人造重力兴衰史(图)

据英国广播公司(BBC)报道，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。由于零重力状态对宇航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。

　　零重力影响宇航员健康

　　生活和工作在太空将对宇航员的健康造成不利影响。从国际空间站返回地球的宇航员虽然笑对记者镜头，但却很难站立。空间站尚且如此，未来的火星之旅将对宇航员产生何种影响我们可想而知。火星之旅历时数月，在忍受数月零重力(或者微重力)的影响后，登上火星表面的宇航员连蹒跚都很难做到，更不用说走路了。

　　美国宇航局生物学家沙尔米拉-布哈塔查尔娅表示：“零重力将对宇航员的健康产生一系列影响，例如骨密度下降，肌肉流失和视力下降。”她最近进行的研究显示，太空飞行甚至会对免疫系统产生不利影响。在太空飞行过程中，宇航员很难保持平衡，睡眠被剥夺，心脏血管的运转趋于缓慢，出现肠胃气胀。此外，他们还会出现一系列太空病症状，例如眩晕、沮丧和乏力。布哈塔查尔娅的实验以及其他科学家在过去50多年进行的实验显示，绝大多数症状都由零重力所致。

　　人类还没有进化出适于在太空生存的特征。科学家一直在进行研究，了解和遏制失重状态产生的不利影响。最近，欧洲航天局进行了一系列卧床休息研究，了解21名志愿者在卧床休息21天后身体受到的影响。很快，美国宇航局和俄罗斯联邦航天局将合作实施一项为期一年的国际空间站任务，测试一系列对抗失重状态的最新理论，例如加强锻炼和营养。

　　巨型旋转轮产生人造重力

　　如果人类前往火星、木星、土星的卫星或者更遥远的天体，我们显然需要寻找更为极端的解决方案。其中一个解决方案就是复活美国宇航局上世纪70年代放弃的计划，打造拥有自身人造重力的航天器。早期的空间站设计均设想过人造重力(由巨大的旋转轮产生)。未来，这种空间站将越发普遍。

　　在1949年发表于《英国行星学会杂志》的一篇文章中，H.E。罗斯设想了一个“燃料补给站”，用于执行月球探索任务。这一设计由3部分构成，可以形象地比喻为碗、小圆面包和手臂。“碗”是一面巨大的镜子，在设计上用于聚集阳光，加热水以产生蒸汽动力。没错，就是打造一座蒸汽动力的空间站。“小圆面包”这部分的外形更像是一张百吉饼，位于镜子后面。“手臂”从“小圆面包”一侧伸出，连接对接端口。

　　借助于太空中的旋转轮，人造重力或者罗斯的更准确描述“假重力效应”会以这样一种方式产生：推进器让“碗”和“小圆面包”沿着它们的轴旋转，产生向心力，进而产生重力。在中空轮内的任何人都会感受到与重力类似的效应，就好像被拖向外部的曲壳，实际上是外壳的地板将他们往上推。具体产生多少人造重力取决于旋转轮的尺寸和旋转速度，尺寸越大，速度越快，产生的人造重力越大。

　　在上世纪60年代晚期的“阿波罗”号月球探索计划末期，美国宇航局委托宇航公司研究未来的空间站。当时，人造重力成为所有空间站设计的一大要素。《太空飞行》杂志编辑、曾参与空间站设计的前美国宇航局工程师大卫-贝克表示：“这些空间站研究现在看来非常过时。上世纪70年代中期的太空实验室任务证明建造一座空间站的重点就是进行微重力研究。于是，我们放弃了人造重力这一想法。现在，我们可能有必要重新进行研究。”