盘点在宇宙中“奇妙的”超重状态和失重状态!( 二 )
兄弟行星的重力
如果宇航器在到达卫星轨道的“第一宇宙速度”以后,它的速度继续加快,当达到11.2千米/秒时,地球的引力就拉不住它了,宇航器就可以脱离地球,这时的速度称为“第二宇宙速度”。自从1961年以来,人类已经多次发射无人宇宙飞船,探测了金星、火星、水星和木星等。不久的将来,人类还要亲自登门“拜访”这些兄弟行星。
前面提到,100多千克的宇航服,在月球上仅有近20千克重,那是因为月球的引力只有地球的1/6。但是,如果穿这件宇航服,到了兄弟行星上面,将会有多重呢?科学家经过仔细测量研究,主要是根据行星的质量及球体半径进行计算,然后告诉了我们这些数据:在地球上1千克重的物体,到了水星仅有0.37千克重;到了金星有0.88千克重;到了火星有0.38千克重;到了木星有2.64千克重;到了土星有1.15千克重;到了天王星有1.17千克重;到了海王星有1.18千克重;而到了冥王星时,仅有0.05千克重了。
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可见,即使我们前去拜访重力较小的水星或火星,这件宇航服也有近40于克重,像个沉重的包袱,绝不会像在月球上那样轻松了。因此科学家面临的一个重要课题就是研制高性能而重量轻的“火星服”,标准是在地球上的重量不能超过45千克重。
如果冒险前去木星探险,那可了不得啦!这件“登月宇航服”就会把宇航员压垮(它将变成将近300千克重),而且宇航员本身的体重也会变重,如果80千克的体重,在木星上面就会变成200多千克重的“巨胖”。这是一个宇宙航行探险中必须解决的一个难题。
还有的读者会问:太阳上的重力是多少呢?太阳是整个太阳系的中心,表面温度就达6000℃,因此任何航天器都到不了那里。根据研究计算,太阳表面的重力很大,地球上1千克重的物体在太阳表面是28千克重!
太空站的“人造重力”
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有人也许会认为:还是失重好!轻飘飘跟神仙似的。其实不对,我们长期生长在地球上,已经适应有引力的生活。如果在太空站长期处于失重状态,将会产生骨骼损耗及免疫系统失调等一系列问题,有损人体健康。
现在国际太空“空间站”上,已经有多名宇航员在工作,美国航空航天局目前用于减轻零重力对人体影响的方法,主要是内服药物和进行适应性锻炼,还有身穿“抗荷服”,这是一种可充气的紧身裤,在裤内有很多侧管,管内充气时可以压迫下肢的静脉,防止血液潴留,促使全身血液循环。但是,目前还不知道应用上述措施是否能顺利完成持续一年以上的火星探险任务。因此科学家必须考虑在太空站制造“人造重力”的问题。
制造“人造重力”,从理论上说并不复杂,就是旋转——让空间站和飞向火星的飞船绕自身轴‘旋转起来。这时宇航员有被向外甩出的趋势,而空间站和宇宙飞船的内壁阻挡着他,宇航员就对内壁有了压力,与在地球上有“重力”的感觉相近,这就是制造“人造重力”的简单原理。
【 盘点在宇宙中“奇妙的”超重状态和失重状态!】
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科学家计算后描述,一个直径450米的圆柱形空间站,如果一分钟绕轴自转两周,在内壁产生的“人造重力”几乎与地球相似。如果这个空间站有1千米高,那么内壁面积可超过1平方千米,能够容纳1万人居住。
如果一个直径1800米的球型太空“空间站”,每分钟绕轴心自转1周;你居住在内壁“赤道”地区,那里的“人造重力”也会和地球差不多;倘若你到了空间站北纬60度的地方,你会吃惊地发现体重减轻了一半;假如你到了北纬80度,就仿佛到了月球,体重只有1/6啦!一跺脚就登上高台;要是到了太空站的“北极”,引力等于零,你又要尝到“飘飘欲仙”失重的滋味了。
宇航时代的重力之谜十分复杂,对于人类飞向太空又极其重要,这个课题还等待我们继续深入地进行研究呢!
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