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如何在空間站製造重力?我國航天員天宮歸來,3個月失重考驗很大

9月17日中午,我國3名航天員乘坐神舟十二返回艙順利回到地面,由於他們在空間站待了3個月,長期處於失重狀態,所以出艙的時候,都需要人攙扶或者抬著。航天員的身體素質萬里挑一,在空間站也一直堅持在鍛鍊,即便如此,失重對人體造成的影響也是巨大的,那麼有沒有辦法在空間站製造人工重力,使得它的環境和地面上一樣呢?

如何在空間站製造重力?我國航天員天宮歸來,3個月失重考驗很大


回家了

其實,在科幻電影裡,人工重力是一個非常普遍的現象,即把空間站和航天器做成環型,圍繞自身軸心旋轉,這樣的話,就可以產生類似重力的離心力。有人計算過,一個半徑約15米的圓環,每分鐘圍繞自身旋轉2圈半,就可以產生相當於月球的重力;每分鐘旋轉4.96圈,就可以產生0.4G的重力。而一個半徑32米的航天器,每分鐘圍繞自身旋轉5.52圈,就可以產生約1個G的重力,即相當於站在地球上。

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流浪地球裡的環形空間站

可問題是,人體處在每分鐘幾圈不斷旋轉的物體,即使在太空中,也會感到頭暈眼花,走路不穩,甚至想吐根本沒辦法活動,這個時候模擬出來的重力,是無用的。唯一的辦法,是將航天器的半徑放大到幾千米,這樣每分鐘的轉速可以放得很慢,人體能夠適應,同時也能模擬出地球的重力環境。可如此巨大的航天,目前人類還無法制造。

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星艦穿越裡的飛行器

看到這裡,可能有人會說,我國前不久不是宣佈要建造千米尺寸的超大型航天器嗎?看來技術突破有望。其實,前段時間媒體提到的千米級超大型航天器,其實是類似太空發電站這一類輕質航天器,它的面積很大,但主要部分是太陽能發電薄膜,骨架則是輕質鋁合金和複合材料,與空間站、飛船並非一類東西,更類似於太陽帆。

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千米級超大航天器更可能是個太空發電站

當然,還有一種辦法也可以在太空中製造出人工重力,即讓飛船一直以1個G的加速度一直加速飛行,這樣人體也能感覺到跟地球上差不多的重力環境。可問題是1個G的加速度雖然看起來不高,可一直加速就難上加難了,現在人類的化石能源火箭和連一張紙都吹不起來的電推,根本無能為力。

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現在的化石能源火箭根本達不到這個需求

真正要實現1個G的持續加速度,連所謂的熱核火箭或者核電火箭都不夠用,可能需要核脈衝火箭,即人工控制一個接著一個的核爆,將能量從發動機噴口噴出,每次核爆相比上次都呈現出倍數增加,才能一直以1G加速。美國“獵戶座”計劃中,就準備發展這種採用核爆脈衝推進的火箭發動機,探索太陽系外面的深空。

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美國獵戶座計劃中設想的核爆脈衝火箭

有人可能還會說採用“聚變發動機”,或者“反物質發動機”,這就過於科幻了,人類在可預見的未來都不一定發明得出來。因此,目前最靠譜的辦法,還是讓航天員自己在空間站中堅持鍛鍊,將來如果能到火星上長期駐守,其3.72m/s的重力加速度,雖然仍不及地球的9.7801m/s,但38%的引力,能解決很多問題。

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太空無垠

分類: 科學
時間: 2021-09-17

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