科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

“We spent millions of dollars developing a pen for the astronauts that would work in zero gravity. Know what the Russians did? They used a pencil.”——《 The West Wing Season》

上面这句话来自美国电视剧《白宫风云》中的一段台词,大致意思是:美国政府斥资数百万美元研发在失重条件下可以使用的笔,也称太空笔,而同时期的苏联却用铅笔解决了在太空写字的难题。借此来嘲讽美国当局挥霍纳税人的钱,把简单的事情复杂化。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

故事还要从圆珠笔的原理说起

虽然圆珠笔价格低廉又很常见,但是制作工艺却不简单,其主要部件之一为笔尖的笔珠,其由碳化钨制成,这是一种硬度可以与金刚石相媲美的材料。除笔珠之外,球座是笔头上的另一个关键部件。只有当笔珠和球座两者完美结合时,圆珠笔才能正常使用。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

因此笔珠上不能存在一点点瑕疵,生产的笔珠要通过电子显微镜进行检测,一旦发现瑕疵,同一批产品都要报废。这就对制作工艺的要求非常严苛,目前只有德国、日本和瑞士等少数发达国家可以生产制造笔珠。我国近90%的笔尖笔珠都需要进口,但是目前我国已经在进行相关方面的研发攻关。

圆珠笔的原理:当用圆珠笔书写时,笔珠与纸面接触产生摩擦力,使笔珠在球座内滚动,而油墨则在重力作用下被推到笔珠上,笔珠滚动带出油墨,于是就可以写出字。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

圆珠笔在太空写不了字

看完圆珠笔的工作原理,相信大家就会明白为什么圆珠笔在太空中不能使用。这是因为在圆珠笔的工作原理中,重力是一个不可或缺的重要因素,在失重条件下,油墨无法被推到笔珠上,笔珠的转动也就无法带出油墨,圆珠笔也就写不出字了。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

但是有关美国政府斥资数百万美元研发太空笔的传言只是谣言,视剧《白宫风云》中的内容也是杜撰的,美国和苏联一样刚开始都是使用铅笔。期间,美国国家航空航天局还曾花费4382.26美元,采购了34支可以在太空安全使用的特殊铅笔,每支高达128.89美元。此举引发美国纳税人的强烈不满,美国国家航空航天局迫于民众压力,只能继续使用铅笔。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

太空笔的由来

既然太空笔并非美国政府部门研发,那太空笔到底是谁研发的呢?其实“太空笔”是由一家美国私营公司研发的,只不过是被美国国家航空航天局普及罢了。

太空笔的开发者是美国费舍尔公司的Paul C. Fisher,该公司投资了100多万美元,研发了一款在失重等极端条件下仍可以使用的圆珠笔,其工作原理是采用密封式气压笔芯,上部充有氮气,靠气体压力(35psi)把油墨推向笔尖。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

随后,费希尔公司把命名为 “AG-7”太空笔介绍给了美国国家航空航天局。通过一系列极端测试后,美国国家航空航天局从费希尔公司以每支2.39美元的价格购买了400支太空笔。一直使用铅笔的苏联在得知这一消息后,也向费舍尔公司订购了100支太空笔。太空笔由此一举成名,费舍尔公司也因为太空笔声名大振。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

铅笔为什么被抛弃?

既然铅笔可以很好的解决太空中写字的难题,为什么还要斥资研发太空笔呢?其实归根结底是出于对安全的考虑。

由于铅笔在使用过程中会产生石墨粉,石墨粉悬浮在空中:一方面容易被宇航员吸入,对身体健康造成影响;另一方面石墨粉是良好的导电材料,一旦落入飞船的精密仪器设备中,极易引发短路等严重事故,这同美国用石墨炸弹瘫痪伊拉克电力系统的原理类似。

科学探索:美国人斥资研发太空笔,真的是人傻钱多吗?

结语

中国也进行了多次载人航天,那我在太空用的是什么笔呢?

杨利伟上天时,使用的是进口太空笔;翟志刚、刘伯明和景海鹏上天时,使用了一种特制的中华牌铅笔;等到神舟十号和神舟十一号发射时,航天员使用的是中国自主研制的太空笔。中国太空用笔的变化,也从侧面反映了中国航天事业的进步。


分享到:


相關文章: