奇异的液滴实验

第7版()
专栏：遨游太空七昼夜

奇异的液滴实验
王赣骏
我在太空中做液滴动力实验的程序是，先使用固体样本做机器的调整，取出固体样本之后，我便开始做液滴实验。刚开始做实验，发现液滴无法留在中间。我们原设计放送液滴的方法是，由相对两侧各有一个注射管伸向中间，释放出液滴停留在两注射管的针尖，然后让两注射管同步迅速抽离中间。液滴便能够留在我们希望的位置。可是到了太空，我们原来涂布在针体上限制液滴扩散的化学物质变质掉了，因此液滴在两针尖上的扩散面积不等，使得同步分离时，力量不均，液滴受到不平稳力量的影响到处乱飞。
我一看液滴不留在中心位置马上就知道问题所在。我在航天机上找到了几根微细的电线，把电线切成小段，平均套在针尖上，取代化学物质防止液滴扩散的功能。这次一试便成。
我用水与甘油的混合体做液滴实验。从最简单的做起，一公分直径的液滴旋转一如我们所预测，从单轴对称逐渐变成非单轴对称。液滴从圆球慢慢变扁象一颗红血球，然后往两侧膨大，逐渐拉长，中间变薄。实验与理论有一点不同分叉点比理论预测还要提早一点，我一看是这个结果，就知道这是一个大突破。
我的实验伙伴丹艾立蒙在地面管制中心看见电视画面时，高兴得不得了。一滴水与甘油的混合液滴，在声响的控制下快速转动，当声响关闭之后，液滴逐渐停止旋转。在无重力状态下，停止转动所需的时间，比理论上所估计的还要短。原因可能是液滴中心与表面的转速不同，在理论估计时并未精确估出不同的程度。这个发现，有助于改良我们用之有年的数学公式，意义不凡。我们选用水加甘油是因为经由两种物质不同比例混合，我们可以得到不同的粘度。
进入系统性实验之后，我发现在地面上所设计由电脑自动操作的实验步骤不管用，这些步骤都是在地球有重力的状态下所虚想出来的，到了无重力状况下，才知道我们没考虑到的地方还是太多。因此改由我自己徒手操作。这时我可以清楚感觉到，一面做、一面学、一面改的兴奋与乐趣。大自然成为最好的老师，一步一步教我，进行我想做的实验。
我以纯水液滴做实验发现，水的粘度太低，实验很不理想，我改用粘度高一点的液体做实验，马上发现做实验的最佳大小、体积，是八毫升至十毫升之间。在做震动液滴实验时，我使用较低粘度的液体，液滴的大小是五毫升至十毫升。此外我还增加了声响系统的频率、能量，让液滴转动、震动得更激烈，拍下所有运动的过程。
这些实验的结果对将来进行材料制造的科学有极大的帮助。所有的材料精炼过程都必须经过液体状况，形成液体后，便具备液滴的性质。把两种物质放在一起做出质地均匀的材料，混合时必须不能接触外物，震动是最合适做这工作的力量，旋转则可控制材料的形状，混合震动及旋转两种力量，我们就象有一双看不见的手，操作材料，得到我们需要的材质及形状。（六）
（待续）