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如何为宇航员在地球上训练创造一个零重力环境?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-12-27 08:46:20

引力是一种支配整个宇宙运动的力。你认为我们能创造一个环境来消除宇宙的这种力量吗?

一个物体在靠近地球表面的重力作用下向地面的加速度称为“正常重力”,或1g。这个加速度等于32.2英尺/秒(9.8米/秒)。

如果你把一个苹果掉到地球上,它会掉1克。如果空间站的宇航员把一个苹果掉下来,它也会掉下来。只是看起来不像是要掉下来。那是因为他们都在一起坠落:苹果,宇航员和空间站。但它们不是朝着地球坠落,而是在地球周围坠落。因为它们都以相同的速度下落,所以空间站内的物体看起来像是漂浮在一种我们称之为“零重力”(0g)的状态,或者更准确地说是微重力(1x10^-6g)

没有零重力环境,也没有可以创造的重力自由区,在太空中重力也不是零。

现在,我们要问的问题是如何在地球上产生这种现象(不是零重力而是微重力或失重)?


中性浮力实验室


如何为宇航员在地球上训练创造一个零重力环境

上图是美国宇航局操作的中性浮力池,位于德克萨斯州休斯顿约翰逊航天中心附近的桑尼·卡特训练中心。

学员们在下图中穿的这些衣服是为了产生中性浮力(浮力和下沉的趋势相同),这模拟了他们在太空行走时所经历的微重力。

如何为宇航员在地球上训练创造一个零重力环境

同时,在这里,他们可以训练自己如何处理工具和修理东西,而周围的一切都像电影里那样离他们而去(例如重力)。受训者在坦克里工作时吸入氮氧化物(主要是氮和氧的混合物)。

这并不完全是宇航员在实际太空旅行中的感受,但这是我们能得到的最接近的模拟,这里有一些因素使物体很难移动,比如水产生的阻力,使得物体不能像在太空中那样长时间保持运动,阻力停止防止物体漂走,这通常是通过在水箱内缓慢地完成任务来实现的。


抛物线飞行


如何为宇航员在地球上训练创造一个零重力环境

上图中是一架飞机(空客A-300)在抛物线飞行轨迹上,当沿着这条路径飞行时,飞机及其有效载荷在其飞行轨迹的某些点自由下落(在重力的作用下快速下降),这使人们在每一条抛物线飞行65秒的过程中获得大约25秒的失重状态。在这种训练中,通常飞行60次左右。

如果你看过电影阿波罗13号,所有失重场景都是用这种抛物线飞行拍摄的。

在蹦床上跳跃,或开车下山,或在游乐园玩过山车,都能感受到短暂的失重感。

如何为宇航员在地球上训练创造一个零重力环境

现在,如果你在过去看过上面的图片,这不是一个在4面墙之间创造的环境,是抛物线飞行让这些人像这样四处飞行。由于自由落体,人们会因为晕机而感到恶心,大多数情况下都不会很好,人们会剧烈呕吐,很少有人适度呕吐,这就是为什么称之为呕吐彗星的原因。

美国宇航局也有下降塔,被大多数人误认为是“反重力室”,这些塔位于俄亥俄州布鲁克公园的NASA遗址上。

这些吊塔是为了在地面上进行微重力实验而建造的,这是世界上同类设施中最大的一个,该设施为研究人员提供了持续5.18秒的近乎失重或微重力环境。让实验硬件自由落体432英尺(132米)的距离创造了微重力环境。
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