蜂窩與太空飛行器,好奇嗎?

航天飛機、宇宙飛船、人造衛星等太空飛行器要進入太空持續飛行,就必須擺脫地心引力,這就要求運載它的火箭必須提供強大無比的能量。同時,太空飛行器自身重量越輕,就能大大減輕運載火箭的負擔,也就能使太空飛行器飛得更高更遠。

為此,為了減輕太空飛行器重量,科學家們絞盡腦汁與太空飛行器“斤斤計較”。可減輕太空飛行器重量,相當困難。科學家們嘗試了許多辦法都無濟於事。最後還是蜜蜂的蜂窩結構給科學家們解決了這個難題。

蜂窩與太空飛行器,好奇嗎?

大家知道,蜂窩是由一些一個挨一個、排列整整齊齊的六角形小蜂房組成的。十八世紀初,法國學者馬拉爾琪測量到蜂窩的幾個角都有一定的規律,鈍角等於109°28′,銳角為70°32′,後來經過法國物理學家列奧繆拉、瑞士數學家克尼格、蘇格蘭數學家馬克洛林先後多次的精確計算,得出一個結論:要消耗最少的材料,而製成最大的菱形容器,它是角度就是109°28′和70°32′,也就是說,蜜蜂蜂窩結構是容積最大且最節省材料的。

但從正面觀察蜂窩,它是由一些正六邊形組成的,既然如此,那每一個角都應是120°,怎麼會有109°28′和70°32′呢?這是因為蜂窩不是六稜柱,而是底部由三個菱形拼成的尖頂構成的“尖頂六稜柱”。我國數學家華羅庚準確地指出:在蜜蜂身長、腰圍確定情況下,尖頂六稜柱的蜂房用料最省。

上述蜂房結構不正是太空飛行器結構所要求的嗎?於是,在太空飛行器中採用了蜂房結構,先用金屬製造成蜂窩,然後,再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結構。這種結構的太空飛行器容量大、強度高,且大大減輕了自重,也不易傳導聲音和熱。因此,今天我們見到航天飛機、宇宙飛船、人造衛量都採用了這種蜂房結構。

科學發展就是如此,有些看似十分深奧、高不可攀的難題,可只是開動腦筋,善於從日常生活中覓線索,反而迎刃而解。小小的蜂房似乎與偉大的航天航空事業風馬牛不相及,但仿生學卻把它們緊緊聯繫在一起。


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