太空中的二维码 - 从国际空间站到火星探测车
国际空间站的零件管理 - 失重环境下的库存难题
国际空间站（ISS）上搭载着数量庞大的零件与实验器材。若是在地面的仓库，把东西按货架分类摆好就能管理，但在失重环境中，「货架」这个概念本身就不成立。工具和零件要么被固定在舱壁的尼龙搭扣（魔术贴）上，要么装进收纳袋后绑在墙面，可哪个袋子里装着哪个零件，并不是一眼就能弄清的事。
NASA 用一个名为 Inventory Management System（IMS）的数据库管理国际空间站上的物品，而贴在收纳袋和零件上、供宇航员扫描的标签是条形码。NASA 约翰逊航天中心的报告写到，靠这套以条形码为基础的方式，已能掌握舱内 97% 物品的所在位置。不过位置信息准不准，取决于宇航员是否把自己动过的东西逐一申报，而这项清点作业会占用宝贵的在轨工时，因此 NASA 也一直在试验用 RFID 把读取环节自动化。至于刻在零件本身上的标记，用的则是另一套做法（见后文）。
国际空间站的库存管理之所以格外重要，原因在于补给的限制。从地面向国际空间站运送物资，运力要按质量严格分配，成本高到每一公斤都要精打细算，一趟补给能带上去的东西也有上限。因为「本该在那里的工具找不到了」而从地面重新发一件上去，这种浪费用「天文数字」来形容毫不夸张。靠这些识别标签维持准确的库存，正是避免这类浪费的生命线。
火星探测车的校准靶标
NASA 的火星探测车「毅力号」（Perseverance）上搭载着用于相机色彩校准的靶标。火星大气与地球不同，太阳光的光谱会发生变化，要把相机拍到的画面颜色准确还原，就需要一个颜色已知的基准点。因此，做法是把颜色和形状事先已知的图案装在探测车上相机看得见的位置，再拿拍到的画面与它逐一比对来做修正。
这块校准靶标上刻的并不是二维码。不过「拍摄已知图案、再用图像处理算法识别并修正」这一原理，与二维码的读取是相通的。二维码的定位图案也出自同样的思路：借助形状和大小都已知的图形，反推出斜着拍摄时画面出现的变形，再把它校正回来。校准靶标可以说是把这套思路用在了颜色而不是形状上。火星表面温度在零下 60 度前后，大气压只有地球的约 0.6%，还要承受强烈的紫外线；而物理图案与电子电路不同，在这类极端环境中不容易劣化，这正是它的长处。
卫星制造的可追溯性
在人造卫星的制造工序中，多达数千件的零件每一件都要求可追溯：用的是哪一批次的材料、在哪道工序由谁完成组装、通过了哪些检验，都必须能按零件逐一回溯。因为一旦在轨道上出现故障，就需要立刻判断使用同一批次零件的其他卫星是否存在同样的风险。
在这类用途中直接刻在零件上的，是与二维码（QR 码）同属二维条码的 Data Matrix。NASA 的技术标准 NASA-STD-6002 规定，航天零件的直接刻印使用 Data Matrix，这也与美国国防部的零件识别标示规格 MIL-STD-130 保持一致。由于可供刻印的面积很小，码里一般只放相当于零件编号的识别码，制造日期、批次号和检验结果则用这个识别码到制造数据库中查询。在组装工序的每个阶段扫描一次，记录便按零件逐条累积起来。
航天用零件的二维条码标记，有着与地面用途不同的要求。其一是出气。在真空中，材料所含的挥发成分会慢慢以气体形式跑出来，再附着到镜头、传感器和散热面上使性能下降，因此要随机体上轨道的零件，对涂料和墨水这类有机材料的使用有严格限制。其二是温度和紫外线。在轨道上，卫星每绕一圈都要在向阳面和阴影之间来回，反复承受巨大的温差，贴上去的标签和涂层会因为与基材伸缩程度不同而剥落或开裂。没有大气挡着的紫外线也会让有机颜料褪色，把码本身的明暗反差消磨掉。除此之外，还要经受发射时的振动与冲击。于是人们选的不是在表面加上一层东西，而是让材料本身发生改变的做法（激光刻印或化学蚀刻），并对刻印的深度与精度加以管理。真正被要求的并不是「墨水不会挥发」，而是既不污染机体的其他部分，又能在数年到十几年的运行中始终保住明暗反差。
在太空开发中二维码用在哪里、不用在哪里
把前面几节并排来看就会发现，即便同样是在太空这个舞台上，不同场面用的也是不同的码。舱内宇航员经手的收纳袋和标签是条形码，而随机体上轨道的零件、直接刻在上面的是 Data Matrix。要是笼统地说成「二维码在太空里也大显身手」，这种分工就看不见了。
零件直接刻印之所以选 Data Matrix，理由有好几条。第一是可以刻印的面积。螺栓的顶面、连接器的侧面这类平整部位往往只有几毫米见方，在数据量相同的情况下，Data Matrix 占的地方更小。二维码需要三个角上的定位图案，四周还要留出 4 个模块宽的空白；Data Matrix 靠 L 形实线加交替图案来定位，空白只要 1 个模块就够。第二是读取条件。金属曲面上的反光容易让明暗变得混乱，把细小的单元密排、再靠纠错来弥补，在有限的面积里反而读得更稳。第三是标准。NASA-STD-6002 和 MIL-STD-130 都指定了 Data Matrix，于是供货的各家企业和接收方能用同一种读取设备来处理。
那么二维码与太空开发无关吗？并非如此。二维码的长处在于不必另外准备专用读取设备，用智能手机的摄像头谁都能读。这个长处发挥作用的地方是有人参与的环节：零件的包装和运输标签、从纸质作业手册指向电子数据的入口、场馆导引和宣传物料等等。在读的人和读的设备都无法限定的场合，「这是一种已经普及的码」本身就是价值。反过来，制造线上可以固定读取设备，于是就能优先考虑面积和耐久。也就是说，决定选用哪种码的并不是「是不是在太空」，而是「由谁来读、用什么读」。
极端环境印证的二维码设计思想
太空这种极限环境所检验的，正是把信息印上去、刻上去的这类码所共有的本质优势：不需要电源、不需要通信、没有活动部件、对环境的依赖极低。这些特性可以一直追溯到二维码的原点：1994 年，它是为了在汽车零件工厂的严苛现场（油污、粉尘、高温）里也能可靠读取而设计出来的。
沾上脏东西也要读得出来，这项要求是以纠错的形式被写进码的结构本身的。除了记录数据的地方之外，还另外带上一份用于复原的校验码，这样即使一部分因油污或划伤而丢失，也能从剩下的部分把原始数据取回来。这样的做法本是为油污和粉尘准备的，可是在真空、辐射这些当初并未设想的条件下同样奏效。30 年后的太空里同一套设计依然行得通，原因不在于把环境一个一个都设想到了，而在于它一开始就把「信息会缺失」当作前提。