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用旋轉打敗失重:《星際穿越》中的旋轉空間站靠譜嗎?

作者:由 楓一數碼論 發表于 歷史日期:2022-10-06

星際穿越空間站怎麼上天的

為什麼科幻電影中宇航員可以在空間站裡行走自如,不受失重干擾,而我們現實中的空間站裡,宇航員總是漂浮在空中,扒著牆壁才能夠移動?其實這是因為科幻電影中有人造重力這一設定。下面就和大家來聊一聊科幻中的空間站和人造重力。

用旋轉打敗失重:《星際穿越》中的旋轉空間站靠譜嗎?

空間站本質上也是一個航天器,只不過它的個頭要大一些。現實中的空間站主體一般是由多個圓柱狀的艙體共同形成梯形或者十字形的結構。神舟14號已經成功發射,中國空間站也將於今年年底完成T字構型建造。完整的天空空間站將由天河核心艙,問天試驗艙,夢天實驗艙三個艙段構成。

用旋轉打敗失重:《星際穿越》中的旋轉空間站靠譜嗎?

話說回來,科幻電影中的空間站與現實中可是大不相同,它們都是環狀或者圓盤狀,個頭更加巨大,而且一直在旋轉,像一個巨輪,不停地旋轉,就是為了產生離心力來模擬地球上的重力,來消除失重環境下人類無法適應的問題,讓太空中的宇航員能夠正常生活。

為了讓宇航員能有在地面上一樣的重力感受,科學家們設計了這些圓環狀的未來空間站,圓環繞著中心軸不停勻速自轉。想一想,如果太空站的地面是沿著旋轉的圓周鋪設,離心力會把你拉向艙壁的方向,產生人造重力效應,宇航員就可以像在地面上一樣行走。

用旋轉打敗失重:《星際穿越》中的旋轉空間站靠譜嗎?

我們知道,離心力的大小是由旋轉半徑和轉速控制的,在已知空間站半徑的情況下,只需要控制好轉速,就能獲得和地球上類似的重力了。但旋轉空間站要是轉速太快,宇航員也無法適應。在轉速足夠慢的情況下,想要獲得足夠的人造重力,就需要旋轉的半徑足夠大,比如《星際穿越》中巨大的環形空間站。沒錯,建造一個超大號的空間站就能解決轉速的問題了。解決了一個小問題,下面一個更大的問題又來了,大型空間站要怎麼建造呢?

用旋轉打敗失重:《星際穿越》中的旋轉空間站靠譜嗎?

在《星際穿越》的結局中顯得更加科幻,人類最終攻克了大型空間站的問題,依靠巨輪不停旋轉產生人造重力,和地球上的生活幾乎一模一樣。空間站是人類邁向星辰大海的第一步。我們祝中國空間站早日建成,為中國航天加油。