太空生活:潘多拉魔盒

  失重环境被人形容为“潘多拉”魔盒,奥秘无穷。在航天飞行中产生失重是宇宙的造化,它的本质不是用简单的几句话能说清楚的,但又不能完全不说。这里试着用比拟的手法形象地稍作说明。

  

  航天器作轨道飞行时为什么会失重,用牛顿力学的语言说,是它的离心排斥力与天体对它的引力相互抵消。这种离心排斥力是由离心加速度产生的,即离心惯性。在爱因斯坦广义相对论中,引力并不是一种力,而是弯曲时空的一种属性。质量使时空弯曲,即将时空压出坑、阱来。不同质量的天体使时空弯曲的曲率不同,即压出不同深度的阱和沟(瞬时为阱、动态的为沟),这曲率值就是引力的大小,也就是“引力阱”的深度。广义相对论的一个重要理论是“加速度与引力等价”,这就是说,加速度可以抵消引力。形象地说,物体的运动加速度可以“填平”引力阱,或者说将弯曲时空拉平拉直。这里,我们或许可以说,失重是平直时空的属性。

  

  任何形象比拟只能是简略的近似,一般是蹩脚的,很可能是荒谬的。

  

  前面我们说了失重捉弄人的许多事例,其实,这不及失重为我们提供认识宇宙、发展科技文明的巨大机遇的万一。在失重环境中,浮力和对流消失,毛细作用和附着力增强,表面张力成为液体物质的一种主要力,物质的电势、磁势、热电音响,以及热和质量的传导等性质都发生变化。如何利用失重创造的这些独特的条件,更深刻地认识宇宙规律、提高科技文明水平,是人类的造化。

  

  目前,科学家正在利用失重环境的特有条件,进行生命科学、宇宙动力学等等在地面上难以进行的实验研究;生产地面上难以均匀混合的新型合金和生长大型晶体等工业材料;高效率地制造地面上难以制造的高纯度的药物等等。

  

  当然,在利用失重环境时,仍要小心被失重捉弄。美国科学家曾遇到过这样一件事,他们研制的一套试验装置,在地面上经反复检查测试,一切正常。但是,由航天飞机带入太空进行实验时,却毫无结果。在寻找失败原因时,仍然发现一切器材都很正常。经反复查找研究,才发现原因在一个并不重要的卤化灯上--卤化灯中的气体在失重环境中不对流!

  

  万事开头难,失败是成功之母。让我们勇敢地打开“潘多拉”魔盒,迎难而上吧!