對于愛看科幻片的讀者來說,人造重力是可望而不可及的技術(shù),其實人造重力理論上是很簡單的! 太空上可以體驗到地球的重力,同樣在地球上也可以體驗到失重的感覺。
比如霍金就通過飛機體驗過零失重體驗!
人造重力可以分為三種!
第一種就是一直加速來模擬地球重力體驗。
這個思想最初來源于愛因斯坦于1911發(fā)表的《關(guān)于引力對光線傳播的影響》。等效原理告訴我們:你乘坐在飛船中遨游宇宙,如果飛船以垂直于底部向上以9.8m/s2的加速度前進,如果飛船內(nèi)的人不向外看,那么他是無法區(qū)分自己是在地球上還是在太空上加速運動的。
這就很好的模擬了地球的重力!這種方法雖然簡單明了,但是卻很費燃料,一直保持重力加速度需要消耗大量的能量,原理簡單,但是實行起來不靠譜。
第二種相對來說就比較靠譜,通過旋轉(zhuǎn)來制造離心力,讓宇航員們額外體驗到一種力,這種離心力就可以帶來重力體驗的效果。
其實離心力一種虛擬的力,其并不真實存在!
我們可以想象一個很簡單的例子就可以理解。如果你坐在一個旋轉(zhuǎn)的飛椅上,你以飛椅為參照物,會發(fā)現(xiàn)自己靜止不動。但是你會有一種要甩出去的感覺,這就是離心力。
GIF在你看來,正是因為離心力等于向心力才讓你合外力為零,所以你可以靜止不動。但是站在地面的觀察者不會額外引入向心力,他們只會認為你受到了向心力!你在飛椅上不僅可以感受到向心力也會感受到離心力,就相當于重力和地面支撐力一樣。不過離心力是虛擬的力。
那么問題就很簡單了,要使離心力達到地面重力效果,就要求向心力F=mrω2(ω是角速度)替代重力。所以向心加速度就是rω2。代入重力加速度9.8m/s2。令rω2=9.8。如果飛船旋轉(zhuǎn)的r為100m,這就要求飛船每秒旋轉(zhuǎn)18o,20秒要旋轉(zhuǎn)一圈。
這樣理論上就可以體驗到重力了,其實兩個飛船靠繩子綁在一起可以依靠慣性維持彼此長久的環(huán)繞旋轉(zhuǎn),省時省力!
不過目前人類還達不到長途宇宙航行的水平,頂多就是在國際空間站上做做實驗,而且某些實驗就需要空間站的微重力,所以人造重力目前沒有多大用!
第三個比較笨拙,就是通過電磁場額外施力。
宇航員可以穿戴感應(yīng)設(shè)備,這樣就可以體驗到電磁力了,如果把電磁力大小設(shè)計到重力大小就哦可了。但這也是最笨最麻煩的一種了!
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