第13章 神奇現象化學揭秘(3)(1 / 2)

人類自從1957年10月4日(蘇聯成功地發射第一顆人造衛星)進入太空時代以來,現在已有190多人乘坐宇宙飛船,在太空軌道站,或在航天飛機上,共逗留了7萬多個小時。其中,在天上連續生活時間最長的是蘇聯宇航員羅曼年科,他從1987年2月6日至12月29日,在“和平”號太空站生活了10個多月(326天)。

美國宇航員邁克爾·柯林斯等12人乘“阿波羅”飛船登上了月球並安全返回。

人們一定會問:這些巡天攬月的英雄們不需要喝水嗎?他們喝的是“天上水”,還是從地麵上帶去的水?都不是,他們喝的是特殊的水——“化學水”。

科學家們怎麼想到製造“化學水”?這與美蘇兩大國在50年代末進行空間競賽有關。當時,蘇聯發射衛星的消息傳到美國,美國輿論大嘩,因為他們在“原子時代”(反應堆、原子彈和氫彈等)一直領先,可萬萬沒有想到在開辟“空間時代”方麵卻落在蘇聯後頭。美國總統肯尼迪對此也深感遺憾,於1961年5月25日在國會上斷然決定製造阿波羅登月飛船,爭取在10年內搶先登上月球。

這就遇到一個問題:飛船內部所用的電能從何而來?宇航員所需要的水怎樣解決呢?當時有人建議帶蓄電池或高效的銀鋅幹電池;在飛船上放個水箱,從地球上帶水上去。可是這樣一來,飛船的重量太大了,顯然這不是上策。至此,化學家們自然想起了氫氧燃料電池。

關於氫氧燃料電池的原理,早在100多年前就有人提出來了,可是,由於“生不逢時”,沒有派上什麼用場。如今卻時來運轉,有幸“補天”了。

這種航天用的氫氧燃料電池主要由燃料電極(陽極)、氧化劑電極(陰極)、電解質等組成。燃料是氫氣,氧氣是氧化劑。兩個電極之間是浸透氫氧化鉀溶液的石棉隔膜,隔膜靠陽極的一側有一層含有金屬鉑的催化劑。電子從陽極上的氫中逸出流向氧;陰極上的氧得到電子後生成氫氧根,並使陰極帶正電。然後,氫氧根通過電解質擴散到陽極,在催化劑的作用下與氫結合生成水,並且放出電子,使陽極帶負電。當在兩個電極之間接上負載時,電子從負極流向正極,從而產生電流。這樣,隻要對電池係統維持一定的溫度、一定的電解質濃度、不斷地供給燃料和氧化劑,並且不讓反應產物——水在電池內部瀦留,那麼就可從電池中源源不斷地輸出電能。同時,從電池中排出來的水經過淨化以後就可供宇航員飲用。

為了滿足宇宙飛船的實際需要,需將幾十個這樣的單電池串連起來組成一個電池組。然後,再將幾個電池組並聯起來為飛船供電。

自從1969年美國的“阿波羅11號”飛船采用這種既可發電又可供水的新型化學電池之後,美國的“天空實驗室”、“哥倫比亞號”航天飛機,蘇聯的“禮炮6號”軌道站等均采用這種先進技術。

雌雄劍何以鋒利無比

據《吳越春秋》記載,幹將奉吳王闔閭之命煉鐵鑄劍,他用五嶺之鐵礦和木炭,以300童男童女,不分晝夜,燒火鼓風。但三個月過後,鐵礦石依然沒有熔化,想得到的鐵更是蹤跡皆無。他的妻子莫邪認為,鐵是神物,必須有人犧牲,方能感動上蒼,煉出鑄劍所需要的鐵。於是,她奮不顧身,跳入煉鐵爐中,頓時礦石熔化,鐵水奔流而出。幹將用妻子莫邪的血肉之軀煉出的鐵精心打造了兩把寶劍,一把名為“幹將”,一把名為“莫邪”。兩劍雌雄成雙,鋒利無比,切金開石如砍菜切瓜一般,堪稱舉世無雙之精品。

從1974年在江蘇省六合縣發掘出土的春秋時期吳國古墓中的鐵丸和鐵條,可以推斷春秋末年的南方吳國,已經能夠比較熟練地掌握生鐵的冶煉技術。

1992年5月,在陝西省寶雞市益門村出土的春秋時期的金柄鐵劍,數量超過20把,其數量之多,工藝之精美,在全國實屬罕見。從年代上講,這些鐵劍所誕生的年代正是我國煉鐵技術的初始階段,與曆史名劍“幹將”和“莫邪”所誕生的年代大體相仿。對鐵劍殘塊用電感耦合等離子發射光譜進行光譜定性分析,用偏振塞曼原子吸收分光光度法,依據定性分析結果進行定量全分析,並用掃描電鏡法和電子能譜法對鐵合金中起作用的元素進行定量分析,結果表明,這批劍以鐵為主,不含各類合金元素。又通過金相分析,未發現鎳、鈷金相組織,也未出現隕鐵所特有的魏氏體結構,是冶煉鐵開始階段的“塊煉鐵”。相比較而言,它的含碳量極低,因而對腐蝕也就比較“遲鈍”,雖在地下曆經數千年之久,還能夠基本保持鐵劍原貌,劍刃鋒利依舊,顯示出當時高超的冶鐵鑄劍工藝。