蜂窩與太空飛行器

航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等太空飛行器，要進入太空持續(xù)飛行，就必須擺脫地心引力，這就要求運載它們的火箭必須提供足夠大的能量。

要把地球上的太空飛行器送到地球大氣層外，至少要使該飛行器獲得7.9公里/秒的速度，此即第一宇宙速度；而要使飛行器脫離地球，飛往行星或其他星球，則需達11.2公里/秒的速度，此謂第二速度。

為了使太空飛行器達到上述速度，運載火箭就必須提供相當大的推力。因為運載火箭上帶有推進劑、發(fā)動機等沉重的“包袱”。按目前航天技術(shù)水平，平均發(fā)射1千克重的人造衛(wèi)星就需要50～100千克的運載器，反之，太空飛行器自身重量越輕，也就可大大減輕運載火箭身上的“包袱”，也就能使太空飛行器飛得更高、更遠。

為減輕太空飛行器的重量，科學(xué)家們絞盡腦汁，與太空飛行器“斤斤計較”?？梢獪p輕飛行器重量，還要考慮不能減輕其容量與強度。科學(xué)家們嘗試了許多辦法都無濟于事，最后，還是蜂窩的結(jié)構(gòu)幫助科學(xué)家解決了這個難題。

大家都知道，蜜蜂的窩都是由一些一個挨一個，排列得整整齊齊的六角小蜂房組成的。18世紀初，法國學(xué)者馬拉爾琪測量到蜂窩的幾個角都有一定的規(guī)律：鈍角等于109°28′，銳角等于70°32′。后來經(jīng)過法國物理學(xué)家列奧繆拉、瑞士數(shù)學(xué)家克尼格、蘇格蘭數(shù)學(xué)家馬克洛林先后多次的精確計算，得出如下結(jié)論：消耗最少的材料，制成最大的菱形容器，它的角度應(yīng)該是109°28′和70°32′，和蜂房結(jié)構(gòu)完全一致。但如果從正面觀察蜂窩，蜂房是由一些正六邊形組成的，既然如此，那每一個角都應(yīng)是120°，怎么會有109°28′和70°32′呢？這是因為，蜂房不是六棱柱，而是底部由三個菱形拼成的“尖頂六棱柱形”。我國數(shù)學(xué)家華羅庚經(jīng)精確計算指出：在蜜蜂身長、腰圍確定情況下，尖頂六棱柱形蜂房用料最省。

蜂窩的這種結(jié)構(gòu)特點不正是太空飛行器結(jié)構(gòu)所要求的嗎？于是，在太空飛行器中采用了蜂窩結(jié)構(gòu)，先用金屬制造成蜂窩，然后再用兩塊金屬板把它夾起來就成了蜂窩結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的飛行器容量大，強度高，且大大減輕了自重，也不易傳導(dǎo)聲音和熱量。因此，今天的航天飛機、宇宙飛船、人造衛(wèi)星都采用了這種蜂窩結(jié)構(gòu)。

科學(xué)發(fā)展就是如此，有時看起來高不可攀的難題，只要開動腦筋，善于從日常生活中覓取線索，可能就會迎刃而解。小小的蜂窩，似乎與偉大的航空航天事業(yè)風(fēng)馬牛不相及，但仿生學(xué)卻將它們緊密地聯(lián)系在了一起，推動了人類社會的發(fā)展與科技的進步。