失重与宇宙开发

人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机进入轨道后，轨道上的人和物体将处于失重状态。人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等宇宙飞船可以被认为是进入轨道后围绕地球作圆周运动的物体。速度的方向一直在变化，因此它们有加速度，加速度的大小等于卫星高度的重力加速度的大小。这类似于在重力加速度下下降的电梯中发生的情况。飞船里的人和物体完全没有重量。

你能想象在完全失重的情况下会发生什么吗？你可以想象一旦地球上的重力消失后会发生什么，以及宇宙飞船会发生什么。物体将漂浮在空气中，液滴将是绝对球形的，气泡不会漂浮在液体中。宇航员站着睡觉，躺下和睡觉一样舒服。他们走路时必须小心。如果他们不小心，他们将“够不着天空，够不着地面”(见下图)。食物应该做成像牙膏一样的块状或糊状，以防止食物残渣“漂浮”在空气中进入宇航员的眼睛和鼻孔。你也可以继续运用你的想象力，引用更多的现象。

你能再想想人类能对失重做些什么吗？这里有几个例子可以帮助你思考。虽然这里给出的例子还没有完全实现，但是科学家们正在努力探索它们，并且可能在不久的将来实现它们。

在失重状态下，熔融金属液滴绝对呈球形，冷却后可以成为理想的球体。在地面上，现代技术制造的球不是绝对的球形，这是轴承磨损的重要原因之一。

玻璃纤维(直径几十微米的非常细的玻璃纤维)是现代光纤通信的主要组成部分。在地面上，不可能制造很长的玻璃纤维，因为在液态玻璃纤维凝固之前，它会由于重力被拉成小块。在太空轨道上，可以生产几百米的玻璃纤维。

在太空轨道上，可以制造一种新的泡沫材料，泡沫金属。在失重状态下，气体被引入液态金属，气泡不会“漂浮”或“下沉”，而是会均匀地分布在液态金属中。凝固后，它会变成泡沫金属。这样，它可以被制成像软木一样轻的泡沫钢，像翅膀一样轻而结实。

同样，在失重状态下，混合物可以均匀混合，从而制造出在地面上无法获得的特殊合金。

电子工业、化学工业、核工业等部门对高纯度材料的要求越来越高，纯度要求从“6 9s”到“8 9s”，即99.9999% ~ 99.999999%。在地面上，熔炼金属需要在一个容器中进行，容器中的一些微量元素总是混合到待熔炼的金属中。然而，太空中的“悬浮熔炼”是在失重状态下进行的，不需要使用容器，从而消除了容器对材料的污染，获得了极高纯度的产品。

当电子技术中使用的晶体在地面上生长时，晶体的尺寸由于重力的影响而受到限制，并被容器污染。在失重状态下，晶体的生长是均匀的，并且生长的晶体要大得多。在不久的将来，如果能在太空建立一个工厂来生产纯砷化镓晶体，它将比现有的硅晶体优越得多，并将导致电子技术的重大突破。

在太空失重条件下，将会生产出一系列地面上难以生产的产品。建造太空工厂不再是幻想。科学家必须在太空中做各种实验。年轻的学生还可以提出自己的空间实验想法，展开想象的翅膀，为宇宙的发展做出贡献。