[USA]“人造引力”可实现文明飞越,探索全宇宙!

时间:2020-12-04 02:27:43   热度:37.1℃   作者:网络

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关于《星际穿越》的故事,有一个令人惊讶却鲜为人知的事实。一到达美国宇航局的设施,库珀首先把目光放在了巨大的圆柱形宇宙飞船上,它将拯救地球上剩下的人类。在世界的其他地方,有几艘这样的船正在建造中。人们将登上飞船,前往太空,在环绕土星的轨道上开始他们的新生活,这是对他们艰难挣扎的家园的最后告别。但这些飞船很重,不可能轻易摆脱地球的引力。物理学家基普·索恩的著作《星际科学》揭示了飞船之所以能够进入太空,是因为塔斯的量子数据使墨菲能够控制重力异常。她降低了地球引力的强度,使飞船更容易飞出大气层,然后在升空后恢复了地球的原始强度。

然而,地球引力的降低意味着地球核心不再被巨大的压力和重量所控制。它会开始向上移动,挤压地壳,导致毁灭性的地震和海啸现在席卷全球。我们这个时代的文物就会被山峦淹没。一旦重力恢复正常,地球将恢复正常大小,再次引发强大的自然灾害。地球上最后的旅行者在毁灭性的毁灭过程中离开了这个星球,最终消灭了地球上大部分的人类生命。

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但是关于星际飞船还有一件事需要注意。那是一个巨大的离心机。飞船在太空中旋转,为乘客提供人工引力。这不会是真正的引力,因为产生任何可观的引力的唯一途径是拥有巨大的质量(行星和恒星规模上的质量)。但是旋转飞船可以模拟重力的影响,让人们四处走动而不是漂浮。他们还可以避免太空旅行对人体造成的许多退化影响。

这不仅仅是一个聪明的计划。人工重力将是载人火星任务和其他任务的必要组成部分。即使宇航员有严格的锻炼习惯,太空的低重力环境仍然会对他们的健康产生负面影响,使他们返回地球的过渡变得困难而痛苦。

飞船的旋转会产生引力的错觉。这是因为离心力取代了重力,让你的身体感觉好像受到了引力场的作用。离心力会把人拉到飞船的墙上,把他们往外拉。然而,与此同时,飞船有一个向内的向心力和反向心力。这种推力和拉力的结合使乘客能够正常走动,而不是漂浮在空中。这与地球将我们向下拉的方式并没有什么不同,但同时它的表面也会向上推我们的脚。

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这些旋转航天器的设计往往是圆柱形、球形或环形。这些设计的半径,以及旋转速率,将决定模拟重力的强度。这些参数可以调整,使乘客感受到与在地球上差不多的重力。

因为它只是模拟的重力而不是真实的重力,所以会有一些我们在地球上没有经历过的迷失方向的效果。例如,科氏力会导致物体下落到地面时路径弯曲。从飞船高处扔下某样东西就意味着这个物体不会沿直线落下。

就像《星际穿越》里的宇宙飞船一样,建造一个巨大的旋转飞行器,然后把它发射到太空中是一个巨大的挑战。为了承受不断的旋转,飞船必须由耐用的材料制成。这意味着建筑过程必须直接在太空中进行,而不是在地球上。即使是现代的火箭都是由轻质材料制成的,这既可以使它们更容易被送入太空,也可以考虑到在地球大气层之外发射任何东西的巨大成本。虽然SpaceX等公司可能降低了成本,但发射到轨道上的成本仍在每磅2500美元左右。

一艘旋转的船还需要考虑保持旋转所需的燃料。到目前为止,与建造一个旋转空间站相比,让宇航员进行严格的日常锻炼是相当安全的,而且花费要少得多。但是,如果研究表明,在较长的旅程中,低重力条件太有害,人造重力将成为必需品,而不是奢侈品。

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NASA过去曾设计过这样的飞行器。他们的“Nautilus-X”旨在成为一种可重复使用的运载工具,既可用于月球任务,也可用于更深的空间任务。发动机和燃料可以更换,并为每个具体任务定制。离心机将包括可充气的结构,整个飞船将花费大约5年时间和37亿美元建造。不幸的是,由于利益的转移和预算的削减,这一计划从未实现。

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尽管在科幻小说中,人工引力司空见惯,但在现实生活中却很少有方法去创造它。另一种更具试探性的方法是发现引力质量为负的粒子。据我们所知,引力总是吸引具有正质量的粒子。如果一些外来粒子确实具有负质量,因而具有引力斥力,那么在一个房间里排列它们就会导致引力场把我们拉下来。这种奇异的材料还能保护乘客在太空旅行中免受加速力的影响。

到目前为止,还没有已知的粒子产生引力斥力,尽管反物质已经被证明可能存在。物理学家相信,未来几年的研究将有助于确定斥力是否是反物质粒子的一种属性,这一发现将改变我们对宇宙的理解。

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《星际穿越》中旋转的飞船总是使我着迷的一件事是它有多像一个时钟。它提醒我们时间的流逝,即使是在一个本身似乎是永恒的地方。就像我们没有找到操纵时间的方法一样,我们还没有找到操纵引力的方法。他们逃避我们,并提醒我们,即使现在在我们这个技术发达的世界,仍然有一些事情是我们无法控制的。如果我们能控制其中任何一种,情况将会多么不同。引力带来了毁灭行星和恒星的力量,最终让我们了解黑洞。一些理论甚至提出,引力在维度间移动,从我们的世界滑落到其他许多维度。但我们将不得不梦想在有一天参观其他维度。现在我们被困在一个旋转的星球上,希望有一天能登上一艘旋转的飞船,带我们深入宇宙。

出处:头条号 @老胡说科学

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