@ 2016.05.10 , 10:00
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如何模拟失重环境?科研中的七种方法

有时候你需要摆脱地球的重力,想要知道什么是失重的感觉却无法让你自己进入国际空间站?其实你还有其它的选择。

世界上有许多观察需要在零重力或者微重力条件下进行,在天体物理学、天体生物学、物理学和化学等领域尤为如此。将人类或者设备送上太空并不是最实际的选择,幸运的是,我们在地球上也能用这7中方法创造出微重力环境:

1、落管;2、落塔;3、抛物线飞行;4、水下训练;5、探空火箭;6、返回式卫星;7、平流层气球。

微重力落管(零重力设备,位于美国俄亥俄州克利夫兰路易斯区John H. Glenn研究实验室)

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感谢这个143米深的地下真空室,NASA的科学家们能够再现失重状态。他们将一辆重达907公斤重的汽车丢下之后,能让它进行历时5.18秒的垂直俯冲,让它进入自由落体状态。

落塔Fallturm Bremen

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Fallturm Bremen是德国布莱梅大学应用空间技术和微重力中心(ZARM)的一座落塔。它那123米高的舟可让人们进行长达4.74秒的自由落体实验,如果使用投石机的话,这一时间可延长至9秒。这座令人印象深刻的塔由钢筋混凝土制作而成,高146米。

2.2秒落塔,位于格伦研究中心

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位于俄亥俄州Brookpark的NASA格伦2.2秒落塔原本只是一座30米高的燃料净化塔。它被重建之后,充当了五十年的2.2秒微重力影响研究台柱。这一测试时间能让实验物品从8楼高的地方飞到1楼。

俄罗斯车里雅宾斯克Makeyev国家火箭中心的真空动力站

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这座俄罗斯落塔可被用来测试重达30吨的全尺寸太空硬件,人们只需将它们从30米高的真空室中丢下即可。

国家微重力实验室(中国北京)

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中国科学院微重力重点实验室的这座巨塔是中国的微重力研究中心。它也能进行全尺寸太空硬件测试,也是中国载人航天项目必须进行的环节。

零重力航天器(也被称作失重奇迹,呕吐彗星)

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当飞行器沿着相对地球中心而言的抛物线飞行轨迹飞行时,人们能在这个航天器里再现微重力环境。这个航天器在飞行过程中的某个特定点处于自由落体状态,因此里面的实验或者人类也处于自由落体状态。

中性浮力池里的微重力

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巨大的室内水箱和水池,比如休斯顿的中性浮力实验室或者它的继任者、马歇尔航天中心的中性浮力模拟池(MSFC),也能帮助科学家们模拟失重环境,让宇航员们体会进行太空任务时的感觉。感谢水产生的浮力作用,人们可以设计能在太空使用的硬件,并练习在太空中组装结构所需的技术。

探空火箭

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这些苗条的、低成本的固体燃料推进研究用火箭能够在太空边缘进行短时间实验(大约距离地面50千米-1500千米处)。除了可回收卫星外,如果你没办法去国际空间站,那么它也是你最佳的替代选项。

可回收卫星

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除了可回收的科学研究用卫星之外,人们通常没有给卫星设计回到地球的功能。下图里是中国的子弹形探测器,科学家们能在这上面做许多实验,包括微重力流体物理、微重力燃烧、太空材料、太空辐射影响、微重力生物效应以及太空生物技术。感谢它那复杂的结构、形状和烧蚀涂层,它在轨道上待了预定的时间之后可以幸存下来。

平流层气球

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将物品从高处抛下是一种做自由落体实验的可靠方法。如果落塔和落管还不够,那么你可以选择用平流层气球。研究人员们通常会抛下一个集装箱来做实验。下图是日本航空航天局研发的一个球载平台,为了获得微重力,研究人员们将一个像火箭一样的设备,从40千米的高空抛下。

本文译自 Gizmodo,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 21+1

  1. 商周知
    @1 year ago
    3136513

    怎么能够长时间模拟失重呢?貌似只有平流层气球,我一直以为科学家会想出巧妙的方法。。

  2. 落月战神
    @1 year ago
    3136531

    到了太空难道还叫模拟失重?

  3. 飞行音
    @1 year ago
    3136535

    美国人看别的国家不约而同地建起了高塔,一拍脑门:尼玛图纸看反了!

    [46] XX [2] 回复 [0]
  4. 3136537

    失重的感觉不是飘起来,而是无限下坠,一点都不好玩。

    [4] XX [10] 回复 [0]
  5. sandersyao
    @1 year ago
    3136541

    找个悬崖

  6. anatta
    @1 year ago
    3136547

    去年就住在中国科学院的那个塔附近的软件园小区里

  7. Spector
    @1 year ago
    3136604

    到底儿了怎么办?

  8. 豹2A7
    @1 year ago
    3136616

    我想起长隆那个垂直过山车,感觉真不好

  9. uniling
    @1 year ago
    3136619

    有生之年

  10. 3136627

    倒数第6张图……水印打得溜啊

  11. 正淫君子
    @1 year ago
    3136648

    建高比挖土省事吧

  12. Sigerson
    @1 year ago
    3136678

    原来OKGo的MV是在呕吐彗星里拍的

  13. 一等上流
    @1 year ago
    3136695

    8:磕药

  14. 3136713

    黑洞视界半径内侧的重力加速度能有什么体验呢

  15. 3136714

    失重其实就是从楼上丢东西下去?

  16. IlIIIlIlIIll
    @1 year ago
    3136841

    @iused:下落过程 蒙上眼睛就没区别了

  17. herryuan
    @1 year ago
    3137032

    抛下一个集装箱。。。。一个“容器”吧。。。

  18. race2fly
    @1 year ago
    3137073

    @yww: 还需要抽真空来排除空气阻力

  19. 天塌入虚怀
    @1 year ago
    3137138

    @IlIIIlIlIIll: 应该不是简单的参考系问题,别忘了胃里还有内容物的,呕吐彗星什么的不是白叫的

  20. sarcophile
    @1 year ago
    3137190

    我蹦起来一下,也有0.5秒的失重体验

  21. 3137226

    @天塌入虚怀: 根据爱因斯坦的等效原理。。。。在太空上该吐也会吐的。。。。而且被自己的呕吐物呛死或者憋死的可能性很大。。。。宇航员之所以不吐是因为在之前类似呕吐彗星的飞机上已经吐到不想再吐了。

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