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1 # 雨季218609878
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2 # 醉花音
重力能是能產生,但是要求的條件比較苛刻。先來說重力的產生,再說能不能採用這種方式。
1:重力分為自然重力和人造重力;自然重力就是一些大質量的天體,比如地球就是利用自身質量大的優點,透過對物體的吸引力來產生重力,當然這部分引力並不是完全轉化為重力,還有一部分轉化為地球自轉的向心力;也就是說一個星體對一個物體的引力可以分解為做圓周運動的向心力和重力。由牛頓的萬有引力定律和圓周運動的公式可以推匯出。因為地球自身的質量比較大,因此產生的重力比較穩定,並且人也不會感到不適。
2:接著就是人造重力,要想在太空中產生重力,建築物就必須對人體有支援力;由圓周運動的向心力與速度的關係式可得;Fn=m·v^2/r。根據這個原理,可以讓空間站圍繞一箇中心旋轉;在沒有旋轉之前,人體和空間站的內壁沒有任何作用力,因為都是處於失重狀態。當空間站旋轉時,如果要想人不脫離空間站,內壁就必須對人體有一個支援力,這個支援力就可以充當圓周運動的向心力。此時人就會獲得一定的重力,這個重力的大小取決於空間站旋轉的快慢。
雖然有了理論的指導,但是目前沒有哪個國家敢採用這種模式;主要涉及的問題有驅動動力,製造材料,結構型別,能源消耗等,其中最重要的還是安全問題,因為這種裝置不像地球上那樣重力是很穩定的,如果空間站的質量不夠,就無法形成穩定的重力。所以這種裝置多出現在科幻作品中;比如《星際穿越》《極樂空間》等。《星際穿越》中的是一個小型的,而《極樂空間》中的則可以培養生態系統,供人類居住。
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3 # 找點時間撒點野
旋轉產生的重力不只是向下的力,應該還有旋轉的方向的力吧?長時間在這種力的作用下,比如星際旅行時冬眠了,會不會長變形了?腦袋長歪了??
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4 # 章彥博
這種方式確實可以產生人造重力,但如果要產生「高質量」的人造重力,對於太空站的尺寸還是有很大要求的。
先說為什麼可以產生人造重力:其實這就是旋轉時產生的向心加速度,從而讓人感受到和引力等效的力。根據「等效原理」,這種向心加速度,與引力產生的加速度是沒有差別的。所以人在其中是可以正常生活的。
但是這還是要考慮「質量」的問題。這裡的質量,主要是看看人在其中能否發現與地球有差別的地方。這個差別主要在哪裡呢?主要在於科里奧利力是否很大。科里奧利力很大的話,人在跳起來的時候,會同時受到一個水平的加速度,從而會讓人產生一個水平的速度。
這個現象對於習慣了地球生活的我們來說,是非常怪異的。所以如果科里奧利力很強,這個重力的質量就很低。
如何減弱科里奧利力呢?答案就是要增大空間站的尺寸。尺寸越大,在相同向心加速度的條件下,科里奧利力就越弱。而我們知道,建設大型空間站的難度是非常大的,這也是主要的挑戰。
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5 # 張家小智兒
以人類目前的水平根本無法造出真正的"人造重力"。重力被認為是有質量的物體的一種固有的屬性,我們對重力的研究目前仍處於非常粗淺的地步。人類要想真正看透重力的本質並最終制造出人造重力,還有很長的路要走。
我們所說的大型空間站的旋轉是能夠產生所謂的"人造重力"。但這個實際上並不是重力,而是空間站旋轉產生的向心力。空間站在旋轉的過程中,內部有質量的物體都有一種向外側運動的趨勢,遇到空間站內壁就會被阻擋,內壁就會給有質量的物體一個指向旋轉中心的支撐力,人類如果在這個空間站的內側,就會有感覺到自己重量的感覺。這就是旋轉空間站人造重力的原理。因此,理論上來說的話,大型空間站的旋轉是能夠產生所謂的人造重力的,但目前為止人類並沒有相關的空間站被製造出來。因為這種方法有一定的侷限性,需要考慮的問題比較多。其中一些問題是人類現在很難辦到的。
其中最主要的就是空間站的尺寸問題。如果依靠空間站的旋轉產生人造重力,空間站需要很大的體積。而人類由於航天運載能力的侷限,目前來說還很難製造大型的航天器。如果這種空間站的尺寸比較小了,那在旋轉的過程中由於頭部和腳部距離旋轉中心的距離不同,受到的力也會有明顯的區別,因此會有十分明顯的頭輕腳重的感覺。這個問題只有擴大尺寸才能解決。
再者而言,推動如此巨大的裝置由靜止到旋轉本身就需要很多的能源,在運轉的過程中不斷地調整也需要耗費能源。這些能源人類目前還很難提供。也許將來可控熱核反應實現以後這個問題可以解決吧。
此外,空間站不同區域受力不同,裝置安裝、材料選擇方面都很麻煩,有侷限。這些問題的解決需要耗費巨資,目前看來也許並不經濟。從投資回報比例來看,也並不值得做這麼一個空間站。
因此,對於這個問題,答案毫無疑問是"能"。但能,不代表就要去做。
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6 # 科學船塢
現在的空間站沒有采用這種方式製造人造重力,且沒有必要製造人造重力,因為我們還需要了解失重的環境對於人的危害,並且相關實驗還需要依賴於失重的環境。
但是,人造重力是人類前往星辰大海所必須要攻克的難關,因為人們瞭解到失重的環境不利於人的長期活動,這會導致一系列的健康影響,比如心率下降、骨質流失等等。
雖然現在的人類科技不能像科幻電影中利用電來直接產生重力,但可見的未來是可以利用旋轉來提供人造重力。旋轉提供的離心力可以模擬替代重力的效果,這是等效的。
《星際穿越》中的永恆號就是利用整體旋轉產生的離心力來提供人造重力的效果。
不過,利用旋轉來提供人造重力,不能忽視科氏力的影響,科氏力是指在旋轉體系中,裡面的質點由於慣性,會有沿著原有方向繼續運動的趨勢,整個體系是旋轉著的,這會造成裡面的人員感覺到頭暈,為了避免這一現象發生,旋轉空間站的半徑要做的足夠大才行。
不過,以人類現在的科技水平來講,製造像永恆號、IXS企業號這樣的飛船是不可能的。
但未來說不定!
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7 # 星辰大海路上的種花家
在太空中,大型空間站的旋轉是否真的能產生人造重力?
以現在的科技來看,即使是旋轉產生人工重力仍然是一項難以完成的任務!而旋轉產生的只是離心力,這樣模擬出來的重力與真正的重力是有差別的!
這是地球上各點的重力方向示意圖,我們很明顯可以看出來,在南北極地區受到的只有重力的影響,而赤道地區的重力仍然比較容易分析,因為其受到一個重力已經另一個離心力(方向相反)的影響,而在其他緯度受到的重力和離心力方向疊加後的影響,其會稍微複雜一些(我們稱為科里奧力的影響)!因此我們對模擬重力的結構就有一些要求了!
一般在各種科幻片中模擬重力的都是環形結構,比如《星際穿越》的“永恆號”以及《火星救援》的“赫爾姆斯號”,又或者《阿凡達》的“創業之星號”等等,在這種環形結構下形成的離心力方向比較單一,只要有足夠的直徑以及合適的轉速,那麼就能模擬出比較適宜的重力,唯一的差別是真正的重力是朝向自轉天體的質心!而離心力模擬的重力則是遠離旋轉的中心!兩者相反而已!
a為向心加速度,R圓周半徑,w為角速度,如果達到足夠的向心加速度,要麼增加圓周半徑要麼增加旋轉速度(即角速度)!而過高的轉速會令人不適,一般我們人類感覺比較舒服的轉速在1-2rpm/min之內,如果達到2-3rpm/min,長期工作時會非常難受,如果超過3rpm則很容易眩暈.....那麼另一個辦法就是加大直徑,但大直徑意味這更多的材料與成本,因此如果要模擬重力的話必須要計算好兩者之間的平衡點!
無垠的太空中谷神星空間站則是一個球體,其除了赤道附近適合居住外,其他地區的離心力並不能與地面垂直,這樣的感覺會非常不舒服!
比如在高緯度地區液體的下落模式就會是這種怪異的存在......
從理論和實際操作上看,用離心力模擬重力並不會存在特殊的問題,只是在結構上上需要有一些旋轉,比如封閉的環形條件會相對比較優越一些,但結構面比較多,浪費空間比較大,而球形則空間利用率比較高,但高緯地區極度令人不適!不過就現在的技術而言,我們連最簡單的環形比如國際空間站的環形結構都難以實施(結構重量大,建造成本高昂),更不要說大型重力模擬環境了!!
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8 # 太空科學站
自從人類進入太空以來,失重問題就一直困擾著宇航員和科學家,因為人體是在地球上進化而來的,只能適應地球上的重力,而太空失重環境下的人體很快就會出現毛病。
宇航員如果長期在失重環境中不鍛鍊,那麼肌肉就會萎縮,骨頭也會變得疏鬆,宇航員會因此而長高,但是長此以往就會影響到人體健康甚至危機生命。
基於以上原因,科學家一直在尋找失重環境人工產生重力的方法,用旋轉產生的離心力以產生人工重力就是一種方法。
但是用旋轉產生重力就需要對空間站的尺寸進行擴大,因為普通的空間站如果轉起來,帶給宇航員的將不是重力而是眩暈,只有將空間站造的足夠大,並且找到一個離心力與人體所契合的一個平衡點,人類才能用旋轉的方法產生人工重力。
其實現在的國際空間站並沒有必要產生人工重力,因為宇航員不會永久生活在空間站中,人造重力真正大規模應用和研發要等到人類有能力建造大規模太空城的時候才行。
只有在太空城中,數量巨大的人類為了保持日常生活,才會需要人工重力,並且太空城完全可以造的足夠大,從而用旋轉的方式產生重力,而空間站則因為體積太小,並不適合用旋轉的方法產生重力。
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9 # 味冷
在太空中還沒有,但是在地面上有很多。飛行員和宇航員都是靠離心機完成大過載訓練的。
而模仿地球重力,只產生1g加速度即可,離心裝置並不像地面上產生9g加速度的裝置那樣笨重。也沒有必要建立一個巨大的旋轉太空站以保證人員全身基本一致的加速度,或者把所有設施都裝進去。只需要容納人員的空間,宇航員在休息時候躺進去就可以了。個人認為現在的技術條件完全可以做到。
至於為什麼太空中現在還沒有,只能說暫時沒有需求。短期太空生活(一年對人生來說也是短期)對人體的影響基本可以透過鍛鍊恢復。也許規模移民火星時用得上。
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10 # 步爭在學財商
但凡你看到的空間站的有關影片或者是圖片人都是漂浮著的,所以大型空間站裡面依然是沒有重力的。不管是不是有那個能力產生人造重力,但是在空間站裡面都沒有必要去製造重力。我們到空間站的目的是什麼?就是為了去感受外太空的真實環境,在能夠保證人可以正常生存的前提下,一般是不會再改變空間站的其他的環境的。
製造空間站的目的是什麼,無非是想讓人類瞭解外面真實的環境。並且在空間站裡面我們要做很多的科學實驗。如果把空間站的這個生存環境搞得跟地球表面一樣,那花費這麼大的代價到空間站去做實驗還有什麼意義呢?
重力的產生其實就是物體的吸引力,這個物體的質量越大它的吸引力就越大。在地球上,我們把這個吸引力叫做重力。不管物體的質量是大還是小,其實都會產生一定的吸引力,只是小的物體咱們根本感受不到而已。
去年咱們國家的探月工程不是在月球上帶了一點點土回來嗎,月球的質量約為地球的1/6,所以月球的重力也大概只有地球的1/6。我們都知道咱們在發射宇宙飛船的時候,咱們的火箭是非常龐大的,在升空的過程中,隨著燃料的消耗,會把火箭一級一級地丟掉以減輕自身的重量。等把宇宙飛船送到預定的軌道以後,火箭已經被全部丟掉了,宇宙飛船就那麼一小點。但是在月球上,沒有火箭怎麼讓返回器從月球升空呢,因為月球的重力比地球要小的多,所以返回器從月球升空只需要很少的燃料就可以把它推上來。為什麼沒有哪個國家從火星帶點土回來了呢,因為火星的質量比地球還大。所以火星表面的引力比地球要大得多,目前人類還沒有在火星建造火箭的技術。
我們再來說說旋轉能不能產生人造重力,旋轉產生的是離心力,他只會把物體向外丟擲去。從本質上來說,離心力的方向跟重力的方向幾乎是相反的。我們可以自己動手做一個小小的試驗,拿一張稍微硬一點的紙板,拿一根筷子從中間穿過去並把它固定好,在紙板上灑一些水,讓紙板保持水平然後用雙手快速地搓動筷子帶動紙板一起旋轉,看看水滴飛出去的方向就是離心力的方向。
理論上透過物體的高速旋轉是可以模擬重力的,在一個管道型的宇宙飛船裡面可以把管道的內壁作為模擬的地面來使用,但是一直這麼高速旋轉下去,能不能把人給轉暈就不知道了。還有一個問題就是空間站基本上都是一級一級拼裝起來的,並且方向都不是一致的。一個完全不規則的物體怎麼旋轉那也是一個問題,空間站內的物質也沒有辦法做到均勻分佈。物體分佈不均勻,高速旋轉的時候整個空間站會不會偏離預定的軌道就不得而知了。那為什麼地球表面不平整而地球旋轉的方向不偏呢,因為這一點點不平整的質量相對於整個地球來說可以忽略不計。
對於空間站這種超前技術一點點小小的失誤就可能會導致幾代人的努力和無數的財產就這麼白白的浪費掉。在確保人的安全的前提下,在確保能夠順利完成任務的前提下,暫時不會使用一些非必要的、不成熟的技術。
進行太空探索的目的就是要把所有的一切不可能變成可能,如果將來真的有太空移民,那麼人造重力這個技術肯定是要發展起來的。浩瀚的太空中要想找到一個質量跟地球一樣的星球實在是太難了。為了保持人類生存的舒適性,必然會使用人造重力這種技術。
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像科幻電影裡那樣,理論上可以,用離心力模擬重力。但是直徑要相當大才能讓人感覺舒服。目前還沒有做到,這麼大的結構還是很難建造的