在地球上如何模拟失重

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精选答案

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)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 BremenFallturm 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)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)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。

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必月有脑

飞机进行抛物线飞行。此方法主要用于宇航员的失重训练。训练方式主要是利用失重飞机完成的。失重飞机进行抛物线飞行，形成15-40秒的微重力时间，可使航天员感受、体验和熟悉失重环境，在失重的时间里可以做各种试验，如吃东西、喝水、穿脱衣服、闭眼与睁眼的定向运动，甚至可把一个舱体搬进机舱中，还可以进行人在失重的时间里从舱体爬出来的试验，训练太空的出舱活动。

利用水的“中性”浮力。中性浮力水槽模拟失重的原理是，当人体浸入水中时，通过增减配重和漂浮器使人体的重力和浮力相等，即“中性”浮力，获得模拟失重的感觉和效应；但它并没有消除重力对于人体及其组织的作用，因此，它不同于真实的失重环境。目前，这种方法主要用于对出舱活动的航天员进行训练。一般是将1：1的航天器放入水槽中，航天员穿上改制的舱外航天服，进行出舱活动程序的模拟和技能的训练。

利用磁力吸引形成“无重量”房间。参与者在墙壁嵌有电磁石的“无重量房间”内穿上磁性服或磁性背包，电脑通过衣服或背包上的传感器数据控制电磁石的力。特殊的“无重量房间”的墙壁上嵌有电脑控制的电磁石。控制系统测试位于房间中的测试者的位置，相应调整墙壁中电磁石的力，使测试者脱离地面并且保持平衡，从而可以在房间中自由漂浮。另外，还可以在衣服中嵌入强磁铁，在墙中嵌入超导体，不过成本较高。

在上方施加悬吊系统。此方法是目前绝大多数科技馆中采用的实现失重的方法，该方法的一般原理是悬吊系统通过缆绳提供向上的拉力，进而减轻人的体重。

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奇闻解码

在地面上模拟失重环境基本上有两种形式，

1、直接式：直接式又可分为无支撑自由落体和抛物线飞行两种形式。可通过落塔或旧矿坑或竖井来实现，后者则通过改装的失重飞机来实现。

2、间接式：间接式有侵水、卧床和悬吊等方式，可以获得类似于失重效应的环境条件。分别通过中性浮力水槽、卧床实验室以及吊索吊架等设施来实现。

失重模拟影响

失重或模拟失重可能会引起心肌萎缩，人体代谢水平下降导致心脏工作减少，心肌萎缩也可能影响心脏功能下降，血液流动改变等情况。