念，它正朝着再次转变业务的方向发展，试图推广一种新的金属产品：Ball铝杯，一种类似SOLO的容器。它旨在取代酒吧里的品脱杯以及体育场馆等大型场所提供的塑料杯。
从财务和哲学的逻辑来看，这是个好生意，也对地球有益。毕竟，该行业声称，有四分之三的工业和商业铝材至今仍在流通。“它会回来的，可能会以汽车或建筑的形式回来，”首席执行官Fisher说。“它不会变成垃圾，也不会在垃圾填埋场，也不会在海洋里。”或者至少其中一部分不会：美国环保局估计，人们实际回收（而非丢弃）的金属饮料罐不到一半。
最终被送往回收厂的铝材将被“重塑”。它将“转型”。Fisher推测，也许通过可回收的罐头和气候监测卫星，Ball公司环保的重点最终将弥合其“不搭调”的业务之间的差距。最终，一个整洁，即便不那么完美，但却完整的组合。
本报道最初刊载于《科学美国人》2022 年夏季金属特刊。阅读更多 PopSci+ 文章。
