铅笔为何不能在太空中被宇航员使用?

在太空无重力环境下,圆珠笔和钢笔都无法使用,航天员要想写字,刚开始只能用铅笔!但是科学家后来发现,在太空中使用铅笔的危险系数极高,于是马上叫停了航天员使用铅笔的做法。

早期航天员在太空中使用铅笔的几年时间,幸亏没有发生重大事故,不然想想都觉得后怕!

航天员为什么不能在太空中使用铅笔铅笔

关于航天员为什么不能在太空中使用铅笔,有一个流传甚广的故事:众所周知,由于在失重条件下墨水没有了向下的压力,所以航天员在太空中没法使用圆珠笔和钢笔。这下可愁坏了NASA的一众大佬,这帮智商顶级、学识超群的科学家抓耳挠腮、绞尽脑汁也没有想出合适的解决方案,便只好放下架子,向民间征集解决方案。

高手果然在民间!有一天,NASA办公室收到一个包裹,上面写着一行稚嫩的小字:“打开试试这个?”包裹一打开,发现是一大把铅笔。

太空中写字

这个故事告诉我们,有时候看上去很复杂的问题,其实有着极为简单的现成办法。

然而,故事毕竟是故事,这名小学生给出的铅笔方案同样不靠谱。都以为他是个王者,真理证明他只是个青铜。

太空

不靠谱的地方就在于,铅笔的笔芯在使用过程中很容易折断。然而在失重条件下,折断的笔芯会飘浮在太空中,一旦飘进航天员的鼻子、眼睛或者嘴里,后果很严重;一旦飘进各种电器设备里面,有可能引起短路。同时,铅笔在纯氧环境中属于易燃物品,极易燃烧,一旦引发火灾后果不堪设想。

太空笔横空出世,救了阿波罗11号三条人命当得知NASA遇到太空写字难题之后,一名叫做保罗·费舍尔的商人嗅到了商机。这个保罗·费舍尔是个奇才,他早年通过研究发明圆珠笔的通用笔芯赚取到了第一桶金。

阿波罗11号宇航员

这一次,保罗·费舍尔毫不犹豫地投入了两百万美元巨资,花费了整整两年的时间,于1965年研制成功了一种完美适应太空环境的写字笔——太空笔。

太空笔横空出世以后,NASA马上向保罗·费舍尔下了一笔订单:400支太空笔,每支单价2.95美元。

两百万美元的巨额投资换来区区1180美元的订单,聪明一世的保罗·费舍尔岂不是干了一笔血亏的买卖?

非也!真正聪明的人向来不会按照常理出牌。保罗·费舍尔发明的太空笔一经推出,马上就被世界各国的航天员使用,并一直使用至今。更为传奇的是,这支小小的太空笔还救了阿波罗11号三名宇航员的性命。

阿波罗11号登月舱

1969年,当阿姆斯特朗在月球上迈出个人的一小步,人类的一大步之后,他便和另外两位同事启程返回地球。然而,登月舱发动机始终无法启动,原因是发动机的塑料手动开关被宇航服的背囊碰断了。

三名宇航员马上向地面指挥中心发出求救信号。地面指挥中心告诉他们只要拨动开关内的一个小金属条就可以启动,但是宇航员为了减轻重量已经把所有工具都丢弃了。地面指挥中心又告诉他们不妨用太空笔试一下,宇航员奥尔德林用太空笔的中空尾端拨动开关,成功地启动了登月舱的发动机。

太空笔

一支小小的太空笔就让保罗·费舍尔留名青史,我们不得不佩服这位商人的精明。

日常生活中有哪些常见的太空技术太空笔的原理其实很简单:它采用密封式气压笔芯,上部充有氮气,靠气体压力把油墨推向笔尖。除了在太空中发挥作用,太空笔还被广泛应用于登山、深海作业、户外活动等各种极端恶劣环境中。

太空笔

在人类探索太空的过程中,为了适应太空环境、满足航天技 要求,科学家发明了许许多多的太空产品。这些太空产品,有些已经走进了千家万户,广泛应用到人们的日常生活中来。

尿不湿、净水器、太阳能光伏板、记忆床垫、无绳吸尘器、太空马桶、燃料电池、核磁共振成像仪、碳纤维自行车、火灾气味探测器、陶瓷刹车片、心脏泵……这些都是太空探索的杰作。

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你知道为什么美国登月宇航员回到地球后都生怪病了吗?

他们的病因跟在太空用铅笔是一个道理,而且铅笔的危害远不止如此,如果运气不好,航天器发生爆炸也是可能的,所以早期探索太空用铅笔的那几年,完全就是在刀尖上跳舞,幸亏没发生重大事故。

太空中为什么不能用圆珠笔?虽然圆珠笔在我们日常生活中是一件很普通的物品,而且很廉价,但你知道圆珠笔的制造工艺堪比航母吗?

圆珠笔笔尖的小滚球是碳化钨,这种物质的硬度跟金刚石媲美,通常用于制作军事武器,将碳化钨制作成小滚球后进行抛光,接着装入球座。

滚珠跟球座之间的缝隙,既不能太大,也不能太小,二者之间需要精确到千分之一厘米,而且在生产过程中,一旦某条球轴承上的参数有误差,那么这条线上成千上万个小滚珠都会被集中销毁。

而且肉眼几乎是看不见球轴承上是否有瑕疵的,还得借助电子显微镜,一系列复杂的工艺对制造商的技术要求非常高,至今都没几个国家能独立制造圆珠笔头。

圆珠笔的运作原理最关键的地方就是利用重力,在重力的作用下,油墨自然会跟滚珠接触,在写字时,滚珠受到挤压,会向内缩进十分微小的一段距离,而油墨就可以从缝隙中流出,笔珠滚动带动油墨,自然就可以写字了。

如果滚珠跟球座之间缝隙过大,滚珠就会掉出来,如果缝隙过小,油墨又无法充分流出,不管是圆珠笔还是钢笔,传统工艺都采取的是重力供墨结构,一旦进入太空环境,在重力消失的情况下,油墨便不会主动跟滚珠接触。

如果不信,你不需要去太空也能做实验求证,比如你随便拿起一支圆珠笔,仰着在纸上随便乱划,划完几秒钟后,圆珠笔就没法书写了。

太空中为什么不能用铅笔?在讲铅笔之前,先来说说美国阿波罗登月计划中的12位宇航员,为什么在返回地球后都会出现怪病?这有便于更好理解铅笔为什么在太空中禁止使用。

月壤中存在大量月尘,但宇航员在月表执行完任务进入舱内脱掉宇航服时,沾染的月尘就会飘荡在舱内,随着宇航员的呼吸进入他们的呼吸道跟肺部。

又因为月尘没有经过风力水力的打磨,导致它的形状结构略显锋利,月尘在体内就很容易对呼吸道跟肺部造成损伤,这也就是美国12位宇航员登月归来后发生怪病的原因。

再回到铅笔这个话题上来,铅笔的危害大于月尘,除了削铅笔、用铅笔书写时产生的微尘对人体呼吸道、肺部造成的危害之外,还有笔尖的隐患,如果用力过猛导致笔尖这段,在无重力情况下,笔尖很有可能对宇航员的眼睛造成伤害,甚至被不小心吸进体内。

此外,铅笔的主要成分为石墨跟黏土,石墨是一种性能很好的导电材料,一旦石墨粉尘进入电子设备中,很有可能会引起短路,从而引发火灾,甚至会导致航天器爆炸,毕竟太空舱内空间狭小,四周到处都是电子器件,石墨炸弹也是这个原理。

所以美苏在太空中用铅笔那个阶段,没出事不代表铅笔安全,苏联在意识到铅笔的安全隐患后,就另辟蹊径的使用了石蜡铅笔。

石蜡铅笔既能解决飞屑微尘问题,又能避开导 隐患,但这种铅笔用来画画倒还不错,如果用来写字,真的能让人恼火,而且稍微用力过大,还是会折断,所以美苏两国不断寻求新的替代品。

航天专用太空笔到底厉害在什么地方?很多人觉得如今的太空笔是NASA研发的,其实不对,当然也不是苏联研发的,而是美国的一家私营企业。

美国费舍尔公司的Paul C. Fisher投资了100多万美元,跟同事们合力搞研发,终于制造出了一款可以在极端条件下使用的圆珠笔。

它的工作原理是采用密封式气压笔芯,而不是靠重力。

当时这家公司向NASA推荐了这款笔,而NASA也对这款笔进行了各种环境测试,最终以每支2.39美元的价格,够买了400支太空笔,其实没这么便宜,但费舍尔公司借此宣传,从而名声大噪。

这支笔厉害到什么程度?

在书写时会摩擦产生热量,热量会造成气压失衡,上部的氮气压力会将装有半固体状态的超粘触变性油墨推向笔尖。

这种特殊油墨写出来的字,即便在强光照射下或泡在开水里100小时,字迹依旧清晰可见,而且不漏油不挥发,满墨状态下能流畅书写48公里。

经过测试,太空笔在冰川、沙漠、深海中,都能流畅书写,而且经过27道工序制作而成的超坚硬碳化钨笔珠,除了耐磨损之外,还不会轻易脱落。

如此优秀的太空笔,很快就成了各国航天员的标配。

中国自主研发的专业太空笔我国载人航天事业在初期用的也是用的国外太空笔,但在独立自主研发的精神下,我国开始着手解决太空用笔的难题。

2008年,20多家集研发、生产、销售于一体的制笔产业落户在始兴县选址东湖坪工业片区。

2010年,该基地被评为“中国制笔研发制造基地”,里面的企业在日以继夜的研发国产太空笔。

皇天不负苦心人,在2013年,我国就研发出了国产太空笔,并且正式被应用于航天事业。

国产太空笔笔杆的材料是航天专用合金,制作工艺更是达到了QB/T2‌‌625—2011和GB4306国家最高标准,属于全球顶尖水准。

这支笔不仅能在玻璃、陶瓷等介质上书写,还能在水中书写,完全能够适应零下40摄氏度到140摄氏度的气温变化,就算航天员在穿上宇航服,带上重启手套的情况下,也能用太空笔轻松书写。

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