超重和人工重力

什么是重力单位g?在航天工程和医学的研究中,常常用到的重力单位是g。g是一个什么单位呢?它是一个物体在某种环境下所受到的加速度力。在地球上,由于地心引力的作用,物体受到的是1g的作用力,如果它进入另一个加速度是地心引力3倍的环境中,受到的将是3g的作用力。这样在地球上是50千克的人,到3g的环境中就变成150千克了。我们在日常的生活中是否会碰到加速度环境的变化呢?如果你想体验一下g值增加时的感觉,可以到游乐场,在那种地方经常会有一种可以绕着轴心旋转的圆形装置,你站到里面以后,将背紧靠着墙。当这个装置开始旋转,而且旋转得越来越…     

人工重力

为了满足广大读者对太空、对宇航的好奇心,本刊特推出“宇航博士”栏目,欢迎提问,推荐话题,更欢迎专家和“知情者”常来作客,共同办好这个“有你、有我、有他”的互动栏目。     

人工重力——从科幻到现实

正失重是太空带给所有人的第一直观印象,因此在诸多太空科幻作品中都能看到人工重力这个概念,但由于艺术正确、拍摄方便优先而非科学正确优先的本质,这些影视作品在对科学幻想进行实景展示时,都做了不同程度的妥协。现在就让我们从科学的角度,当一回吹毛求疵的"死理性派",来分析一下在大家熟知的几部太空科幻影视作品中,所展现的人工重力,究竟有几分科幻,几分现实。     

独特的人工重力自由飞航天器

<正>国际空间站预计将于2024年退役,美国航宇局的载人航天项目将转战深空,而欧洲空间局也做了多方面的打算。欧洲空间局表示,他们将和中国开展合作,继续近地轨道上的载人飞行,同时他们还将为美国的猎户座飞船提供服务舱,开启深空载人探索。借着美国热议地-月拉格朗日点深空站和月球突击登陆的东风,欧洲空间局还表示,打算在2024年后建立月球村。欧洲人的雄心不止于此,根据德国航天局(DLR)和空中客车公司联合发布的文件,欧洲还在探讨使用自由飞航天器探索地月空间的构想。     

量子重力

我们人类是会创造东西的物种。因此，当我们发现某些东西看起来很美，结构很精巧时，几乎是本能下的反应，我们会问：“谁做的？”然而，如果我们准备以科学的方法去研究宇宙，第一个要学到的知识就是，这不是正确的问题。当然，宇宙既美妙，结构亦精巧，但它绝不是由存在于宇宙之外的东西所创造出来的。因为按照定义，宇宙是所有的一切，不可能有东西存在于宇宙之外；     

初生宇宙中的超重婴儿星系

斯皮策和哈勃联手“称量”了几个遥远星系中的恒星质量。这些迄今所见最遥远的星系之中，有一个星系对于它所身处的年轻宇宙来说，似乎重得异乎寻常，也成熟得异乎寻常。这使得天文学家大吃一惊，因为宇宙中最早的星系通常被认为是小恒星的集合，它们逐渐合并，最终才形成了类似银河系的大星系。     

高阶重力和力矩对空间太阳能电站运动的影响

相比于传统卫星,空间太阳能电站具有超大的尺寸,高阶重力和重力梯度对其轨道和姿态运动的影响将不能再忽略.文中以地球同步拉普拉斯轨道上的太阳塔式空间太阳能电站为例,研究了在考虑地球扁率的引力场中,高阶重力和力矩对空间太阳能电站姿轨运动的影响.首先将空间太阳能电站的重力势函数进行泰勒展开,并保留至四阶项;然后求出电站所受到的重力和重力梯度力矩,并给出其轨道和姿态运动方程;最后通过数值仿真来分析不同阶次的力和力矩对轨道运动的影响.结果表明:高阶力对卫星轨道的影响较大,可达到百米量级;高阶力矩对卫星姿态运动影响则较小,可忽略不计.     

人造重力的兴衰

几十年来，科学家一直在设想一种巨型旋转空间站，能够产生人造重力。不过，这一梦想一直未能成为现实。由于零重力状态对航天员的健康产生的不利影响以及未来将要实施的探索火星、小行星等持续时间更长的深空探索任务，打造可产生人造重力的航天器将成为一种必然。此外，随着商业太空旅行业的快速发展，未来可能出现巨大的充气式轮形空间站，可产生人造重力，让游客享受更为舒适的太空之旅。     

重力波波包在非等温和可压大气中的非线性传播

本文采用二维全隐欧拉格式对具有高斯分布的重力波波包在非等温,可压大气中的非线性传播过程进行数值模拟。     

重力波对中间层和低热层大气环流的影响

利用β通道准地转近似大气平均运动方程组,采用重力波线性饱和参量化方法,定性地研究大气重力波对中间层和低热层大气环流的作用.模拟计算得到,大气重力波对平均东西风速可产生100m·s^-1/d左右的作用力和产生120 m²/s的湍流扩散,这些作用平衡了Coriolis扭力,导致大气的平均东西风速大大偏离辐射平衡风场,中层顶附近的平均东西风速在冬季(夏季)甚至反转为东风(西风).平均东西风速计算结果与冬季和夏季中频雷达东西风速观测值和大气模式剖面等大致一致.     

没有重力的太空生活

正观宇宙之浩瀚,方知人类之渺小。无限宇宙,无限奥妙,探索宇宙是人类永恒的梦想。中国古人曾提出"盖天说"和"浑天说",汉代学者张衡也曾提出"宇之表无极,宙之端无穷"的无限宇宙概念。飞向宇宙是人类自古以来的梦想,今天人类终于研制出了宇宙飞船,实现了"飞天"的美好愿望。但是由于太空的环境的特殊性,人类在太空中的生活终究和在地面上有很大的差别。曾幻想,假如有一天地球没有了引力,那么自己就可以像鸟儿一样自由的飞翔。那么现实中没有重力的太空生活又是怎样的?     

超常重力与类原子结构

人类对金星的探测曾遭遇过多次失败,前苏联先后发射金星系列探测器十多次,但大多数无果而终。面对探测器在金星表面的坠毁问题,宇航部门不得不一次次改进“着陆”技术。1972年,前苏联的“金星8”号航天器在金星向阳面上第一次实现软着陆。1975年“,金星9”号和“金星10”号航天     

武汉上空惯性重力波活动

利用武汉中心气象台(30.5°N,114.4°E)无线电探空仪在2001年1月到2003年12月之间的观测数据,研究了武汉上空1-9km和14-25km高度范围内惯性重力波参数的变化特征.数据分析结果表明,重力波活动存在明显的季节变化,冬季较频繁,夏季活动较弱,与急流强度的季节变化一致,这意味着重力波的激发与背景风密切相关.矢端曲线分析显示1-9km范围内能量向上传播和向下传播的波的比例大致相同,而14-25km范围内绝大部分波能量向上传播,这与最大急流强度的高度相对应;进一步分析表明,夏天14-25km范围内波几乎全向上传播,而冬天则有相当一部分波向下传播,这可能是反射引起的.重力波的本征频率集中在1-3倍的惯性频率之间,水平波长约数百公里;1-9 km范围内垂直波长集中在3-3.5 km,14-25 km高度内则集中在4.5-5.5 km.     

重力的长鞭：引力波问答

什么叫引力波?我们知道,物体都有引力,产生引力场。我们又知道,电磁场有电磁辐射,向外发射光子,形成光波、无线电波等。一个加速运动的电荷也会辐射电磁波。爱因斯坦在发表广义相对论以后不久,预言引力场具有波动性质的引力振荡,加速运动的质量(引力源)也辐射引力波。与电磁波具有能量一样,     

SpaceX“超重-星舰”试验验证之路

<正>1引言美国太空探索技术公司(SpaceX)正在研制“超重-星舰”(Super Heavy-StarShip)星际运输系统,该系统采用船箭一体化设计,包括“超重”火箭级和“星舰”飞船级,两级均可实现复用。它的目标运载能力超过100t,能将100人送往月球、火星或其他遥远目的地,或是绕地球飞行。SpaceX公司计划未来利用该系统替代其现有的猎鹰-9 (Falcon-9)和“猎鹰重型”(Falcon Heavy)火箭。“超重-星舰”项目已获得美国政府及军方的投资,可用于美国国家航空航天局(NASA)重返月球计划和军方全球点对点货物运输。     

SpaceX“超重-星舰”运输系统研制进展

<正>2022年2月11日,美国太空探索技术公司（Space X）创始人兼首席执行官埃隆·马斯克（Elon Musk）在德克萨斯州博卡奇卡介绍了“超重-星舰”（Super-heavy Starship）运载系统的最新研制进展。这是自2019年9月以来,马斯克首次详细介绍该项目的进展。1“超重-星舰”运输系统简介2016年9月,Space X公司正式对外公布了“星际运输系统”（ITS）,瞄准人类移民火星以及星际探索。随后持续进行快速迭代,每年都进行一定程度的方案调整,从初期的“星际运输系统”方案到2017年的“大猎鹰火箭”（BFR）方案,     

重力对植物细胞生长的效应

从地基研究植物向重性和在神舟八号卫星微重力条件下培养植物细胞出发,探讨重力变化对植物细胞发生作用时产生的生物学效应.已有结果显示,在植物向重性反应和处于失重状态时,重力方向和大小变化对细胞壁代谢具有一定影响.推断细胞形状的维持是由细胞壁的刚性与细胞内膨压平衡所致,当细胞膨压大于细胞壁刚性导致上述平衡打破时就会引起细胞体积增大.因此,重力的变化可能会通过影响植物细胞壁刚性与细胞内膨压的平衡影响细胞生长.     

反重力推进器“公然问世”

世界上最大的飞机制造商美国波音公司声称，他们正在进行实验性反引力研究，如果支撑这些实验的科学能够变成硬件．那么就可以推翻一个世纪以来传统的航天推进技术。