旋转航天器能否产生人工重力?科学原理揭秘

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一个旋转的航天器能否产生人造重力?科学对此有怎样的解释

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通过旋转航天器产生人工重力是科幻作品中的常见设定,但将其变为现实技术在科学上是否可行?


爱因斯坦广义相对论的基石是他观察到引力和加速度是无法区分的。


将一个人置于一艘以9.8米每二次方秒(约35公里每小时)的加速度在太空中飞行的火箭中,他的双脚就会像在地球表面受到重力作用一样牢牢贴在舱室地板上。


爱因斯坦引力与牛顿引力的区别

当然,以9.8米每秒平方的加速度持续直线加速,永远模拟重力,并不是一个非常实际的方法。


更佳的方法是利用离心加速度这一效应,即当人绕轴旋转时(例如在旋转木马上),会感受到一种向外的表观作用力。


这是斯坦利库布里克在他的电影《2001太空漫游》中所利用的现象,这部电影是历史上最优秀的太空和科幻电影之一。


在太空飞船上能否像《2001太空漫游》中那样产生人工重力?图片由SunsetBoulevardCorbisviaGettyImages提供

在电影中,海伍德弗洛伊德博士的航天器停靠在空间站1的轴心位置,该空间站是一个直径275米(900英尺)的环形结构,正缓慢旋转。


当他沿着其中一条辐射状走廊向外前行时,他的体重(即作用于身体的重力大小)逐渐增加,最终到达空间站边缘时,几乎与他在地球上的体重相当。

当然,这与地球上的重力并不完全相同。

如果弗洛伊德放下一个物体,物体不会直接落到地板上,而是似乎被偏转到与空间站旋

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