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太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

时间:2021-03-08 14:13:42  来源:今日头条  作者:飞哥聊科学

众所周知,宇航员在太空处于失重状态,生活的方方面面都与地球存在很大的差异。所以他们必须穿着专用的服装,睡专用的睡袋,吃专门的食物。但是你知道他们连书写都必须使用专用的笔吗?

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

一、钢笔会失灵

钢笔可以书写,主要靠的就是毛细作用。简单来讲,当细如毛发的玻璃细管插入浸润液体中,管内液体上升,水平面高于管外,比如水。当插入不浸润液体中,管内液体会下降,水平面低于管外,比如水银。

钢笔书写时,利用的也是这个原理。钢笔墨水与纸之间是可浸润的,当用钢笔写字的时候,通过在纸面按压施力,钢笔笔尖的分叉会变大,便于墨水留出。而纸面与墨水的毛细作用,则会引导墨水不断地向纸面移动。

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

当不使用的时候,笔尖会较为收缩,且由于外界大气压强的作用,笔胆内空气较少,无法抵抗外部的大气压,所以墨水会被牢牢地压在胆内。但是进入太空,由于失重的关系,失去了外部的压力,笔胆内又残留一小部分的空气,反而会向外施压,分叉的笔尖不再能够阻挡墨水的冲力,所以钢笔在太空中容易出现漏墨的现象。

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

二、铅笔会“捣乱”

既然钢笔墨水由于失重容易失灵,那么没有墨水的铅笔可不可以呢?

铅笔倒是可以在太空进行书写,但是我国和美国的宇航员依旧不选择使用铅笔。因为它有一个致命的缺点,它的笔芯是石墨和黏土混合做成的。这样的笔芯坚硬,书写时靠摩擦上色,虽然没有重力或压力的问题,但是摩擦的过程中会产生大量的粉末。

而太空中由于失重,这些本应落下的粉末,也会跟人体一样漂浮在空中。甚至会飘向仪器的缝隙中,引起短路,也有可能飞进宇航员的眼睛、鼻子、嘴巴,这些都对宇航员的生命安全构成了危险。

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

早些年,由于火箭的运载能力不足,太空舱里常常是纯氧状态,这样无需携带其他气体,无需额外调节气体的成分比例,能减轻运载压力,还可以节省物料。

但是石墨在纯氧中的燃点比空气中要低很多,加上笔杆为木质,属于易燃烧物品。其他国家就曾经发生过在太空中铅笔失火的意外。

如今随着科技的发展,虽然已经可以携带空气,无需舱内纯氧,但是由于石墨存在多方面的安全问题,所以一般在太空中也不会使用铅笔。

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

三、太空笔有什么特别之处?

既然钢笔、圆珠笔、铅笔都不适合在太空中使用,为了满足书写记录的需求,那么就只能研发出一款安全又符合太空环境的专用太空笔了。

1965年,美国人Fisher投资了100万美元,研发出了第一只太空笔。它可以在严寒、高温、水下、多种液体中书写,当然也可以在失重的情况下书写。

它采用的是碳化钨珠作为笔尖,经由特殊工艺嵌在笔头,不易脱落又能防止漏墨。笔芯管内充的是氮气,并内置分离浮球,将加压的氮气与油墨分开。书写按压时,压力达到一定数值,墨水才会被氮气推到笔尖。

太空中不能用铅笔,也不能用钢笔,这是为什么?

 

墨水也与寻常的钢笔墨水不同,采用的超黏变性油墨,平时是类似凝胶的状态,只有当书写时,笔尖转动,墨水才会随着碳化钨珠的旋转变成液体状态。据说太空笔的寿命可长达100年,可书写的时间也高达数十年。

由于它抗冷又抗热,还防水,可以适应多种环境,所以太空笔其实也不仅仅应用于太空。不少户外爱好者在登山、潜水时也会使用太空笔,还有极地考察、建筑装修等多行业领域也都适用。可以说这真的是一项伟大又具有实用性的发明。



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