太空中,宇航员真的能随便用铅笔吗?别被“段子”误导

或许朋友们看过《三傻大闹宝莱坞》吗?是否还记得里面有这样一问:宇航员为什么不是用铅笔呢?
太空中,宇航员真的能随便用铅笔吗?别被“段子”误导
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以前有个段子 , 讲了有关冷战时期 , 美苏之间有关太空竞赛的一个小故事 。 美国为了解决太空重力失衡的问题 , 不计成本投入资金 , 花费数百万美元专门研发了一款“太空笔” , 用于有宇航员在太空中正常书写 。 但是 , 苏联的宇航员却直接用铅笔就结解决了书写漏水的问题 。
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这个段子的误导性极高 , 让美国人自己都觉得不可思议 , 还进行了一番自我调侃 。 先不讨论它的真实性 , 单论太空中是否能够使用铅笔书写的问题 , 就值得仔细分析 。
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太空重力
重力(Gravity)是物体由于地球的吸引而受到的力 , 方向总是竖直向下 , 施力物体是地球 。 物体受到的重力的大小和物体的质量成正比 。
也就是说 , 重力是万有引力的一种具体表现 。 随着距离的增加 , 地球对物体的引力作用会越来越弱 , 但物体重力不会彻底消失 , 只是大小无限趋近于0 。 在太空中 , 许多人造卫星在围绕地球旋转 , 就像是月球一样 , 它们依旧能受到地球的引力影响 , 并不断向地面靠近 。
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所以我们常常能看见宇航员返回来的太空相关视频中 , 仿佛一切事物都已经脱离了重力的掌控 , 进入到“放飞自我”的环节 。 比如由于失去了重力的影响 , 在太空的水是这个样子的:
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吃饭是这个样子的:
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所以当这些可爱的宇航员们在太空工作的时候 , 他们需要穿着重力服、挂好安全绳 , 才不会被“失重”的太空拉到任意一个地方 。
那么在这样的前提下 , 宇航员们真的可以用铅笔来进行书写吗?
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太空用什么笔?
太空中的宇航员都有一套专门的生活和工作设备 , 专用的服饰、睡袋、食物等 , 那么书写工具呢?
一般来说 , 人类常用的笔是水笔(包括钢笔在内) , 但如果是在太空 , 这些笔不能发挥任何作用 。 因为水笔的书写原理是利用笔管中的墨向笔尖侵染(钢笔则是利用书写时的压力增大笔尖的分叉 , 使笔管内墨水流出) , 纸面吸水后就可以留下印记 , 完成书写 。
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但事实上在太空 , 缺少了重力的引导 , 水笔内的墨和所有物体一样 , 会失去“方向感” , 不会再正常流到笔尖上 , 是写不出来子的 。 就像是在太空环境中拧不干的毛巾一样 。
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在早期 , 苏美两国的航天员都使用过铅笔 。 因为铅笔不是依靠墨水的侵染达到书写效果 , 而是利用笔尖和纸张的摩擦来留下痕迹 。 所以在这一方面 , 重力对于铅笔的影响非常小 。
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那为什么又会有斥巨资研发“太空笔”这么一出呢?
知道了铅笔的写字原理 , 那就不得不了解一下铅笔的成分 。 现在的铅笔大部分都是由木制笔杆包裹着笔芯使用 , 中间用于留色书写的部分是石墨和黏土构成 , 石墨中主要元素成分是碳 , 含有微量金属元素 。
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铅笔是需要削的 , 在削铅笔的过程中 , 以及笔芯和纸之间产生摩擦时 , 除了留在纸张上面的痕迹 , 还会产生一些微小的粉末(美术生的画室是典型例子) 。 如果不慎将铅笔笔尖按断了 , 它们会留在空中肆意漂浮 。
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而且在太空环境中 , 这些到处漂浮的微小事物并不能小看 , 尤其是粉末状的物质 , 因为它们会无孔不入 。 要是飘到一些精密的仪器中引起短路和其他故障 , 或者钻进人体的呼吸道内 , 那么宇航员面临的将会是生命的威胁 。