如何在太空中流利的書寫？

　　2017-08-17 18:35

　　作者：李會超

　　中國科學院國家空間科學中心 空間天氣學國家重點實驗室

　　你也許聽說過這樣一個故事：在上世紀美蘇兩國的太空競賽中，美國的NASA花了一大筆錢，研發出了一支能夠在太空的無重力環境下書寫的筆。消息傳開后，蘇聯人笑而不語的給NASA寫了一封簡訊：「你們為啥不用鉛筆呢？」

　　看起來美國人似乎幹了一件出力不討好的事情。但這個故事僅僅是個段子，實際上，出錢研究筆的並不是NASA，而蘇聯人後來用的也不是鉛筆。

　　宇航員在太空工作時，筆是他們不可或缺的工具。在早期的太空飛行中，飛船的設計和質量都不是十分穩定，在飛行過程出點小毛病是常有的事情。宇航員們需要記錄飛船在飛行過程中的狀態與數據，為今後飛行進一步的改進提供參考。同時，飛船上採集的科學數據和科學樣本，也需要用筆進行記錄與標記。在沒有智能手機和平板電腦的時代，筆是宇航員們完成這些任務唯一的工具。

　　

　　（正在書寫太空日誌的宇航員）

　　在60年代初美國剛剛開始進行太空飛行時，如果宇航員要到艙外活動，進行太空行走，就要讓整個飛船船艙暴露在太空中，進入寒冷的真空狀態。因此，對「太空筆」的要求，除了要能在微重力環境中工作外，還有能夠承受太空中低壓、寒冷的環境。在美國的第一次太空飛行中，乘坐自由7號的宇航員艾倫·謝潑得使用了鉛筆作為書寫工具。但鉛筆在太空飛行中的缺陷是顯而易見的： 木製的鉛筆本身就是可燃物，在微重力環境下，削鉛筆產生的碎屑會會四處飄散，製造更大的起火隱患。為此，美國後來採用了自動鉛筆，部分解決了筆桿易燃的問題。但與木質鉛筆一樣，自動鉛筆的石墨筆芯容易在書寫過程中折斷。折斷的筆芯同樣是易燃物，飄進電子儀器后可能引起短路等電器故障，飄入人眼后還可能幹擾宇航員正常執行任務。蘇聯人還嘗試過用紙包裹而成的蠟筆，除了外殼同樣存在易燃的問題外，蠟筆的印記難以長期保存。

　　為了買筆，NASA還鬧出了一次不小的風波。在阿波羅計劃之前的水星計劃中，NASA向Tycam公司採購了34支自動鉛筆。在作者還用鉛筆寫作業的時代，買一兩串糖葫蘆的錢大概就能買到一支質量不錯的自動鉛筆，運氣好的話還有鉛芯附送。而NASA為一支自動鉛筆付出的採購價，竟然高達128.89美元！要知道，在達成這筆採購的1965年，二十支這樣的筆的價錢都可以在美國購買一輛嶄新的中端家用轎車了。在輿論的壓力下，NASA不得不變更了採購計劃，買來了更便宜的筆。

　　在媒體對NASA口誅筆伐時，一位工程師卻從中看到了機會。他名叫保羅‧費舍爾，曾經在美國的一家主要圓珠筆供應商中承擔改進圓珠筆產品的工作，後來創業成立了自己的制筆公司。面對在太空中流利、可靠書寫的需求，費舍爾的公司自籌研發資金，打造了第一款太空筆——AG7（AG是Anti-Gravity,即抗重力）。

　　

　　（AG7太空筆）

　　費舍爾驕傲的向NASA的官員宣布，這支筆幾乎可以在任何情況下在任何材料上書寫：可以在任意教角度甚至倒立的情況下書寫；可以在零下40度到零上140度的環境中書寫；可以在真空環境中書寫；可以在失重的情況下書寫；可以在膠片、玻璃、金屬、木塊甚至其他你能想象到的材料上書寫，而且不會損壞筆尖。書寫的痕迹可以抵禦強光的照射和沸水的侵蝕，在30度的環境下可以保存100年。

　　而實現這些神奇功能的原理也並不複雜：費舍爾太空筆的筆芯為全封閉式，在筆芯尾部充入加壓的氮氣，並用一個能夠滑行的小圓球隔離油墨和氮氣。在書寫時，加壓的氮氣推動著油墨對筆尖的供給，因此不需要重力即可流利書寫。筆尖的圓珠採用與坦克使用的穿甲彈彈頭相同材質的超硬碳化鎢，保證了筆尖的強度。油墨在一般情況下處於類似膠體的狀態，只有當使用者開始書寫、比尖受壓時，筆尖附件的油墨才會變成液體，附著到書寫材料上。

　　

　　（太空筆筆芯的結構）

　　1967年，在進行了兩年的測試和猶豫后，NASA最終以每支6美元的價格採購了400支費舍爾太空筆。在後來的航天飛行中，費舍爾太空筆的可靠表現得到了宇航員們的一致好評，印證了它的發明者沒有吹牛。蘇聯人發現這款筆性能不錯后，並沒有像開頭那個段子說的那樣得意的繼續用鉛筆，而是向費舍爾的公司訂購了100支筆和1000根筆芯，用於聯盟號載人飛船的飛行。費舍爾太空筆還被美國現代藝術博物館收做展品，作為美國工業設計水平的象徵。時至今日，費舍爾太空筆依然沒有競爭對手。在所有的太空飛行任務中，它是宇航員們流利書寫的標配。

　　

　　（造型豐富的太空筆家族）

　　由於太空筆是費舍爾公司自籌經費搞出來的，自然也就可以隨便拿來出售。除了最初供宇航員使用的AG7型太空筆外，費舍爾公司還推出了適合不同客戶品味、造型各異的太空筆。除了外觀有所區別外，他們使用的筆芯和上天的產品是一模一樣的，能「到任何地方隨便寫（Go anywhere, write everywhere.）」。從美國總統里根到各界群眾，費舍爾太空筆獲得了大批粉絲，公司的生意越做越好，規模也逐步壯大。目前，在各大購物網站上，都有太空筆出售。對於普羅大眾來說，可能很難有到太空一游的機會，但至少可以買一支太空筆，假裝自己在天上寫字。

　　

　　（太空筆的書寫筆跡）

　　寫到最後，忽然想起再過一段時間就是七夕了，網上流傳著各式各樣的七夕送禮指南。在費舍爾太空筆的包裝上，發明者保羅·費舍爾簽字擔保這筆能用一輩子。將這樣一件既飽含雋永之意又科技感十足的禮物送給愛人，我覺得能讓您的七夕過得更加甜蜜，順便在朋友圈裡虐一虐單身狗們。

　　

　　作者：李會超中國科學院國家空間科學中心 空間天氣學國家重點實驗室