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关于在太空写字 ， 曾经有一个流传甚广的谣言 ， 说是：美国宇航局NASA为了能让宇航员们能在飞行手册上写字 ， 专门花了几百万美元开发一种能抵消失重的钢笔 ， 后来美国宇航员问苏联人“你们是拿什么写的？”答曰“铅笔” 。 这个故事有许多不同的版本 ， 最离谱的说美国为了这支笔花了120亿 ， 总之 ， 要想在太空写字实在是太难了！
写几个字真这么难？
2021年秋季的“开学第一课”上 ， 央视专门邀请到正在天宫空间站的中国航天员给同学们讲课 ， 期间航天员刘伯明用毛笔在一张纸上写下了“理想”二字 。 有小伙伴发出惊呼：原来咱们中国的毛笔就能在太空写字！为什么美国要花那么多钱专门开发？
中国毛笔在太空的第一次亮相
实际上 ， 美国人并没有花那么多钱为宇航员研发“太空钢笔” ， 跟苏联一样 ， NASA最早给美国宇航员发的也是木杆铅笔 。 考虑到在零重力状态下削铅笔很麻烦 ， 会产生许多碎屑 ， 后来美国宇航员们改用自动铅笔 。 这些铅笔不便宜 ， 1962年NASA总共花费4382.5美元买了34支 ， 平均每支铅笔128.9美元！
1962年美国宇航员使用的自动铅笔
为什么普通钢笔与圆珠笔不能在太空写字？许多人很快就能给出解释：因为在太空中没有重力 ， 墨水不能像在地面那样到达笔尖 ， 铅笔则不需要考虑重力影响 。
果真如此吗？
在太空中使用的铅笔比较硬 ， 因为软的铅芯容易断 ， 写字更容易掉粉 ， 这些石墨粉末是导电体 ， 在飞船里到处漂浮有可能造成设备短路 ， 这是很要命的 。 所以苏联人其实用的是类似于蜡笔一样的铅笔 ， 它的碎屑不导电 。
然而普通钢笔与圆珠笔是能够在失重状态下书写的 ， 这符合物理学原理 。
我们来做一个小实验：拿一支钢笔或圆珠笔 ， 仰面朝上在本子上书写 ， 很快就看不到字迹——墨水断了 ， 因为墨水被重力往下方拉 。 太空在任何方向都没有重力 ， 你应该把本子贴在墙上 ， 再将笔杆保持水平状态 ， 怎么样？书写没有问题 。
走珠笔在水平状态书写不受重力影响
实际上钢笔与圆珠笔里的墨水并不需要依赖重力 ， 它们是靠分子间相互吸引的力流向纸张的 。
【中国航天员在空间站秀书法！毛笔为什么能在太空写字？】高中物理老师告诉我们水有表面张力 ， 因为水分子之间会通过氢键相互吸引 ， 并且水分子与毛细管的管壁之间也存在比较强的吸引力 。 即便没有重力的参与 ， 毛细管里的水柱高度也会比外边更高 。
拆开一支钢笔 ， 你可以看到笔尖有一条很窄的缝隙 ， 而连接笔尖的部分被设计成密集的栅格 ， 这都是基于毛细管的原理 ， 让墨水可以保留在栅格中 。 当笔尖从纸上划过 ， 墨水从缝隙中流走 ， 栅格里的墨水会因分子间的引力源源不断地补充到进来 ， 全程不需要重力的参与 。
对于圆珠笔来说也是同样的道理 ， 当墨水或油墨被滚珠带走时 ， 笔芯里的墨水会因为黏性而非重力流入笔尖 。
钢笔的设计充分利用了毛细管原理
可能是因为上世纪50年代并没有这种设计 ， 当时的钢笔很容易漏墨 ， 会在飞船发射过程中搞得到处都是 ， 并且NASA对于墨水的分子物理学还是不那么放心 。
1965年 ， 一家私人公司发明了“硫化特殊墨” ， 这种凝胶状的墨能随着时间的推移慢慢液化 ， 再通过在笔杆里加上一个充了氮气的气囊 ， 就能给墨水施加压力 ， 从而将墨水从笔尖挤出来 。
由于在笔内部施加气压 ， 笔可以从各个方向进行书写 ， 哪怕零重力状态也能应对自如 ， 因此被称为“太空笔” 。 据说为了研制“太空笔” ， 费希尔公司耗资达“100万美元” ， NASA于1967年以每支6美元的价格买了400支 ， 苏联也在1969年采购了100支提供给宇航员使用 。
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