如何在空间站制造重力?我国航天员天宫归来,3个月失重考验很大
9月17日中午,我国3名航天员乘坐神舟十二返回舱顺利回到地面,由于他们在空间站待了3个月,长期处于失重状态,所以出舱的时候,都需要人搀扶或者抬着。航天员的身体素质万里挑一,在空间站也一直坚持在锻炼,即便如此,失重对人体造成的影响也是巨大的,那么有没有办法在空间站制造人工重力,使得它的环境和地面上一样呢?
回家了
其实,在科幻电影里,人工重力是一个非常普遍的现象,即把空间站和航天器做成环型,围绕自身轴心旋转,这样的话,就可以产生类似重力的离心力。有人计算过,一个半径约15米的圆环,每分钟围绕自身旋转2圈半,就可以产生相当于月球的重力;每分钟旋转4.96圈,就可以产生0.4G的重力。而一个半径32米的航天器,每分钟围绕自身旋转5.52圈,就可以产生约1个G的重力,即相当于站在地球上。
流浪地球里的环形空间站
可问题是,人体处在每分钟几圈不断旋转的物体,即使在太空中,也会感到头晕眼花,走路不稳,甚至想吐根本没办法活动,这个时候模拟出来的重力,是无用的。唯一的办法,是将航天器的半径放大到几千米,这样每分钟的转速可以放得很慢,人体能够适应,同时也能模拟出地球的重力环境。可如此巨大的航天,目前人类还无法制造。
星舰穿越里的飞行器
看到这里,可能有人会说,我国前不久不是宣布要建造千米尺寸的超大型航天器吗?看来技术突破有望。其实,前段时间媒体提到的千米级超大型航天器,其实是类似太空发电站这一类轻质航天器,它的面积很大,但主要部分是太阳能发电薄膜,骨架则是轻质铝合金和复合材料,与空间站、飞船并非一类东西,更类似于太阳帆。
千米级超大航天器更可能是个太空发电站
当然,还有一种办法也可以在太空中制造出人工重力,即让飞船一直以1个G的加速度一直加速飞行,这样人体也能感觉到跟地球上差不多的重力环境。可问题是1个G的加速度虽然看起来不高,可一直加速就难上加难了,现在人类的化石能源火箭和连一张纸都吹不起来的电推,根本无能为力。
现在的化石能源火箭根本达不到这个需求
真正要实现1个G的持续加速度,连所谓的热核火箭或者核电火箭都不够用,可能需要核脉冲火箭,即人工控制一个接着一个的核爆,将能量从发动机喷口喷出,每次核爆相比上次都呈现出倍数增加,才能一直以1G加速。美国"猎户座"计划中,就准备发展这种采用核爆脉冲推进的火箭发动机,探索太阳系外面的深空。
美国猎户座计划中设想的核爆脉冲火箭
有人可能还会说采用"聚变发动机",或者"反物质发动机",这就过于科幻了,人类在可预见的未来都不一定发明得出来。因此,目前最靠谱的办法,还是让航天员自己在空间站中坚持锻炼,将来如果能到火星上长期驻守,其3.72m/s的重力加速度,虽然仍不及地球的9.7801m/s,但38%的引力,能解决很多问题。
太空无垠
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