航天服灵感来自小龙虾

于梅君

人类的很多创造灵感都来自大自然，不少航空航天技术也是如此。人们通过观察学习动物的能力，并且把它们应用在生产生活中，这就是仿生学。在航空航天事业发展中，很多发明其实都“学师”于各种自然生物。

航天服和小龙虾，你能想到这两个看似相差十万八千里的东西也存在联系吗？

众所周知，航天员能顺利出舱完成各项任务，全靠航天服的保护，航天服相当于一个小型载人航天器，能为航天员提供一个类似地球的环境，抵御真空、高低温、太阳辐射和微流星等环境因素的危害。

航天服除了安全系数要高，还需要很好的灵活度。关节部位是航天服设计中的一大难点，关节如果太硬，宇航员难以活动；如果太软，又无法达到防护效果。为了让航天员有一件既牢固又灵活自如的航天服，科学家费尽了心思。

在设计新一代“飞天”航天服时，我国航天工程师在吃小龙虾时，从虾尾既坚硬又灵活的鳞片结构中，获得了意想不到的灵感。

小龙虾全身大部分都是坚硬的外壳，却不影响它任意弯曲，而且在水中也十分灵活。原来它身上有一种鳞片层叠的结构，将坚硬的躯壳和柔软的组织完美结合在一起，才如此灵活。

工程师汲取灵感，经过反复设计和实验，在“飞天”舱外服关节处，设计了类似虾尾鳞片的层叠结构，同时使用气密轴承，让航天服严格保证气密性的同时，使关节活动自如。

此外，航天器升空时，速度非常快，压力是人体根本无法承受的。而科学家研究发现，长颈鹿的血液通过长长的颈部输送到头部时，却不会发生脑出血。通过对长颈鹿的研究，科学家研制出适合航天飞行的“抗荷服”。当飞船飞行速度增加时，抗荷服可以充入一定量的气体，从而对血管产生一定压力，这样可以让宇航员的血压保持正常。同时宇航员腹部以下部位，要套入抽去空气的密封装置中，这样可以降低腿部的血压，有利于身体上部血液向下输送。

在宇宙中，因为缺少定位标，有时航天器会偏离航向，飞上错误的轨道，这个问题如何解决？科学家注意到苍蝇不用跑道“就能直接起飞”，经过研究发现，苍蝇后面一对翅膀已退化，并形成了哑铃状的一对小棒，这就是楫翅。

楫翅是苍蝇飞行时的天然导航仪，当苍蝇在飞行时，楫翅迅速振动，频率为每秒330次。一旦苍蝇的身体发生倾斜或偏离航向，楫翅就会扭转振动，并向苍蝇的大脑发出信号，大脑会即刻调整有关肌肉，纠正偏离的航向，保持身体平衡。

科学家利用苍蝇楫翅的导航原理，成功研制出一种音叉式振动的陀螺仪，把它安装在高速飞行的火箭、飞机或其他一些航天器上，可以自动纠正偏转的航向，保持正确的轨道运行。

苍蝇的复眼包含4000只可以独立成像的单眼，几乎可以360度看到物体。受其启发，由1300多个小镜头组成的“飞眼”相机，一次可拍摄1300多张高分辨率照片，在航天领域得到了广泛应用。

飞机高速飞行时，常会剧烈震动，有时甚至会因折断机翼而发生事故。而蜻蜓的每只翅膀前沿，都有一块加厚的深色角质层或色素斑，依靠加重的翅痣，在高速飞行时安然无恙，于是人们效仿蜻蜓，在飞机两翼加上了长方形金属板，作为抗震颤装置，解决了高速飞行引起振动这个棘手问题。

科学家对蝴蝶进行研究发现，蝴蝶的鳞片具有巧妙调节体温的作用。

在炎热的盛夏，当太阳光直射到蝴蝶身上时，它的鳞片会自动张开，以减小太阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当气温下降时，鳞片又会自动闭合，紧贴体表，使阳光直射到身上，以便吸收更多太阳光的热量。

正是由于鳞片自动张开和闭合，蝴蝶能将自己的体温始终控制在正常范围内。

人造地球卫星在太空飞行时，会受到太阳光的强烈辐射，使向阳一面的温度高达200℃，而背阴一面却会降到零下200℃，这样卫星装备上的各种精密仪器、仪表很容易被烧坏或冻裂，由于温差极大，很多仪器测量也不很准确。

科学家模仿蝴蝶鳞片的功能，为人造地球卫星设计出一种高效率的调控温度装置，使卫星部分表面也有和蝴蝶一样的鳞片，当太阳直射而使其温度很高时，鳞片便会自动打开，并转换一个角度，这样就大大减少了对太阳能的吸收，使卫星温度不会太高。

当外界气温下降时，鳞片便会自动闭合紧贴体表，以吸收更多太阳能，使卫星温度不会降得太低。

此外，蝴蝶翅膀上柔软的外膜和血管时紧时松，使其能在任何飞行阶段收放自如。工程师效仿蝴蝶的这一结构特征，尝试在机翼设计中，采用小型可移动表面及灵活的内部组件，从而提高飞行效率。

此前，科学家早就利用蝙蝠发送超声波视物捕食，以及在飞行时躲避障碍物的特性，给飞机装上了雷达系统。

蜜蜂在无数花朵上采蜜，从来不会迷路，这是为啥？原来，它会利用偏振光来定向。

在各个方向振动的太阳光，被大气层折射和反射后，会变成某个方向占优势的偏振光，蜜蜂就是利用偏振光来确定太阳方位的。

蜜蜂有一双复眼，每只眼睛都由6300只小眼组成，由于复眼的特殊构造和特殊功能，使它们对太阳偏振光有特殊的敏感，即使乌云密布，它们也能根据太阳方位的变化，进行时间校正。

因此，它们外出采蜜和回巢，从来不会迷失方向。在蜜蜂偏光定向本领的启示下，科学家研制出了偏光罗盘，应用于航海和航空技术。无论是烟雾弥漫的白天，还是伸手不见五指的黑夜，无论是白茫茫的海面上，还是一望无际漆黑的夜空中，这种罗盘都能使轮船和一些航天器保持正确的航向。

为了使航天器达到足够的速度，运载火箭必须提供相当大的推力。航天器重量越轻，运载火箭的“负担”就越轻，航天器就可以飞得越高越远。为了减轻航天器的重量，科学家从蜂窝结构中得到了灵感。

在制造飞船时，人们首先将金属材料做成蜂窝状，然后用两块金属板夹住，形成蜂窝状结构。这种结构的飞机容量大、强度高、重量轻，不易传导声音和热量。因此，当今的航天器和其他飞行器都采用这种蜂窝结构。