航天與仿生

李新花

“神舟五號(hào)”離不開航天科技和航天英雄，而生物科學(xué)在宇宙航天事業(yè)中也功不可沒。我們知道，只有當(dāng)航天飛船的運(yùn)行速度超過7.9 km/s 時(shí)，才能掙脫地球的吸引力，遨游太空，而與飛船同行的航天員也因此遇到了麻煩。首先，當(dāng)飛船由靜止加速到7.9 km/s的過程中，由于慣性對航天員產(chǎn)生很大的壓力，這時(shí)體內(nèi)的大量血液會(huì)由心臟涌向下肢，使大腦嚴(yán)重失血，這不僅會(huì)影響航天員的正常工作，甚至還危及生命；其二，當(dāng)航天員長時(shí)間在太空飛行，由于身體失重，影響血液向下肢的運(yùn)輸，可能會(huì)造成下肢肌肉缺乏營養(yǎng)，甚至萎縮。如何解決這些問題呢？科學(xué)家最終從長頸鹿那里獲得了啟示。

長頸鹿體內(nèi)血壓高達(dá)46.55千帕（高出人正常血壓的2倍），這樣才能保證將血液壓上5米高的頭部。你可能會(huì)想，當(dāng)長頸鹿低頭飲水時(shí)，這樣高的血壓是否會(huì)導(dǎo)致其腦血管破裂？事實(shí)上，長頸鹿低頭、抬頭自如。這是為什么呢？科學(xué)家經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，長頸鹿身上緊繃的皮膚具有防止血管崩裂的作用。由此，科學(xué)家提出了“通過改變外界環(huán)境對血管的壓力來調(diào)節(jié)航天員體內(nèi)血液分布”的設(shè)想，研制了一種模仿長頸鹿皮膚的飛行服 ——“抗荷服”。抗荷服能隨著飛船運(yùn)行速度的加大，自動(dòng)充入氣體（或液體），對航天員的腹部和下肢加壓，以阻止血液過多地向下肢運(yùn)輸，從而防止了腦缺血現(xiàn)象的發(fā)生。

依據(jù)同樣的原理，科學(xué)家還為長期生活在太空的航天員研制了一種特殊的器械（一種密閉的袋子），將航天員腹部以下的肢體套入該器械中，即可減小環(huán)境對血管的壓力，使航天員身體上部的血液能輸向下肢。航天員每天堅(jiān)持用這種器械鍛煉幾小時(shí)，就能防止腿部肌肉的萎縮。由此看來，載人航天飛船進(jìn)入太空與生物科學(xué)有著不解之緣。

蝴蝶也為航天事業(yè)幫了大忙。蝴蝶身體表面上的小鱗片可以調(diào)節(jié)體溫。當(dāng)氣溫升高、陽光直射時(shí)，鱗片自動(dòng)張開，以減小陽光的輻射角度；當(dāng)外界氣溫下降時(shí)，鱗片自動(dòng)閉合，讓陽光直射鱗片，來增加吸收的熱能。科學(xué)家為飛船設(shè)計(jì)的控溫系統(tǒng)，就是模擬蝴蝶鱗片的這一功能，使飛船上的精密儀器能夠在溫度為-200～2 000 ℃的環(huán)境中正常工作。科學(xué)家還預(yù)言，生物界的紅螺菌，將成為航天飛船遨游太空的理想“生物燃料”。

你能解釋科學(xué)家提出預(yù)言的依據(jù)是什么嗎？請為實(shí)現(xiàn)這一預(yù)言提出你的設(shè)想。（提示：液氫是較理想的動(dòng)力燃料，它的熱價(jià)值高，1千克液氫相當(dāng)于3千克的碳化合物燃料；并且氫燃燒后的產(chǎn)物是蒸餾水，對大氣不會(huì)產(chǎn)生污染。紅螺菌的生存條件要求較低，而且在光合作用過程中能放出氫氣。）