盘点在宇宙中“奇妙的”超重状态和失重状态!
1969年7月21日,月球上第一次出现了人类的脚印。美国宇航员尼尔·阿姆斯特朗身穿着十分臃肿的宇航服,跳跃式前进,进行一番月宫探险。你知道这件宇航服重量是多少吗?在地球上连氧气背包一共有100多千克重。要是在地球上面,穿上它真是举步艰难。可是在月球上宇航员却很轻松,原来,这件沉重的宇航服在月球上面,变得只有不到20千克重了。
文章插图
奇妙的失重世界
我们知道,物体的重量是由于地球对物体的吸引力而产生的,这时物体受到的力叫做“重力”。
需要指出的是:物体的“质量”是固定数值,不会随位置而改变,而物体的“重量”数值则会有所变化。同一物体在地球赤道上的重量比在两极要小一些;在同一地方离开地面越高,则重量越轻,每升高1千米,重量大约减轻万分之三。如果物体升高到6400千米(这个数值相当于地球半径)时,物体的重量只有原来的1/4,如果继续升高则地球对物体的引力越来越小,最后将失去了重量,这一系列的变化就是失重现象。
文章插图
除了高度影响重量外,运动速度也能改变重量。坐电梯时,当开始快速下降时,有一种“提心吊胆”的感觉,启动速度越快,感觉越强烈。如果你站在电梯中的台秤上,就可以发现:体重数值变小了!这也是一种失重现象。设想电梯钢索断裂而自由下落(当然实际不会发生),你会发现:台秤上显示你的体重数值等于0,这时就是“完全失重”了。
圆周运动也会出现这种现象,游乐场的高速“过山车”以及各种航天器都是利用这个原理。当飞行速度达到7.9千米/秒,就会在地球引力作用下围绕地球运动而不掉下来。这时地球的引力正好等于航天器圆周运动所需的向心力,这个速度叫做“第一宇宙速度”。
“失重空间”打造“太空合金”
文章插图
失重也是一种极其宝贵的资源。人们可以利用太空中的失重条件,生产在地球上无法获得的新型产品。目前,这样的工厂已经涉及到制药、冶金、电子和机械制造等领域,而且正在向更为广阔的方向发展。
在太空中,由于排除了重力的作用,人们就可以提取在地面上无法提取的疫苗和干扰素。一些合金,例如铝钨合金,在地面上受到重力影响,不容易取得成功。其原因就因为它们是两种不同性质的金属材料,难进行化合。铝是轻金属,熔点仅有660℃,沸点也只有2467℃;钨是重金属,熔点高达3380℃,是地球上最难熔化的金属之一。若要把铝和钨放在一起熔炼,钨还呈现固体形态时,铝就早已气化了。即使把它们分别熔化,也不能融合在一起,而是呈现不同的层次。如果把这两种金属转移到失重空间进行冶炼,固体钨在铝液中均匀溶解。熔化的金属经过冷却后,便得到带有孔隙的海绵状的铝钨合金。失重空间里还能得到高纯度半导体材料和理想圆度的轴承滚珠。
文章插图
不可忽视的超重现象
在座电梯加速上升时,你会感到血液向下涌去,有一种受到压力的感觉。如果这时你站在台秤上,就会发现你的体重数值会有所增加,这就是所谓的超重现象。
在载人航天活动中,超重现象主要发生在航天器的发射和返回阶段中。巨型三级火箭要把航天器加速到第一宇宙速度,在加速过程中,载人航天器中的设备和航天员,都会产生超重现象。同样道理,载人航天器在返回地面时,需要从第一宇宙速度急速降低,这时宇航员又一次进入超重状态。
文章插图
宇航员必须接受严格的超重训练,在正常环境中,我们承受一个G的重力,在这里用G表示地球表面重力加速度,数值为9.8米/秒2。宇航员一般要进行承受3G~4G,最高8G的“超重”训练。利用大型离心机,甚至可以达到10G的效果。
文章插图
早期运载火箭每级发动机燃烧时间比较短,所达到的加速度峰值较高,是7G~9G的数值,对于航天器设备带来损坏,宇航员也难以承受。后来随着航天技术的发展,发射和返回时的超重现象有所减轻,一般不超过5G的数值。尤其是航天飞机条件更好了,不但经过特殊训练的宇航员完全可以适应,一般健康的人也可以乘坐。
推荐阅读
- 速度 宇宙中比光速更快的四种“速度”,你都知道几个
- 早盘 6月3号复盘,明天这只股票会大涨
- 交易 王者板块要卷土重来!一定要把握住大盘回调时的换股机会
- 综艺节目 当下最受欢迎的综艺大盘点,《极限挑战》排第二,它却排第一
- 恒星 190光年外,科学家发现一颗比宇宙还古老的恒星,怎么回事?
- 太阳 宇宙中所有星球都悬在空中,是什么力量在起作用这里告诉你答案
- 游戏 下一站“元宇宙”,沉浸式游戏有哪些可能性?
- 跌停 大盘量化分析6月3日
- 郎酒 稀缺龙头,东方财富的看点在哪里?
- 宇宙 理论上宇宙应存在大量文明,为何却没有文明联系我们,原因是什么?