为什么要把很多科学实验带到航天飞机上去做

自从1981年航天飞机第一次飞向太空绕地球运行以来，至今已上下来回50多次。仔细研究每一次航天飞机上天的任务，几乎都带有科学实验的项目。

宇宙空间何以具有如此魅力，竟然吸引科学家们搭乘航天飞机到那儿去做实验？那是因为太空有四项无与伦比的独特条件：高真空、超洁净、超冷和失重。前三项条件在地面上一些现代化的高级理化实验室里几乎都能够不惜代价、通过人工方法模拟出来，唯有失重环境却是无法获得的。因为重力来自地球的引力，实验室里惯用的屏蔽、隔断、抵消等几种办法都不能摆脱重力的影响。在宇宙空间，这四项条件慷慨大方地摆着，只要有能耐上得去，垂手可得。

因此，最引人注目的太空实验就是利用航天飞机在宇宙空间航行时所独有的失重环境，试验新的加工工艺和制造新材料。举凡金属冶炼、工业焊接、材料加工、高纯度大型晶体的生长、某些物质的分离、制造激光用的无污染玻璃、质轻耐热的新型合金及其他合成材料、化学和药物制剂的新发明等地面上无法进行的试验，都能成为现实和得到预期的结果。

科学家先后在航天飞机“挑战者”号和“发现”号上作了金属熔炼和凝固的实验。实验内容是把一小片钨放在电炉内加热。钨片熔为液体后，在表面张力和内聚力作用下形成肉眼几乎分辨不清的微型钨球。冷却后，便是宇宙冶金的新产品——球形单晶钨。美国国家标准局是第一个将太空科研成果带到地面上应用的单位。它请科学家在航天飞机上，参照熔融钨片的方法，制成了几十亿颗聚苯乙稀塑料珠，每颗的直径只有10纳米（10^-9米），150万颗只有1毫克重。这种塑料微珠的圆度和直径尺寸精度极高，几乎没有误差，所以用它可以作为计量部门的一种精密量具，用途极广。

多少年来，冶金学家希望把铝和钨这两种性质完全不同的金属合在一起，炼出既轻又硬的铝钨合金。但是这两种金属的比重相差太大，如在地面上把它们放在一起炼，比重小的铝就像煤油漂在水上那样也漂在比重大的钨上面，两者无论如何混合不到一起去，即使采用揽拌等施加压力的办法硬把它们凑合，也只能得到一块铝钨分布极不均匀的“两不像”金属。在太空中，由于失重，金属的比重失去意义，钨和铝就能非常均匀地掺和在一起，成为真正的合金，具有惊人的强度，分量却很轻，称得上是合金之王了。德国科学家曾在航天飞机“哥伦比亚”号上熔炼出一块铝钨合金锭。科学家认为如果用铝钨合金制造耐高温和耐腐蚀的汽轮发电机的涡轮叶片，它的工作温度至少能比现在增加10%，大大提高了热效率，可以节约大量燃料。

利用太空失重环境生产地面上难以生产的贵重特效药是科学家正在积极研究的新技术。美国工程师在“发现”号航天飞机上用一种称为“连续流电泳装置”，以蛋白质含量丰富的生物体液为原料，生产一种新药激素。生物体液在电泳装置里，没有重力的影响，利用电场的作用，体液里不同的成分被精确地分离和提纯，贮存在容器里，密封冷冻后带回地面。据测算，在太空环境中分离出来的成品，纯度要比地面的高4～5倍，分离提纯的速度则要快400～800倍。这种新药激素能治好几种以往无法治疗的病。

植物的生长方向是由重力所决定的。植物一旦生长在无重力和微重力环境中，情形会怎么样呢？航天飞机“哥伦比亚”号随机携带绿豆、燕麦、松树、黄瓜和豌豆等96种植物种子，让它们在特制的栽培盆中发芽生根长叶。结果发现：燕麦的根能从土壤中伸出来，不是按正常方式向下生长。绿豆的芽的生长方式完全乱了套，它不是朝有光的方向长，而是非常杂乱地朝几个方向扭曲生长；根则有一半以上冒出了土壤，并没有朝下面扎。松子的根芽倒没有“忘本”，照样一个劲地往土壤下面钻测量它的蛋白质含量，竟比通常增加了20～30%。

动物适应太空失重的情况比植物好一些。“发现”号航天飞机将一巢蜜蜂装入一个附连摄像机的透明容器里带上太空。一周后，“发现”号返回地面，昆虫学家看到一巢蜜蜂“安然无恙”。电视录像显示蜜蜂群在太空轨道上时，第一天有点不习惯，后来就安静下来，开始忙忙碌碌地营造蜂房，照料蜂王。最后，在检查蜂巢时，发现工蜂营造的新蜂房底层的六角形夹角和蜂房壁厚度都与地面上的不同。这表明失重使蜜蜂的营巢本能产生了错误，但是失重对蜜蜂来说也是可以适应的。

在航天飞机上做的科学实验远不止上面说的那一些，不过，即使只有几个例子，也可以看出实验的意义；它们对物理学、冶金学、机械制造、材料科学、生物学和医学等一大批科技项目的发展具有不可估量的价值。科学家们正在研究如何使有限的航天飞机能尽可能多地携带实验项目，并增加上天的次数呢。