甄理
在太空中的失重作用會給人一種宇航員不受地球引力影響的錯覺,但實際上,空間站里的宇航員受到的引力只比在地球表面小了10%。當你搭乘電梯下樓,在電梯開始向下移動的瞬間,你是不是有種失重的感覺?宇航員的失重狀態(tài)也與之類似。那么,為什么空間站里的宇航員可以懸空做出各種各樣的“雜技”,而不會摔倒在地?
空間站既受到地球引力的牽引,又以每小時28000千米的高速向前飛行,引力無法完全將空間站這部“大電梯”拉下來,只能使空間站和宇航員像月球般繞地球打轉(zhuǎn),而永遠不會砸到地球上。另一方面,如果宇航員和空間站不受地球引力作用的話,他們就不再繞著地球旋轉(zhuǎn),而會與地球分道揚鑣。
形成繞地球旋轉(zhuǎn)的合力
許多太空電影都告訴我們,在沒有空氣的宇宙真空中,壓力非常低,如果沒有宇航服的保護,人們會當場爆開。實際上,人體皮膚具有很好的彈性和韌性,能夠充當保護層,使宇航員不會爆開;但如果不能及時恢復(fù)壓力和氧氣供應(yīng),他還是無法存活。
①紫外線將皮膚曬傷。
②氣體在體內(nèi)膨脹,皮膚被拉伸,身體腫成原來的兩倍大。
③眼睛和嘴里的液體開始氣化,血液中產(chǎn)生氣泡,造成血管堵塞。
④宇航員因大腦缺氧而昏迷。
⑤90~180秒后,宇航員窒息死亡。
真正在太空中犧牲的人確實很少。國際上規(guī)定,超過地球上空100千米高的地方才是太空,盡管有許多人因航天事故不幸遇難,但事故大都發(fā)生在地球上空100千米以下的區(qū)域,甚至地面。
嚴格來說,在太空中犧牲的宇航員只有“聯(lián)盟11號”的三人。1971年,蘇聯(lián)“聯(lián)盟11號”太空艙的三名宇航員圓滿完成任務(wù),返回地球,但當?shù)孛嫒藛T打開太空艙時,卻發(fā)現(xiàn)他們都已死亡。原來,在太空艙與空間站分離時,壓力閥被震開了,艙內(nèi)的空氣在一瞬間迅速泄露,宇航員們還來不及反應(yīng)便因缺氧窒息而死。
老式電視機可以接收無線電波,如果它的天線足夠靈敏,并調(diào)到特定的頻率,屏幕上會出現(xiàn)白茫茫的雪花“噪音”;在這些雪花中,可能有1%就來自宇宙。
1964年,兩位工程師制造了一臺大型天線,這臺天線每時每刻都會收到一個特定噪音。他們排查了各種原因,連天線里的鳥屎都清除干凈了,可這個噪音信號不但沒有消失,反而更加清晰。工程師百思不得其解,只好向天文學(xué)家請教,這對后者而言,卻是一個很大的驚喜。
137億年前,一個含有極高能量的致密小點發(fā)生爆炸,它迅速膨脹,形成了宇宙,此次事件被稱為“大爆炸”。剛誕生的宇宙像一鍋滾燙的濃湯潑到了地上,它在擴散的同時也慢慢冷卻;時至今日,這鍋湯已無限寬廣,也變得十分冰冷。天文學(xué)家們絞盡腦汁,都沒能找到宇宙湯的蛛絲馬跡,而工程師制造的天線卻像一支靈敏的溫度計,測到了宇宙湯現(xiàn)在的溫度:3K(約為-270.15℃)。
隨著地球自轉(zhuǎn),星星會在天空中緩緩轉(zhuǎn)動,形成一個大轉(zhuǎn)盤。而北極星則處在轉(zhuǎn)盤的中心,移動幅度最小,它總是位于北半球天空的北方,所以古代的航海家們常常通過觀察北極星來辨識方向。
不過,北極星并不是一成不變的。它的位置之所以相對固定,是因為它位于地球自轉(zhuǎn)軸的延長線附近,而地球自轉(zhuǎn)軸存在周期性的緩慢擺動,指向的位置會發(fā)生變化,因此北極星的名號也會不斷易主。4000年以前的北極星是天龍座α星;從明清時期開始,小熊座α星成為現(xiàn)在的北極星;在公元3300~4400年,仙王座γ星將接管北極星的位置;公元13500年開始,織女星將成為新一任北極星……
工程師們用這臺大型天線探測到了宇宙的溫度。這個溫度就是宇宙的“噪音”,被稱為“宇宙微波背景輻射”。
金屬是一種化學(xué)性質(zhì)十分活潑的物質(zhì),在地球上,它的表面往往會被氧氣腐蝕,形成一層氧化物,這層氧化物可以讓內(nèi)部的金屬與外界隔絕,不被繼續(xù)腐蝕。但在沒有氧氣的宇宙中,金屬不會自己生成氧化物,如果兩塊裸露的同種金屬互相貼合,之間沒有其他物質(zhì)隔開,由于金屬原子非?;顫?,金屬會由于原子間的吸引力而自動“合體”,像是被焊接在了一起,這種現(xiàn)象被稱為“冷焊”。
這個常識看似無足輕重,卻給航天事業(yè)帶來過很大的麻煩。
1989年,美國宇航局的“伽利略號”探測器發(fā)射升空,旨在前往木星附近進行觀測??茖W(xué)家們?yōu)樗O(shè)計了復(fù)雜的航線、安裝了巨大的數(shù)據(jù)傳輸天線,耗資高達十幾億美元。然而,在歷時一年多、探測器終于到達預(yù)定位置后,數(shù)據(jù)傳輸天線卻打不開了。原來,科學(xué)家們忽略了冷焊現(xiàn)象,天線的骨架和其他金屬部件牢牢粘在一起,幾經(jīng)嘗試都無法展開。所幸,還有一個備用小天線,這才讓探測器免于報廢,但小天線的功能遠遠沒有主天線那么強大,本次探測任務(wù)的成果也就因此大打折扣了。