刘先曙

载人航天的实验证明，长期处于失重条件，对人体的健康是不利的。比如航天员在失重状态下，眼睛、鼻子和头部都充满体液，味觉迟钝，还会使肌肉萎缩、骨骼疏松等。

但失重对有些材料和药品的生产却极为理想。因为在地球上由于引力（即重力）的作用，物质中存在沉积、对流、浮力等现象，常给材料生产带来不便。比如，想在地球上生产铝和钨的合金，几乎是办不到的，因为铝的密度只有2.7克／厘米3，熔点只有658.9℃，而钨的密度是19.1克／厘米3，熔点是3370℃，当把铝和钨一起熔化时，由于密度相差太大，就会分成上下两层，上面是铝，下面是钨，就像油水分家一样。但在太空就完全不同了。

1975年，美国和前苏联的航天员在“联盟—阿波罗”的对接飞行中，进行了一项有趣的太空冶炼试验，就是用铝和钨进行的。在熔化过程中，铝和钨出现了完全不同于在地面熔化时的情况，由于铝和钨都处于失重状态，密度的大小不再起作用，因此没有发生沉积和对流的现象。各种在地球上密度不同的材料，只要一到太空，就能均匀地混合在一起，结果，铝和钨就如水乳交融一样，成为均匀的铝钨合金。

在宇宙空间，固体、液体和气体可以“和平共处”，当向熔化的钢水中充入气体后（如氢、氮）就会成为一种均匀的泡沫钢。用充气的方法还可以在太空生产泡沫状铝、泡沫陶瓷和泡沫玻璃。这些泡沫材料重量轻，但强度大，是理想的工业用材料。

这就是太空没有重力、高真空度带来的魔力。

不用坩埚的冶炼

在地面上熔炼合金，必须使用坩埚，这和炒菜需要用铁锅一样不难理解。但到了太空，熔炼金属和合金，连坩埚都不需要，可以悬空熔炼，只要有熔炼的能源和原材料就成了。

美国的航天飞机进行过多次太空材料生产实验，其中一次实验令人大开眼界。三位航天员把一块10克重的钨放在一个真空室的底座上，进行悬浮式的熔炼，熔炼开始时，他们将底座慢慢升起，升到一个事先安置好的磁场内，然后让底座慢慢下降，由于处于失重状态下，在磁场中的钨并不随着下降，而是悬浮在空中。这时，用激光或电子束射向钨块，使钨加热直到熔化，只见钨块由圆柱体状态变成了一个液体小球，并发出耀眼的光辉，宛如悬在空中的一个小太阳。当电子束停止对钨照射后，钨自行冷却形成一种太空新产品——球形单晶钨。这种球非常圆，比滚球还要圆，这是在钨变成像液体时它的内聚力和表面张力所起的神奇作用。这和小朋友吹出的肥皂泡必定是圆的道理是一样的。而且这种球形单晶钨比用坩埚熔炼后得到的单晶钨纯度高得多，因为它熔化后不接触任何坩埚一类的容器，不会受外来材料的污染。

太空开发新材料

近20年来，美国、前苏联和中国为将来在太空建立材料生产厂，进行了大量实验，也取得了丰硕的研究成果。比如：

我国1987年和1988年发射的两颗返回式卫星上，成功地在太空失重条件下进行了材料晶体生长和材料加工实验。特别是在空间材料加工炉中进行的半导体砷化镓单晶体的制备，获得了结构上完整、化学组分比例均匀且无杂质条纹的砷化镓晶体。在1990年10月5日发射的另一颗返回式卫星上，又进行了砷化镓生长试验。

我国的中学生在太空材料加工方面也进行了举世闻名的实验，为祖国争得了荣誉。1991年1月下旬，美国的“发现”号航天飞机搭载的两项由我国中学生设计的太空科学实验都取得了圆满成功，其中一项由原沈阳107中学田春亮同学设计的装置就是太空材料熔炼实验装置，该装置使伍德合金（一种由贝50％的鼻ξ镉合金，熔点只有70℃)和石蜡在失重状态与地面有重力条件下的实验结果截然不同。

为了实现太空材料的批量生产，俄罗斯还专门在“和平”号空间站上对接了一个重19.5吨的“材料晶体制造舱”，晶体制造舱全长13.75米，最大直径4.35米，内装4个新型的半导体生产炉，在7个月内能生产价值上千万美元的空间晶体材料。

从1988年，前苏联和现在的俄罗斯还发射了“光子”系列卫星，用来研究太空工艺技术。这种卫星上装有各种工艺设备，例如“区域熔炼”装置就是其中之一，这种装置是一种用“区域熔炼”法生产半导体的电炉，能在搅拌材料的同时，完成净化和晶体生长，可熔炼出直径10—20毫米的优质半导体材料。

生产太空特效药