132-133 給航天飛機的盔甲
如果你看過航天飛機發射的電視，或見過航天飛機的彩色圖片，你一定會奇怪它的表麵為什麼不是銀色的蒙皮，而是五顏六色、大小不同的“盔甲”。其實，這種盔甲就是航天飛機返回時防熱用的隔熱瓦。為了研究隔熱瓦，美國宇航局耗資巨大，整整花了10年時間，費盡周折才取得成功。
小盔甲，作用大
航天飛機是一種高科技電子產品，全身大約有250萬個零部件。由於要往返大氣層，這不僅在速度上要大大高於航空飛機，而且隨著速度的提高和飛行環境的不同，對航天飛機的構成材料也提出了更高的要求。
航天飛機的燃氣發動機噴口，溫度高達上萬攝氏度，沒有任何金屬可耐此高溫。擔此重任的是含20％鈷粉的金屬陶瓷，而其中的金屬鈷，能在高溫時起蒸發降溫的作用，耐熱承重的是陶瓷。
而機翼、機身雖然飛行時沒有發動機和噴口那樣的高溫，但高速穿越大氣層時會摩擦生熱，溫度高達1650℃，即使是被稱為“航天金屬”的鈦合金也難以承受。此時又是金屬陶瓷製成的耐熱片，在機翼、機身上抗災擋難。美國“哥倫比亞”號航天飛機的外殼，就鋪了3萬多塊金屬陶瓷隔熱瓦。原來，航天飛機披的是陶瓷盔甲。
盔甲陶瓷造
與一般的陶瓷不同，航天飛機的盔甲是一種新型複合陶瓷。它的原料為純度極高石英纖維和膠體石英，主要由兩部分組成，外層是高輻射陶瓷材料，而內部是導熱係數非常低的耐高溫陶瓷纖維。
這種複合陶瓷非常疏鬆，有點像泡沫，拿在手裏沒有一點分量。它的密度才零點幾，是水的密度的1/5，厚度有3厘米，大小跟一張普通的A4紙差不多。這些陶瓷像一片片的瓦那樣貼在機身上麵，總共有32000塊。
由於製造工藝相當精湛，所以，每片造價頗高，可達2000美元。而且，還必須由人手工一塊一塊安裝上去。為了安全起見，必須定期進行維護和更換。就這樣，航天飛機被覆蓋得嚴嚴實實，天衣無縫，因此，還得了個“飛行磚瓦廠”的雅號。
在烈火中永生
當返回地球時，航天飛機會與大氣層摩擦而產生大量的熱量，使機身溫度急劇上升。這時，盔甲就會發揮它的自我犧牲精神，吸收全部熱量，而不傳給下麵的金屬機身。雖然外麵的溫度已接近1600℃，但機艙內部基本沒有什麼變化。
而盔甲自己則在高溫的灼燒下，變得麵目全非。航天飛機從太空返回地麵以後，工作人員就要把它一塊塊地揭掉，然後換上新的盔甲，等候著下一次出征。
盔甲脆弱隱患多
但是，這種陶瓷盔甲非常脆弱，稍有不慎，就可能脫落或被砸壞。一旦損壞，航天飛機就有爆炸的危險。
2003年，“哥倫比亞”號航天飛機發射升空時，從主燃料箱上脫落的保溫絕緣塊擊中了飛機機翼，造成隔熱瓦損傷。最終，它在返航途中，因超高溫空氣從破損處入侵而當空解體，7名宇航員全部遇難。
這是繼1986年“挑戰者”號航天飛機爆炸以來，又一次嚴重的災難，世界為之震驚。想當初，科學家設計航天飛機時，主要目的是部分可以重複利用，從而節省經費。可是，目前它每次飛行都要花費上億美元，算起來，一點也不省錢。之後，盡管做了許多改進，但隔熱瓦脫落問題一直未解決。這一難題將伴隨著航天飛機的一生，直到它的退役。
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改變壞脾氣
陶瓷有一個壞脾氣，即寧碎不彎。這是因為傳統陶瓷中有一些微細裂縫，在力的作用下就會和玻璃一樣被打得粉碎。而新型氮化矽陶瓷，在生產過程中對溫度和壓力進行了精細調控，變得既堅硬又有韌性，同時還具有金屬的可塑性。為此，專家們稱讚它：輕如鋁，強如鋼，硬若金剛石。
134-135 太空郵遞員
曆史上由於通信落後，導致信息傳播極慢。1492年哥倫布發現了新大陸，在多半年後，執政的西班牙皇後才得到這一消息。但是，隨著電報、電話的發明，尤其是通信衛星的出現，通信手段發生了質的變化。1969年美國“阿波羅”飛船把人送到了月球上。這一驚天的新聞，隻用了1.3秒就傳遍了全世界。
通信衛星貌不驚人，卻鼎鼎大名，是世界上應用時間最早、範圍最廣的衛星之一。作為無線電通信的中轉站，它們都在履行國際郵遞員的職責，把來自地麵上的各種“信件”收集起來，然後再“投遞”到另一個收信人手裏。
當今，像航天飛機發射、奧運會賽況等重大事件，都能實現全球實時接收。由於高高地掛在36000千米的高空，所以，通信衛星這個太空郵遞員神通廣大，本領高強，信件投遞覆蓋麵特別大。在它覆蓋的範圍內，不論是空中、地麵、海上還是沙漠，都能構成高效率的通信網，進行高質量的信號傳輸。
一動也不動？
通信衛星運行的軌道很特殊，位於地球赤道上空約36000千米的地方。衛星站在這條軌道上，以每秒3075米的速度從西向東繞著地球旋轉，跑完一圈剛好是23小時56分4秒，和地球自轉一周的時間分毫不差。因此，從地麵上看，衛星就像掛在天上似的，一動不動。
站得高看得遠，又和地球相對靜止，所以通信衛星看到的地方很廣闊。在這條軌道上，如果均勻地設置三顆這樣的衛星，就可以把信息投遞到任何地方，實現全球通。不過，衛星在赤道上空，而南北極在上下兩頭，所以南北極就除外了。
平常業務超級忙
其實，通信衛星就是一個掛在太空中的中轉站，隻要在它的覆蓋照射區之內，不論遠近都可以進行通信，轉發和發射電報、電視、廣播和數據等無線信號。
首先從地麵A站發出無線電信號，這個微弱的信號會被衛星通信天線接收，然後在特殊的裝置中進行一係列手術，目的是為了把信號放大。衛星的通信天線接收到這些信號後，會把這些無線電波重新發向地麵B站。這樣A站和B站就能夠通信，就像郵遞員把信件分別送到我們手裏一樣，發信人是A站，郵局就是中轉衛星，而我們就是B站。
因為相對靜止，這就使地麵接收站的工作方便多了。隻要把天線固定對準衛星，就可以晝夜不間斷地進行通信，而不像有些移動不定的衛星四處晃蕩，讓通信時斷時續了。
超級通信兵
在戰場上，對坦克、飛機和導彈下達作戰命令，或者士兵要知道自己的精確位置，這些信息都離不開軍事通信衛星的傳輸。可以說，如果沒有這個通信兵，整個軍隊的指揮都將陷入癱瘓狀態。
拿美國的國防衛星通信係統（DSCS）來說吧，它可以為美軍所有的兵種提供通信服務。像重要軍事基地和國家指揮機關之間的通話、電腦數據，還有視頻傳輸等工作，都能依靠它來完成。更厲害的是，它保密性好，抗幹擾能力強，而一般的商業衛星達不到這一點。1991年，在海灣戰爭中，美軍借助這個通信兵，對取得戰爭勝利發揮了重要作用。
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衛星作用有哪些
衛星與人們生活息息相關。比如，你能看幾十個電視頻道和天氣預報，就有衛星的功勞。目前，全世界100%的洲際通信和80%的國際電視轉播都靠衛星。美國還將衛星大規模運用於軍事。在伊拉克戰爭中，曾動用50顆衛星參加作戰。
我國在氣象預報、資源勘探、防災減災、環境評估等領域也廣泛使用衛星。利用衛星，一覽無餘地監測麵積為6000平方千米的黃河三角洲，發現13年來泥沙淤積使黃河入海口向海內延伸了33.5千米。
衛星本領有多大
說起衛星的本領，間諜衛星值得一提。美國的“KH-12”間諜衛星是世界上最先進的照相衛星，它在300多千米高空拍攝的照片，能分辨出地麵上1—5厘米的目標。美國軍方吹噓，這能看見俄羅斯士兵的胡子。美國最先進的雷達間諜衛星，能發現地下5米深的人工建築。有人說，地下工事對它來說就像玻璃缸中的金魚。
136-137 探秘南極冰立方
望遠鏡貴在能望遠。可是，科學家卻在南極選中了一塊地方，準備在冰下1000米處架設一部大型望遠鏡——冰立方。冰立方是一個國際科研項目，由美國、歐洲、日本等聯合建造。在完工後，根據計算，冰立方能給地球的地核拍照片，畫出地核的大致輪廓。
冰立方藏在冰層下，又怎麼望遠呢？它深藏不露，為的就是捉拿那些隱形的微中子殺手。微中子這種物質讓人捉摸不透，但很容易穿越行星體。然而，有少量微中子並沒有那麼幸運，利用冰立方就可以發現它們的行蹤。
珍珠項鏈排排站
冰立方由5000個感應器組成。這些感應器呈球形，透明狀，足足有籃球那麼大，它們被鏈子均勻地穿起來，就像一條條巨大的“珍珠項鏈”，數量可達70多條。為了鑽透冰層，科學家不得不使用高壓熱水鑽。有這種鑽頭幫忙，在冰下打1000米深的洞根本不是問題。
最終，科學家們把穿好的“項鏈”放進這個1立方千米的冰塊中。但是，感應器不是朝上看，而是個個向下看，用來監視與眾不同的藍色閃光。這些閃光，意味著一個微中子已經成功從地球中逃逸出來，受到南極冰層的阻擋。因為微中子隻有與岩石發生碰撞後，才會發出這種藍光。
有趣的行星掃描儀
冰立方的目標，就是捕捉從宇宙太空如巨大黑洞飛來的微中子。之所以建在南極，科學家是希望利用地球作為屏障，遮蔽其他宇宙粒子的幹擾。其實，冰立方還有另一個本領，可用作行星掃描儀。
由於一些微中子具有極高的能量，有10萬億電子伏特，這比普通核輻射能量要高數百萬倍。它們的穿透力差，很大一部分可以被地球岩石層截留下來。因此，科學家曾希望用它來發現來自宇宙的高能量微中子束。然後，當地球旋轉時，通過監控這些微中子束，冰立方就可以掃描它們經過地球的路線，從而揭示出地球的內部結構。
冰立方的兄弟
然而，冰立方的前輩，一台被稱做AMANDA的微中子望遠鏡很不幸，它無法看到這些遙遠的微中子來源。這樣看來，這些微中子發出的光線一定非常暗淡。不過，冰立方非常敏感，而且探測容量足夠大，所以，捕捉偶然經過的微中子綽綽有餘。
就在冰立方動工後不久，科學家在地中海找了塊地方，準備建造冰立方的兄弟望遠鏡KM3。KM3建在海下2500米深的地方，那裏一片漆黑，可以避免其他光子的幹擾。它由900個感應器組成，與冰立方不同，KM3以3個感應器為一組，被12根長450米的鋼纜穿了起來，組成一個巨大的陣列。KM3的建成，將為人類觀察宇宙打開另一扇窗口。
捉拿微中子殺手
來無影，去無蹤，殺人於無形。微中子就是這樣一種物質，它們幾乎沒有重量，不帶電荷，也不喜歡與任何物質打交道。讓人吃驚的是，每天都會有數以萬計的微中子穿過你的身體，而不留任何痕跡。因此，捉拿這些小小的殺手變得很困難。
但是，微中子是由宇宙中遙遠的星係爆炸所產生的，不會被磁場幹擾而改變航向，所以，它們可以提供宇宙中最原始的信息。現在，地球南半球和北半球都有了微中子望遠鏡，科學家揭開宇宙起源奧秘的那一天也為時不遠了。
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一點小麻煩
在海底工作，KM3微中子望遠鏡並不安穩，也有自己的麻煩。它需要一個沒有過多海底生物的地方。因為，在那麼深的海底，也有大量的海底生物，它們通常喜歡發光，從而幹擾感應器對微中子光的捕捉。
138-139 走進火星訓練營
深紅色的土壤，坑坑窪窪的地麵，巨大的隕石坑，常年冰點以下的溫度，乍一瞧還真以為是來到了“紅色星球”——火星。然而，這裏卻是一片位於北極圈內的荒漠地帶——加拿大的德文島。
這個小島離北極點還不到1600千米，島上荒蕪人煙，幾乎沒有植被。然而，科學家們卻認為這是一塊“風水寶地”。他們在“寶地”上建立了火星北極研究站，把這裏當成了登陸火星的訓練基地。未來的“火星人”都穿著厚厚的宇航服，體會在火星上生活的感覺。
火星的翻版
把德文島和火星扭在一起，聽起來有點不可思議，但它們確實有著很接近的地方。
島上幹冷的氣候與火星十分類似。另外，危險的極地風暴總是說來就來，說走就走，讓人捉摸不定。而且，稀薄的大氣，根本無法阻擋各種有害射線的進攻，這些射線更肆無憚忌地直接照在地麵上。這跟火星暴躁的壞脾氣還真像。
但更重要的是，2300萬年前的某一天，一顆貪玩的小行星不小心砸在這裏，留下了一個直徑為20千米的大坑，名字叫做“霍頓衝擊坑”。這個大坑和它周圍的峽穀，看上去也與在火星上發現的地貌驚人地相似。
住著大鐵罐
猜猜未來的火星城是什麼樣子？告訴你吧，未來在火星上，你將不會見到什麼高樓大廈。相反，你身邊可能是一群群的大鐵罐，而你就住著其中的一個。千萬別小看了這些大鐵罐，它裏麵的氣壓和氧氣含量與地球完全相仿，這可是你的生命線。
而德文島上的這個“鐵罐頭”，就是仿照美國航空航天局推薦的火星人居住的房屋結構設計的。作為模擬火星空間站的一部分，也是未來的“火星人”生活和工作的主要場所。
走近一些，仔細瞅瞅。原來“鐵罐頭”是一個圓柱形建築，大約兩層樓高，直徑約8米，外形像極了一個大金槍魚罐頭。樣子是馬虎了點兒，可功能一點也不含糊。它的表麵加了一層防護罩，約13厘米厚，這就把可怕的太陽輻射完全擋在了外麵。走進裏麵，“火星人”的起居室、廚房、辦公室、健身房一樣也不少，真是“麻雀雖小，五髒俱全”。唯一不足的是，地方小了點，呆得時間長了，你會感覺有些悶。
太空食品還不錯
俗話說，人是鐵，飯是鋼，一頓不吃餓得慌。當上了“火星人”也得吃飯。廚房裏的食物種類相當豐富，但大多是那些容易保存的，如燉牛肉、熱狗、意大利麵條等等。在外出忙碌了一整天後，“火星人”可以大吃一頓，好好犒勞一下自己。
在基地裏，有一個小型“火星溫室”。這個溫室長7.2米，寬3.6米，中央最高處可達3米。與一般溫室不同的是，它完全依靠太陽能運轉。科學家建造它的目的，就是為了研究植物在接近火星的條件下怎麼生活。當然，裏麵培養的蔬菜也可以讓“火星人”換換口味。
吃得還不賴，可是睡覺就不大方便了。因為習慣了舒適的大床，如果讓你躺在像火車臥鋪那樣的三層床上，一下子還真適應不了。在睡前，你可以去浴室裏衝個澡，不過每兩天才能洗一次，而且必須節約用水。在訓練營裏，水資源很寶貴。
火星行走不容易
在做了充分的準備後，“火星人”終於出發了。他們一個個足蹬笨重的靴子，身著宇航服，戴上笨拙的手套，背著與頭盔相連的呼吸機，慢騰騰地在“火星表麵”行走。今天，他們的工作是翻越前麵的斜坡，拿著特製的工具，采集一些“火星樣本”。