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        航天技術(shù)中的仿生學(xué)

        2008-06-24 00:00:00劉吉順
        初中生世界·八年級(jí) 2008年1期

        蝴蝶與衛(wèi)星調(diào)溫裝置??茖W(xué)家通過(guò)對(duì)蝴蝶多方面的研究發(fā)現(xiàn),蝴蝶的鱗片具有巧妙調(diào)節(jié)體溫的作用。在炎熱的盛夏,當(dāng)太陽(yáng)光直射到蝴蝶身上時(shí)。它的鱗片會(huì)自動(dòng)張開,以減小太陽(yáng)光的輻射角度,從而可減少對(duì)太陽(yáng)光熱能的吸收;當(dāng)外界氣溫下降時(shí),鱗片又會(huì)自動(dòng)閉合,緊貼體表,使太陽(yáng)光直射到身上,以便吸收到更多的太陽(yáng)光的熱量。由于蝴蝶鱗片的自動(dòng)張開和閉合,所以它就能將自己的體溫始終控制在一個(gè)正常的范圍內(nèi)。人造地球衛(wèi)星在太空飛行時(shí),會(huì)受到太陽(yáng)光的強(qiáng)烈輻射,使向陽(yáng)一面的溫度高達(dá)200℃。而其背陰的一面卻會(huì)降到零下200℃,這樣會(huì)使衛(wèi)星上裝備的各種精密儀器、儀表很容易被燒壞或凍裂,由于溫差極大,很多儀器測(cè)量也不很準(zhǔn)確??茖W(xué)家模仿了蝴蝶鱗片的功能,為人造地球衛(wèi)星設(shè)計(jì)出了一種高效率的調(diào)控溫度裝置,使人造地球衛(wèi)星的部分表面也有和蝴蝶一樣的鱗片,當(dāng)太陽(yáng)直射而使其溫度很高時(shí),鱗片便會(huì)自動(dòng)地打開,并轉(zhuǎn)換一個(gè)角度,這就大大減少了對(duì)太陽(yáng)能的吸收,使衛(wèi)星溫度升得不會(huì)太高;當(dāng)外界氣溫下降時(shí),鱗片便會(huì)自動(dòng)閉合緊貼體表,以便吸收到更多的太陽(yáng)能,使衛(wèi)星的溫度不會(huì)降得太低,從而圓滿地解決了這一難題。

        蒼蠅與導(dǎo)航陀螺儀??茖W(xué)家通過(guò)對(duì)蒼蠅進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)了蒼蠅的一些特點(diǎn)。例如,蒼蠅不用“跑道”就能直接起飛。原來(lái),蒼蠅的后一對(duì)翅膀已退化,并形成了啞鈴狀的一對(duì)小棒,這就是楫翅。它是蒼蠅飛行時(shí)的天然導(dǎo)航儀。蒼蠅在飛行時(shí),楫翅迅速振動(dòng),頻率為330次每秒。一旦蠅體傾斜、俯仰或偏離航向,楫翅就會(huì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng),并向蠅腦報(bào)告,通過(guò)調(diào)整有關(guān)的肌肉,糾正偏離的航向,隨時(shí)保持蠅體平衡。根據(jù)蒼蠅楫翅的導(dǎo)航原理,科學(xué)家研制成功了一種音又式振動(dòng)的陀螺儀,安裝在高速飛行的火箭、飛機(jī)及其它一些航天器上。它的體積很小,主要部件像只音叉,是通過(guò)一個(gè)中柱固定在基座上的。裝在音叉兩臂四周的電磁鐵,使音叉產(chǎn)生固定振幅和頻率的振動(dòng),就好像蒼蠅楫翅的振動(dòng)那樣。有了這種儀器,飛機(jī)和火箭等就可以自動(dòng)糾正偏轉(zhuǎn)了的航向,保持正確的航向。

        蜜蜂與導(dǎo)航偏光羅盤。蜜蜂在無(wú)數(shù)多的花朵上采蜜,進(jìn)進(jìn)出出,上上下下,繞了很多彎,飛了很多路程,但從來(lái)不會(huì)迷路,這是為什么呢?原囚是它有利用偏振光來(lái)定向的特殊功能。原來(lái),在各個(gè)方向振動(dòng)的太陽(yáng)光被大氣層折射和反射后,變成了某個(gè)方向占優(yōu)勢(shì)的偏振光,蜜蜂就是用偏振光來(lái)確定太陽(yáng)方位的。蜜蜂的頭上有一對(duì)特殊的眼睛即復(fù)眼,每只眼睛都南6300個(gè)小眼組成,由由蜜蜂復(fù)眼的特殊構(gòu)造和特殊功能,才使它對(duì)太陽(yáng)偏振光有特殊的敏感,即使烏云密布,它們也能夠根據(jù)太陽(yáng)方位的變化,進(jìn)行時(shí)間校正。因此,它們外出采蜜和回巢,從來(lái)不會(huì)迷失方向。在蜜蜂偏光定向本領(lǐng)的啟示下,科學(xué)家研制成功了偏光羅盤,該設(shè)備已用于航海和航空技術(shù)。無(wú)論是煙霧彌漫的白天,還是伸手不見五指的黑夜,無(wú)論是白茫茫的海面上,還是一望無(wú)邊漆黑的夜空中,這種羅盤都能使輪船和一些航天器保持正確的航向運(yùn)行。

        責(zé)任編輯/薛擁祥

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