飞船上有重力吗

陶渊明名句2022-07-08  31

人工重力的意义极其重大。人类不可能永远待在地球上,太空旅行必然是长期的。目前,通过虫洞在宇宙中旅行是不可行的。如果人类在未来1000年内迁移到Waitai 空,那么就迫切需要解决人工重力问题。

除了暗物质,负能量,这些遥远的科技。到目前为止,理论上只有三种方法可以人工制造重力。

最可行的方法是依靠离心力来模拟重力。其实离心力在高中并没有涉及太多,因为它只是一个和惯性力一样的虚力。其目的是“平衡”物体在参考系中的受力问题。

离心力对应的力是向心力。你可以想象一个场景。现在有一个直径10米的巨大圆盘。你可以坐在圆盘上。

这时候如果圆盘低速旋转,一开始可以感觉到身体在倾斜,然后匀速旋转后就可以坐在圆盘上不动了。

如果盘外有人观察你,他会说,你收到了盘给你的摩擦力。这个力指向圆盘的中心,它拖着你到处跑。这个力就是向心力。

但是如果换个参照系,坐在盘面上就感觉不到自己的压力了。因为当你以盘面为参照物时,你会发现自己处于静止状态。如果外面有人大声告诉你:你受到了盘面的向心力,但你认为你还是。然后你会在脑海中想象,你受到了一个与圆盘向心力相反的力,它被抵消了。其实这就是你为了解释自己静止而假设的假想力。

同样,我们可以旋转飞船来产生离心力。飞船里面的人感受到这种离心力,相当于重力。我们可以调整旋转的速度和扭矩,模拟离心加速度到9.8m/s,然后宇航员就会有站在地面上的感觉。

第二种方法是利用等效原理的加速度来制造重力。广义相对论中的等效原理告诉我们,当飞船以9.8m/s的加速度飞行时,里面的人会有站在地上一样的感觉。但这种方法并不持久,因为考虑到狭义相对论的质速关系,保持航天器加速需要大量的能量。

一直以来,加速都会导致其航天器质量不断增加,用于维持其加速的能量也会成倍增加。越接近光速,它需要的能量就会成倍增加。不要说可控核聚变,就是用宇宙中所有的物质作为可控核聚变的燃料都无法突破光速。所以这个方法几乎是不可能的。

第三种方式比较蠢,就是做大质量高密度飞船的人可以做大质量高密度飞船,把驾驶舱设在飞船顶部。

我们知道我们星球表面的重力加速度g = g * m/(r 2)。由此可知,行星表面的重力加速度与其质量成正比,与其半径的平方成反比。事实上,这种方法在理论上是不可行的,即使飞船的质量是1万吨。要模拟地球重力加速度,其航天器半径必须为r =(6.754×10(11)×10000000/9.8)≈0.02625m。

飞船半径只有2.6cm,怎么坐?更像是放了一只蚂蚁,所以这种方法更不靠谱。除非飞船质量达到几亿吨,否则半径不会小。

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