太空写字难，美国耗巨资应对失重？中国航天员一支毛笔解决问题_风闻

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，NASA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。

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。

费希尔公司的AG7太空笔

关于太空中使用的笔，有另一个故事值得一提：1969年，当阿波罗11号准备从月球出发返回时，宇航员奥尔德林发现飞船上升器的一个开关柄被碰断了，打不开开关，两个人有死在月球上的风险。最后奥尔德林将随身携带的一支笔的笔尖插入断路器并翘动了开关，两名美国英雄成功脱困。阿波罗11号机组返回地球后，这支“立了功”的笔被陈列在博物馆里供人们参观。

值得注意的是：阿波罗11号任务并没有使用费希尔公司的“太空笔”，而是用了从杜罗制笔公司采购的毡尖笔，也就是我们今天广泛使用的记号笔、马克笔。

阿波罗任务采用了毡尖笔

马克笔没有复杂的加压机构，也不需要携带氮气气囊，与钢笔一样，它就是利用毛细管现象将墨水抽到笔尖。

包括圆珠笔、滚珠墨水笔和马克笔在内的各种笔在空间站里都有广泛使用，这些笔便宜又方便，宇航员们并没有觉得与在地面书写有什么不同。偶尔遇到断墨，只要轻轻甩一甩就能续上。

各种笔在国际空间站都有使用

刘伯明在空间站里写字用到的毛笔也同样是用到了毛细管原理。黑色墨汁被一根根羊毛包裹着，羊毛间的缝隙形成毛细管，所以即便是零重力的太空，航天员依然能自如地展示书法技巧。

刘伯明太空挥毫

有朋友问，中国航天员用的毛笔是不是特制的海绵头，为什么墨水不会滴下来？道理很简单：空间站里是微重力环境，墨汁会更容易地附着在毛笔上，它不可能往下滴。并且从刘伯明展示的太空书法作品看，“理想”的“想”字有明显的飞白，这是毛笔书法特有的现象，因此可以肯定那不是海绵笔，而是一支真正的中国毛笔。

刘伯明书写“理想”二字

作为中国书法的铁杆爱好者，神舟十三号指令长翟志刚也带去了一套“笔墨纸砚”，打算业余时间一展身手。老周猜测，砚台在空间站里八成是没办法用，微重力状态下磨墨很可能会搞得到处黑，而如果要在春节时写对联，他怎么往毛笔上添墨是一个看点，万一蘸多了也是很难弄下来的。

翟志刚的字不错，他在空间站里秀书法，看点多多，让我们欣赏航天员写的新春对联：