书写作为一项重要的技能,在太空中却遭遇到了障碍。在微重力的环境下,圆珠笔、钢笔均无法正常使用。而铅笔虽然可以使用,但是书写产生的石墨渣可能会漂浮在空间站的空气中,进而进入航天员的鼻子、眼睛里。石墨还是电的良导体,如果进入设备之内,可能还会造成设备短路,从而造成严重的后果。
年,工程师保罗·费舍尔开发出了一款太空笔,能在微重力环境下正常流出墨水。这款太空笔依靠一种特制的墨水盒,它的内部充有加压氮气,可以依靠气体压力将墨水推向笔尖。在不使用笔的情况下,墨水是不能自行流出的,因此墨水在墨水盒里保持着水凝胶的状态。
这支太空笔的性能非常优异,能在极寒和极热的环境下正常书写,也因此得到了美国宇航局的青睐。太空笔研发成功之后,在年马上得到了美国宇航局支的订单。随后,苏联航天局也订购了支。
不过,虽然这种太空笔性能优异,但是造价成本较高。有没有像铅笔一样价格低廉,又非常适合空间站微重力环境使用的笔呢?答案就在神舟十二号任务中,当时刘伯明在空间站用毛笔书写了“理想”两个字。
毛笔是我国传统的古老文具,古人用它来书写文字,也用它来进行绘画。能在空间站进行书写,其过程非常简单:墨水转移到毛笔身上,然后通过书写的方式再次转移到纸上。这一切作用的原理其实非常简单,就是我们所熟悉的“毛细现象”。
在地球上,我们把毛巾挂起来,但是底部让它接触到水,过一会儿,我们会发现整条毛巾都湿了。通过毛细现象,水向上爬了。但是,能量守恒告诉我们,水的重力势能增加了,必定有一种能量减少了,那么到底是哪种能量减少?没错,这种能量就来自于水的表面张力。
事实上,在空间站用毛笔书写也并非那么简单。在地球上,如果毛笔蘸墨太多,那么墨水会从笔尖滴到纸上。同样,如果在空间站上毛笔蘸墨太多,墨水也可能会漂浮出来。因此,蘸墨也需要一种技术。
同样,墨水盒也需要改变。我猜测,装墨水的袋子应该和航天员喝水的袋子类似,需要多少就挤多少出来,这样才不会到处乱飘。不过,这也仅仅是猜测而已。神舟十三号任务的三名航天员会在空间站中过年,到时应该会有写春联的场景,我们就能看到墨水盒的样子了。