航天技術(shù)與動(dòng)物

張曉天

人類與動(dòng)物之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，就是在航天技術(shù)這一高科技領(lǐng)域中，人類也得到動(dòng)物的“恩惠”。

蒼蠅與“平衡棒”

蒼蠅只用一對(duì)前翅飛行，后一對(duì)翅膀已退化成一對(duì)啞鈴狀的“平橫棒”（楫翅）。這一對(duì)小棒，能使它飛行時(shí)保持身體平衡和糾正航向。蒼蠅飛行時(shí)，平衡棒以每秒３００次的頻率振動(dòng)，如果身體發(fā)生傾斜或偏離方向，振動(dòng)平面發(fā)生變化時(shí)，平衡棒的基部感受器就會(huì)感覺到，并立即傳遞給大腦神經(jīng)中樞，從而迅速地平衡身體并糾正航向。科學(xué)家根據(jù)蒼蠅平衡棒的原理，研制出音叉式振動(dòng)陀螺儀，安裝在火箭、飛機(jī)和其他航天器上，就可以自動(dòng)地終止危險(xiǎn)的螺旋飛行及避免在大幅度翻滾和急轉(zhuǎn)時(shí)栽跟斗。

蝴蝶與“溫控裝置”

人造地球衛(wèi)星在太空運(yùn)行時(shí)，會(huì)受到太陽的強(qiáng)烈輻射，衛(wèi)星向著太陽的一面溫度可高達(dá)２００℃，而背著太陽的一面又低到近于－２００℃。由于衛(wèi)星星體溫差巨大，很容易造成其精密儀器的損壞。這件事使科學(xué)家傷透腦筋。該怎樣解決這一難題呢？后來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蝴蝶鱗片的巧妙開合有調(diào)節(jié)體溫的作用：當(dāng)太陽直射體溫高時(shí)，它的鱗片就會(huì)自動(dòng)打開，并轉(zhuǎn)換一個(gè)角度，以減少對(duì)太陽熱能的吸收；當(dāng)外界氣溫下降時(shí)，它的鱗片便緊貼體表，以便吸收更多的太陽熱能，并阻止體內(nèi)溫度的散發(fā)。于是，科學(xué)家為人造地球衛(wèi)星設(shè)計(jì)創(chuàng)造出一種高效率的溫度調(diào)控裝置，作為“外套”披在衛(wèi)星身上，從而延長了衛(wèi)星的使用壽命。

蜻蜓與“配重”

以前，沒有在飛機(jī)的機(jī)翼上安裝“配重”的時(shí)候，常因高速飛行而產(chǎn)生機(jī)翼振顫而導(dǎo)致飛機(jī)碎裂，造成機(jī)毀人亡的悲劇。機(jī)翼為何會(huì)發(fā)生振顫呢？該怎樣解決這一難題？飛機(jī)設(shè)計(jì)師為此大傷腦筋。后來，設(shè)計(jì)師從蜻蜓的翅翼上得到啟示：蜻蜓的翅翼雖然很薄，但沒有發(fā)生過因?yàn)殚L距離飛行而振顫折翅的現(xiàn)象。

經(jīng)過進(jìn)一步觀察，設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)是蜻蜓的“翅痣”起到了保護(hù)翅膀的作用。于是，飛機(jī)設(shè)計(jì)師在飛機(jī)的機(jī)翼上安裝類似蜻蜓翅痣的小配件配重，經(jīng)過多次試飛，果然杜絕了機(jī)翼振顫現(xiàn)象。現(xiàn)在，飛機(jī)、航天飛機(jī)以及其他航天器的機(jī)翼上都裝置有“配重”，再也不用擔(dān)心因機(jī)翼振顫而導(dǎo)致機(jī)毀人亡的悲劇發(fā)生了。

蜜蜂與“緊密堆砌系統(tǒng)”

衛(wèi)星是靠運(yùn)載火箭的推進(jìn)進(jìn)入太空軌道的。衛(wèi)星與運(yùn)載火箭的重量比為１∶５００。因此，減輕衛(wèi)星的重量，就成為設(shè)計(jì)師們夢(mèng)寐以求的事情。設(shè)計(jì)師從蜜蜂的窠——蜂房獲益匪淺。蜂房是由數(shù)萬個(gè)大小相等的六棱柱組成，底面由全等的三個(gè)菱形封閉起來，并且這三個(gè)菱形銳角均為７０°３２′，因此既輕巧又結(jié)實(shí)，真是巧奪天工。

于是，設(shè)計(jì)師們模仿蜂房的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，采用高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度的材料，在兩塊金屬板之間夾成一個(gè)個(gè)蜂窩狀的空心，用這種材料來做衛(wèi)星的外殼，既結(jié)實(shí)又輕便，同時(shí)也大大減輕了運(yùn)載火箭的重量，從而節(jié)約了不小的開支。穿越太空的衛(wèi)星、宇宙飛船都大量采用這種蜂房結(jié)構(gòu)式的材料，科學(xué)上稱為“自然緊密堆砌系統(tǒng)”。這種蜂房式結(jié)構(gòu)材料不僅輕巧容量大，同時(shí)也不易導(dǎo)熱、傳音。

螞蟻與機(jī)械臂

螞蟻身體雖小，但是力量卻很大，如果與自身體重相比的話，那么世界上最有力氣的動(dòng)物非螞蟻莫屬了。螞蟻為何是個(gè)“大力士”呢？科學(xué)家通過研究發(fā)現(xiàn)，它的腳爪里的肌肉是由幾十億個(gè)微小的“發(fā)動(dòng)機(jī)”所組成，而“機(jī)器”的“燃料”，是一種結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的含磷化合物，能使?jié)撛诘哪芰哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能，效率高達(dá)８０％以上。目前，仿生學(xué)家已研究出用聚丙烯酸制成一種帶狀的“人造肌肉”，把它放到酸性溶液中，就會(huì)蜷縮起來，而放入堿性溶液中，它又會(huì)伸展開來。因此，在它收縮和舒張的過程中能產(chǎn)生一種力。

據(jù)測(cè)定，１厘米寬的“人造肌肉”可以提起１００千克的重物，能直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并且沒有熱損耗，利用率達(dá)９０％以上。這種“人造肌肉”可以取代人的手臂，在宇宙飛船里進(jìn)行必要的工作，以便減輕宇航員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

蜘蛛與休眠藥

宇航員在以光年計(jì)算空間距離的飛行中，其寂寞是難以想像的，況且人的壽命又是極其有限的，宇航員的壽命怎能達(dá)到以光年計(jì)的目的地呢？英國利物浦大學(xué)的生物化學(xué)家不久前在研究亞馬孫河沿岸的一種蜘蛛的毒液成分時(shí)，有了可喜的發(fā)現(xiàn)。這種蜘蛛的毒液不會(huì)毒死昆蟲、小鳥和野鼠等獵獲物，只是使它們長時(shí)間處于昏迷麻醉狀態(tài)，保鮮“活體食物”。這種“催眠”物質(zhì)，在高溫條件下很長時(shí)間都能有效。英國科學(xué)家利用這種蜘蛛毒液研制成一種無害的催眠藥，準(zhǔn)備提供給宇航員使用，使他們?cè)谖磥淼男请H飛行中處于長時(shí)間的休眠狀態(tài)。這既減少了宇航員的寂寞，又延長了宇航員的壽命，從而達(dá)到預(yù)定的飛行目的地。