为何不用人造重力,解决宇航员站不起来的问题?存在哪些难点?

神舟十三号飞船在10月16日成功发射 , 据中国宇航局透露 , 这次宇航员们在太空中停留的时间要比神舟十二号还久 , 也就是至少要待3个月以上 。 宇航员在太空中是处于失重状态的 , 这种失重状态对于人类的身体健康有着诸多影响 。
比如之前登上头条的神舟十二号飞船的宇航员在下飞船时坐躺椅 , 当时大家都很担心宇航员们的身体 , 这种情况正是因为他们在太空失重环境中带了三个月 , 初回到重力平衡的环境 , 会感觉到十分不适应 。
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经过严格筛选和训练的宇航员对于这种失重都无法抵抗 , 何况是我们普通人呢?因此在这种条件下 , 星际移民和太空旅行可谓是痴人说梦 , 即使经过训练的游客达到了升空标准 , 相信这也不会是一场舒适愉悦的旅行 。
除此之外 , 未来人类肯定会探索更加遥远的行星 , 花费的时间也会更多 , 以火星举例 , 如果来走个来回 , 最快也要将近3年的时间 。 如果人体在3年当中一直处于失重会发生什么 , 我们谁也不知道 。
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根据以上这些需求 , 不少人提出为何不利用人造重力建设空间站或者飞船 , 解决宇航员站不起来的问题 , 确保他们在其中可以像在地球上一样正常生活 。 科幻电影中的那些模拟重力的空间站在现实中不能建造吗?在人造重力方面 , 究竟有什么人类尚未解决的困难?
重力是什么
在了解失重和人造重力之前 , 我们首先需要知道重力到底是什么 。 重力其实属于万有引力的一种体现 , 地球上的所有物体时刻都在受地球吸引 , 这里被吸引所受的力就叫做重力 。
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重力的方向一直都是垂直向下的 , 物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比 , 计算公式是:G=mg , g为比例系数 , 大小约为9.8N/kg 。
为何不用人造重力,解决宇航员站不起来的问题?存在哪些难点?】提出和发现重力的正是在1687年被苹果砸中的牛顿 , 他那一刻的灵光乍现改变了人类对地球以及宇宙环境的看法 。
正是由于重力的存在 , 我们才能站立在地球之上 , 如果进入太空或者到达其它引力小的星球 , 以人类的重量是无法站立的 , 多半时间都在飘着 。 重力作为力学当中最重要和最基本的概念 , 物理学界对于它的定义有很多种 。 比如说不少人认为 , 重力不单是万有引力的体现 , 而是万有引力和惯性力合力作用的体现 。
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进入太空我们会感觉到失重 , 就是引力拉力小于重力的体现 。
但是在进入太空之前 , 航天器的发射阶段 , 宇航员是处于超重状态的 , 当然这一状态不会延续太长时间 , 根本原因是航天器要超过一定的速度才能“逃离”地球 , 因此这时有向上加速度的存在 , 宇航员会感到超重 。 同理在深海潜水当中也会有巨大的超重感 , 这时需要穿戴专用的抗荷服 。
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失重对人体的影响
太空中有不少影响人体健康的因素 , 比如说真空环境、高强度的辐射 , 其中微重力的环境是对人影响最大的 。 前文提到了重力是地球万有引力的体现 , 其实地球是存在一个重力场的 。 但是在太空之中 , 重力几乎为零 , 可以忽略不计 , 比如说月球表面的重力只有地球的六分之一 , 火星则为三分之一 。 这种失重环境会对人体的各个系统带来影响 , 比如体液头向转移、心肺功能改变、神经系统紊乱、骨质疏松和肌肉退化等等 。
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首先 , 就是体液转移 。 我们看到宇航员在太空之中经常处于飘着的状态 , 这是因为失重环境下他们无法完全掌控自己的身体 , 这是身体里的体液也会发生变化 。 体液会向着上身和头部的方向转移 , 淤积在胸腔和头颈部位 , 这种情况会一直持续 , 直到返回地面 。 宇航员通常会感到头部发胀或者头疼 , 需要卧床休息才会有所缓和 。
相比于上半身的体液过多 , 下半身的体液又变得特别少 , 在这种条件下就真的变得“头重脚轻”了 , 腿部会出现明显变小的情况 。
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