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空间站为什么不建成科幻片中的环形,用离心力模拟重力?

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发表于 2019-5-3 17:26:17 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 中国
科学家非常想将空间站建造成能用离心作用模拟出重力来的环形,比如《极乐空间》中那庞大的空间站,当然那个太大,还是《火星救援》中的赫尔姆斯号飞船或者《星际穿越》中的永恒号,都非常不错,人类在0.4-0.8G模拟重力下工作与生活,对于身体健康和到地面的恢复时间都可以大大缩短,既然有那么多优势,那么我们为什么不制造环形空间站呢?
' v8 k* H' H6 X) m/ ~" U
/ j! L6 ~! [. N" x% t8 K《极乐空间》中开放式大气层的空间站: q6 i8 v4 q. |% h, v3 h

( P9 \% |/ V) s  f. S" t! A# R* N赫尔姆斯号的环形生活起居舱段! n: X5 G& l" ^8 S. M, {1 H# B. Z
4 I* ^$ T+ z/ a% ~- g- s
《星际穿越》中的飞行器则比较有趣,整就是一个环状,个功能舱环形排开,中间的则是驾驶舱,用旋转舱段隔离!7 g- K6 Y. m- m" D
无疑几个途中的离心作用模拟重力都是非常舒适的,当然这有一些要求,因为人类前庭器官对旋转极为敏感,必须将旋转速度控制在1.5-2转/分以内,假如要达到0.5G的加速度的话,那么要多大直径的环形舱呢?
/ c1 Q. i4 p4 A! ~" z1 p% b0 g% [- [+ Y& g- ^( ?& x  b
向心加速度计算公式,a为向心加速度,w为角速度,R为半径!3 u1 a# A3 L. G' [0 s; o( Z# k# l* l
0.5G即可4.9M/S^2) _) C- [( R# E% q; L: r
w要求为2转/分,约0.2094395弧度/秒: d9 [/ h) F8 G7 N& f; w: x
那么R=111.7M9 [8 o# N, e) T
即在舒适度约为2转每分的情况下,如果要达到0.5G的重力加速度,那么这个环状结构的半径要达到112M左右!
$ _( n3 U" g+ F/ k- e# T: Q1 p+ S
8 C+ p2 q- f( W; p* L' d国际空间站的尺寸为长108.5M,宽72.8M,但实际国际空间站真正的主桁架长度不超过90M,简单的说即可国际空间站整个尺寸连满足上述半径都无法满足!而国际空间站还是16个国家和地区花了二十几年的时间慢慢攒起来的,可想而知那个111M的半径的环状空间站有多难!更准确的说,是如下几点:, [) P4 I6 e0 t; l: F9 ~8 e
一、成本,这个庞大的结构成本无疑是极高的!% m- R0 `) {6 e" M4 C: J
二、运输能力,以当前的火箭技术,组装一个如此庞大的空间站几乎就不允许!) R+ U0 A7 v1 @9 t' d% W
三、现阶段空间站要求人工重力非必须3 _( V; I9 `8 q3 y: Y3 i5 h$ D
出于以上几点,空间站没有采用人工重力设计完全是可以理解的,我们必须有,然后才能考虑舒适性!因此即使在未来很长的时间内,也不太可能采用这种设计,除非我们的火箭技术出现突飞猛进的提升,否则还是看ISS这种经典结构吧!
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来源:https://www.toutiao.com/a6663424971986960903/2 k! G9 K* D8 q: ]* p, }4 h
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