關於在太空寫字，曾經有一個流傳甚廣的謠言，說是：美國宇航局NASA為了能讓宇航員們能在飛行手冊上寫字，專門花了幾百萬美元開發一種能抵消失重的鋼筆，後來美國宇航員問蘇聯人“你們是拿什麼寫的？”答曰“鉛筆”。這個故事有許多不同的版本，最離譜的說美國為了這支筆花了120億，總之，要想在太空寫字實在是太難了！
寫幾個字真這麼難？
2021年秋季的“開學第一課”上，央視專門邀請到正在天宮空間站的中國航天員給同學們講課，期間航天員劉伯明用毛筆在一張紙上寫下了“理想”二字。有小夥伴發出驚呼：原來咱們中國的毛筆就能在太空寫字！為什麼美國要花那麼多錢專門開發？
中國毛筆在太空的第一次亮相
實際上，NASA並沒有花那麼多錢為宇航員研發“太空鋼筆”，跟蘇聯一樣，NASA最早給美國宇航員發的也是木杆鉛筆。考慮到在零重力狀態下削鉛筆很麻煩，會產生許多碎屑，後來美國宇航員們改用自動鉛筆。這些鉛筆不便宜，1962年NASA總共花費4382.5美元買了34支，平均每支鉛筆128.9美元！
1962年美國宇航員使用的自動鉛筆
為什麼普通鋼筆與圓珠筆不能在太空寫字？許多人很快就能給出解釋：因為在太空中沒有重力，墨水不能像在地面那樣到達筆尖，鉛筆則不需要考慮重力影響。
果真如此嗎？
在太空中使用的鉛筆比較硬，因為軟的鉛芯容易斷，寫字更容易掉粉，這些石墨粉末是導電體，在飛船裡到處漂浮有可能造成裝置短路，這是很要命的。所以蘇聯人其實用的是類似於蠟筆一樣的鉛筆，它的碎屑不導電。
然而普通鋼筆與圓珠筆是能夠在失重狀態下書寫的，這符合物理學原理。
我們來做一個小實驗：拿一支鋼筆或圓珠筆，仰面朝上在本子上書寫，很快就看不到字跡——墨水斷了，因為墨水被重力往下方拉。太空在任何方向都沒有重力，你應該把本子貼在牆上，再將筆桿保持水平狀態，怎麼樣？書寫沒有問題。
走珠筆在水平狀態書寫不受重力影響
實際上鋼筆與圓珠筆裡的墨水並不需要依賴重力，它們是靠分子間相互吸引的力流向紙張的。
高中物理老師告訴我們水有表面張力，因為水分子之間會透過氫鍵相互吸引，並且水分子與毛細管的管壁之間也存在比較強的吸引力。即便沒有重力的參與，毛細管裡的水柱高度也會比外邊更高。
拆開一支鋼筆，你可以看到筆尖有一條很窄的縫隙，而連線筆尖的部分被設計成密集的柵格，這都是基於毛細管的原理，讓墨水可以保留在柵格中。當筆尖從紙上劃過，墨水從縫隙中流走，柵格里的墨水會因分子間的引力源源不斷地補充到進來，全程不需要重力的參與。
對於圓珠筆來說也是同樣的道理，當墨水或油墨被滾珠帶走時，筆芯裡的墨水會因為黏性而非重力流入筆尖。
鋼筆的設計充分利用了毛細管原理
可能是因為上世紀50年代並沒有這種設計，當時的鋼筆很容易漏墨，會在飛船發射過程中搞得到處都是，並且NASA對於墨水的分子物理學還是不那麼放心。
1965年，一傢俬人公司發明了“硫化特殊墨”，這種凝膠狀的墨能隨著時間的推移慢慢液化，再透過在筆桿里加上一個充了氮氣的氣囊，就能給墨水施加壓力，從而將墨水從筆尖擠出來。
由於在筆內部施加氣壓，筆可以從各個方向進行書寫，哪怕零重力狀態也能應對自如，因此被稱為“太空筆”。據說為了研製“太空筆”，費希爾公司耗資達“100萬美元”，NASA於1967年以每支6美元的價格買了400支，蘇聯也在1969年採購了100支提供給宇航員使用。
費希爾公司的AG7太空筆
關於太空中使用的筆，有另一個故事值得一提：1969年，當阿波羅11號準備從月球出發返回時，宇航員奧爾德林發現飛船上升器的一個開關柄被碰斷了，打不開開關，兩個人有死在月球上的風險。最後奧爾德林將隨身攜帶的一支筆的筆尖插入斷路器並翹動了開關，兩名美國英雄成功脫困。阿波羅11號機組返回地球后，這支“立了功”的筆被陳列在博物館裡供人們參觀。
值得注意的是：阿波羅11號任務並沒有使用費希爾公司的“太空筆”，而是用了從杜羅制筆公司採購的氈尖筆，也就是我們今天廣泛使用的記號筆、馬克筆。
阿波羅任務採用了氈尖筆
馬克筆沒有複雜的加壓機構，也不需要攜帶氮氣氣囊，與鋼筆一樣，它就是利用毛細管現象將墨水抽到筆尖。
包括圓珠筆、滾珠墨水筆和馬克筆在內的各種筆在空間站裡都有廣泛使用，這些筆便宜又方便，宇航員們並沒有覺得與在地面書寫有什麼不同。偶爾遇到斷墨，只要輕輕甩一甩就能續上。
各種筆在國際空間站都有使用
劉伯明在空間站裡寫字用到的毛筆也同樣是用到了毛細管原理。黑色墨汁被一根根羊毛包裹著，羊毛間的縫隙形成毛細管，所以即便是零重力的太空，航天員依然能自如地展示書法技巧。
劉伯明太空揮毫
有朋友問，中國航天員用的毛筆是不是特製的海綿頭，為什麼墨水不會滴下來？道理很簡單：空間站裡是微重力環境，墨汁會更容易地附著在毛筆上，它不可能往下滴。並且從劉伯明展示的太空書法作品看，“理想”的“想”字有明顯的飛白，這是毛筆書法特有的現象，因此可以肯定那不是海綿筆，而是一支真正的中國毛筆。
劉伯明書寫“理想”二字
作為中國書法的鐵桿愛好者，神舟十三號指令長翟志剛說他也帶去了一套“筆墨紙硯”，打算業餘時間一展身手。老周猜測，硯臺在空間站裡八成是沒辦法用，微重力狀態下磨墨很可能會搞得到處黑，而如果要在春節時寫對聯，他怎麼往毛筆上添墨是一個看點，萬一蘸多了也是很難弄下來的。
翟志剛的字不錯，接下來他在空間站裡秀書法，一定是看點多多，讓我們拭目以待吧！
翟志剛的太空書法值得期待
