人造重力真神奇
由于静电放电的影响,美国的年损失约为100亿美元,英国的年损失为35亿英镑,日本70%的不合格电子设备是由静电造成的。在我国,静电造成的损失也非常严重。
如前所述,在许多需要解决以确保离开地球后生命安全的问题中,习惯于地球重力(重力)的人类存在重力适应问题。任何太空航行都是一个漫长的过程,其间还有重力适应的问题。理想的情况是创造相当于地球重力的人工重力。为了更好地理解人工重力问题,这里将简要介绍其理论基础——加速度和重力等效。
加速度和重力的等效是爱因斯坦广义相对论的一个重要概念。广义相对论认为任何加速度都等同于重力。重力作用可以通过选择适当的加速度来消除。
事实上,加速度和重力之间的等价直到广义相对论才出现。每个人都非常熟悉伽利略的比萨斜塔实验,它证明了所有物体在地球引力的作用下以相同的加速度落到地面。根据相对论,当物体静止时,它也可以被看作是加速向上运动的地面。在这里,我们可以看到加速度相当于地球的重力,但当时没有人能解释为什么。
在我们的日常生活中,我们也可以通过接触加速度来消除重力。乘电梯时,电梯上升,感觉更重。电梯下降,感觉更轻了。如果电梯的电缆突然断开,电梯将在地球重力的作用下*下落,即1g加速度,并且将感觉到失重和漂浮,因为地球的重力被*下落的加速度抵消。也有飞机抛物线飞行。从最高点坠落的失重状态也是飞机的*降落,抵消了地球在其上的重力。另一个例子是绕地球飞行的人造地球卫星和航天器造成的失重和微重力环境,这也是由它们的离心加速度和地球在它们上面的重力大小相等、方向相反并相互抵消而形成的。对于人造地球卫星和航天器的运动,由于离心加速度的参与,其在地球重力作用下的简单下落在重力作用下变成圆形或椭圆形轨道。
根据加速度和重力等效的原则,建议将载人火星探测器的密封舱分为两部分。在航天器的惯性飞行过程中,允许这两个部件围绕航天器对称旋转。开始时,旋转速度更快,允许它产生相当于地球重力的人工重力。一路上转速逐渐降低。当接近火星时,人工重力正好相当于火星的重力,使得人类生理逐渐过渡到适应火星的重力环境。当我们谈论太空城时,我们谈论的是利用自旋来产生人造重力。理论基础是加速度等于重力。我们还将讨论宇宙飞船的加速飞行可以产生人造重力。