国际空间站是人类太空探索的前哨站,但如果你足够细心,会发现宇航员们在空间站内虽然可以自由呼吸,但依然是飘来飘去的,活动非常不方便。这可跟我们在科幻电影中看到的不一样。传说中的人工重力系统,到底有多难?
实际上以人类现有的技术水平,实现人造重力系统是没有问题的,但关键就在于要投入的资金太多,而且现阶段也没必要。
按照物理学家爱因斯坦1911年提出的“等效原理”,在以9.8m/s²加速度飞行的密封的房间里,人类并不能分辨出自己是在地球,还是在宇宙空间。也就是说,只要我们让空间站的加速度保持在9.8m/s²的水平,那宇航员就会跟在地球上的感觉差不多。
但这一方法并不实用,因为加速过程本身就需要消耗巨大的燃料,持续时间太短了。
现代科学家更倾向于实用一种虚拟力来模拟重力,比如离心力。在科幻电影当中,我们看到实现人造重力的宇宙飞船,几乎都是圆盘状的,这就是在利用离心力模拟重力。通过简单的力学分析,一个物体跟随圆盘旋转时保持了相对平衡,是因为摩擦力提供了向心力。
但从这个物体本身来说,物体本身感受到了摩擦力,所以需要用一个相反方向的力加以抵消,这就是离心力。所以原则上说,只要有一个足够大的离心力动力系统,在太空中产生旋转,我们就能利用这种离心力来模拟地球的重力环境。
但问题就在于这个离心力动力系统太大了,需要分多个批次将零件发送到太空里,再进行组装,其经济成本会是一个天文数字。在人类现有的技术条件和需求下,没必要强行追求人造重力系统,而且空间站里的微重力环境,本身就对一些太空实验至关重要。
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