哈喽大家好！我是朱一明。生活中有些事情看似易如反掌，但是我们把条件稍微变一下，马上就会变得难如登天。

就拿写字这件事来说吧，可以说是有手就行。

但是你可能不知道，在人类载人航天的历史中，有好长一段时间都没解决如何在太空里写字的问题。那在太空里写字到底难在哪呢？咱们今天就来研究一下。

首先，你可以做一个小实验：随便拿一支普通的油性笔或者水性笔，只要是那种能从笔尖挤出油墨的就行。然后你躺在床上，保持纸在上、笔在下的姿势，尝试写几个字。你会发现一开始还能写得出来。但是写着写着，虽然油墨还很充足，笔迹却开始断断续续，到最后干脆写不出字了。这是什么原因呢？其实道理很简单。一般的油性笔、水性笔本身就有这个限制，它只能正着写字。因为这类笔笔尖能挤出墨水，靠的是重力和毛细现象。

以圆珠笔为例，它前面有一个小钢珠。写字的时候，钢珠跟纸面摩擦发生滚动，就把笔芯里跟钢珠接触的油墨带到了纸上。当这部分油墨消耗掉之后，重力和毛细作用就会把它上方的油墨再往下拉，就会有源源不断的油墨跟钢珠接触，从而保证了书写的连续性。那么在某些情况下，这种连续性会被打断，一种就是刚刚说的我倒着写字。这时候重力会把油墨拉向远离钢珠的方向。所以当钢珠上那部分油墨被用掉之后，光靠毛细作用并不足以维持油墨和钢珠的接触，也就写不出字了。我尝试了很多不同种类的笔，有些笔确实可以在倒写的状态下坚持稍微长的时间，但那也只是因为它的墨水比较粘稠而已，最终还是敌不过重力的影响。

还有一种情况就是太空环境。在太空里重力效应极其微小，也就是所谓的微重力环境。

油墨看似还待在笔芯里，但其实处于一种接近瓢浮的状态。也就是说它跟小钢珠之间并不发生实质性的接触。钢珠无法持续带动油墨，自然也就写不出字了。所以在上个世纪人类探索太空的早期阶段，航天员在天上工作用的都是铅笔。铅笔有两个优势：首先就是铅笔完全不依赖重力。它靠的是石墨在纸上摩擦留下痕迹，手稍微使点劲就能写出字来；还有就是铅笔的结构极其简单，没有复杂的机械部件，出现故障和整体损坏的风险就比较小。但同时铅笔也有它的隐患：我们都知道铅笔的笔尖特别容易折断。在微重力环境下折断的笔尖不会掉在地上，而是会四处瓢漂浮。可能会被人吸入体内，或者进入精密的电子设备中；铅笔在使用的时候还会产生导电的石墨碎屑和易燃的木屑，这些东西危害更大。可能会引起设备短路甚至是火灾，这对于当时使用纯氧环境的太空舱来说是极其可怕的。

NASA为此还曾经采购过一种特制的机械铅笔，由全金属的笔身和固体石墨芯打造。这就杜绝了木屑的产生，但是石墨碎屑和笔尖折断的风险，还是避免不了。而且极其昂贵，一只机械铅笔的价格达到了48美元。要知道那可是五十年前的48美元。所以机械铅笔就跟木制铅笔一起，很快就被淘汰了。

后来有一个叫保罗·费舍尔的发明家，他自掏腰包，花了超过一百万美元研制出了太空笔，才真正解决了在太空里写字的难题。太空笔的原理也很简单：既然没有重力，那我就人为制造一个压力。太空笔的笔管后面，有一个高压的氮气仓，气压在三个标准大气压以上。它是靠气体的推力持续的将墨水推向笔尖，确保你在任何方向写字都能持续出墨。NASA对此非常感兴趣，但也没有轻易相信。他们对费舍尔的笔进行了长达两年的极其严苛的测试，包括高温、低温、振动冲击、真空环境等等。最后测试结果表明，费舍尔太空笔完美的满足了所有要求。而且价钱也合理，按照当时的物价每支才不到3美元，现在网上也可以买到。

那自从我们的空间站进入轨道之后，每到过年的时候我们都能看到这类新闻，就是我国航天员在空间站里用毛笔写春联，那毛笔不受重力限制吗？还真不受。它靠的不是重力，而是刚刚提到过的毛细现象。你蘸墨水那一下，墨水就已经吸附在笔头上了，你只要不用力甩，也不用担心墨水会洒。这就好像在太空里拧毛巾，水还是会附着在毛巾周围是一样的道理。这让我想起了一句话，叫做越原始、越稳定。虽然几千年前我们的老祖宗在发明毛笔的时候，肯定没想到有一天人类还能进入太空，但是传统工具却跟太空场景意外的适配，这大概就是独属于中国人的浪漫吧！

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：晨光熹微工作室

审核： 孙保华 北京航空航天大学教授

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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