航天中的失重环境可以引起航天员的体内出现类似于人衰老时的变化,例如失重可以使航天员的心血管功能下降;出现肌肉萎缩和骨质疏松;航天员抵抗疾病的能力下降;在返回到地球后走路像老人一样摇摇摆摆,动作不协调,站立时间长一些,就会晕倒等变化。为了防止失重对人体的不利影响,航天中采用了各种各样的措施。在长期飞行中,每天航天员都要花费2~3小时的时间进行体育锻炼和其他方式的训练,目的就是为了克服失重的影响。
尽管采用了多种多样的防护措施,但仍不能完全消除失重的影响。因此有科学家设想,如果使航天器产生人工重力,使人在航天中像在地面上一样的生活,那么所有的问题都将得到解决。首先提出人工重力具体设想的是布朗,他建议将空间站设计成一个大面包圈似的结构,半径40m,以每秒2/7弧度的角加速度围绕中心旋转,生活在这个圈中的人将会受到l/3G的重力,他认为这足以维持人的正常生活。也有人设想在空间站的壁上安装几个喷管,当它喷出气体使空间站旋转时,空间站上就产生了人工重力。随着航天事业的发展,飞行时间的逐渐延长,美国和俄罗斯都提出了向火星进军的口号,这意味着人至少要在空中停留2年以上,为了彻底消除失重对航天员的影响,人工重力将是最佳方案,美国和前苏联等国在该方面已进行了一些研究。
虽然人工重力是一个很好的建议,但是人长期地生活在这种旋转的环境下,是否可以适应,首先是人的大脑是否能承受?在建造人工重力的太空站之前,首先要解决的就是这个问题。如果人不能适应人工重力的旋转环境,就不必花费巨额资金去建造人工重力空间站了。
要解决这个问题,必须通过科学实验。首先让我们来看看旋转对我们日常的行动有哪些影响吧!要说明这个问题可以进行一项很简单的实验。你和你的朋友们可以带一个篮球到操场去,你们都坐上旋转木马,你拿着球,尝试将球扔给坐在你的对面或是离你几尺远的朋友。如果在平时,这是一个很简单的动作,很容易将球接住。但在旋转的情况下,要接住这个球就不容易了。这是因为你投球时,球并不是像平常那样沿着常规的方向前进,而是出现了偏离。你会感到当你投球的时候,你的胳膊好像被一种奇怪的力拉向一边,很难控制球按照你希望的方向抛出去。物理学家们将这种现象称为“科里奥利作用”,它发生在任何一个旋转平台上。
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图1 在旋转台上进行投球实验 |
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图2 被试者在地面的旋转屋中进行旋转实验 |
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图3 James Lackner (左) 和 Paul DiZio (右)是 Brandeis 大学空间轨道实验室的主任 |
本文编辑:李迁
航天中的失重环境可以引起航天员的体内出现类似于人衰老时的变化,例如失重可以使航天员的心血管功能下降;出现肌肉萎缩和骨质疏松;航天员抵抗疾病的能力下降;在返回到地球后走路像老人一样摇摇摆摆,动作不协调,站立时间长一些,就会晕倒等变化。为了防止失重对人体的不利影响,航天中采用了各种各样的措施。在长期飞行中,每天航天员都要花费2~3小时的时间进行体育锻炼和其他方式的训练,目的就是为了克服失重的影响。
尽管采用了多种多样的防护措施,但仍不能完全消除失重的影响。因此有科学家设想,如果使航天器产生人工重力,使人在航天中像在地面上一样的生活,那么所有的问题都将得到解决。首先提出人工重力具体设想的是布朗,他建议将空间站设计成一个大面包圈似的结构,半径40m,以每秒2/7弧度的角加速度围绕中心旋转,生活在这个圈中的人将会受到l/3G的重力,他认为这足以维持人的正常生活。也有人设想在空间站的壁上安装几个喷管,当它喷出气体使空间站旋转时,空间站上就产生了人工重力。随着航天事业的发展,飞行时间的逐渐延长,美国和俄罗斯都提出了向火星进军的口号,这意味着人至少要在空中停留2年以上,为了彻底消除失重对航天员的影响,人工重力将是最佳方案,美国和前苏联等国在该方面已进行了一些研究。
虽然人工重力是一个很好的建议,但是人长期地生活在这种旋转的环境下,是否可以适应,首先是人的大脑是否能承受?在建造人工重力的太空站之前,首先要解决的就是这个问题。如果人不能适应人工重力的旋转环境,就不必花费巨额资金去建造人工重力空间站了。
要解决这个问题,必须通过科学实验。首先让我们来看看旋转对我们日常的行动有哪些影响吧!要说明这个问题可以进行一项很简单的实验。你和你的朋友们可以带一个篮球到操场去,你们都坐上旋转木马,你拿着球,尝试将球扔给坐在你的对面或是离你几尺远的朋友。如果在平时,这是一个很简单的动作,很容易将球接住。但在旋转的情况下,要接住这个球就不容易了。这是因为你投球时,球并不是像平常那样沿着常规的方向前进,而是出现了偏离。你会感到当你投球的时候,你的胳膊好像被一种奇怪的力拉向一边,很难控制球按照你希望的方向抛出去。物理学家们将这种现象称为“科里奥利作用”,它发生在任何一个旋转平台上。
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图1 在旋转台上进行投球实验 |
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图2 被试者在地面的旋转屋中进行旋转实验 |
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图3 James Lackner (左) 和 Paul DiZio (右)是 Brandeis 大学空间轨道实验室的主任 |
本文编辑:李迁