微重力实现方法

微重力实现方法在地面获得微重力(mg)的手段主要有落塔或落井((1~10)s的mg时间,(10e-4~10e-6)g的mg水平)、抛物线飞行的飞机(20s左右的mg时间,10e-2左右的mg水平)以及各种空间飞行器(数天~数年的mg时间,10e-4g的mg水平)

比如美国NASA GRC的2.2s落塔和5.18s落井,德国ZARM的4.74s落塔,日本JAMIC的10s落井和MGLAB的4.5s落塔,中国科学院工程热物理所的2s落塔,中国科学院力学研究所国家微重力实验室的3.60s落塔 ;实验飞机主要有美国的KC-135,法国的A-300,日本的MU-300等;探空火箭主要有美国的Black Brant,德国的TEXUS,日本的TR-1A等;空间飞行器主要有美国的航天飞机和空间实验室,俄罗斯已坠毁的和平号空间站(Mir)

美国航宇局有多座用于产生微重力环境的落塔

这些落塔虽然结构各异,但产生微重力的原理都相似

世界上最长的落塔是日本人建造的,长490米,是用一座废旧的矿井改建而成,可产10秒的低重力

这是在地面用落塔产生低重力的最长时间

用飞机作抛物线飞行可产生30秒左右的低重力环境

所谓抛物线飞行是飞机先以45o角迅速爬高(称急升段),然后改为平飞(称平飞段),最后又以45o角下降(称下降段)

飞机在急升段和下降段,飞行员和参加实验的人员可受到2g加速度的作用,而在平飞段可体验到30秒钟的低重力环境

用高空探测火箭也能产生几分钟的微重力环境

火箭发射以后,先是以高加速度向上爬升,到达一定高度后有效载荷舱与火箭分离;然后有效载荷舱作惯性飞行,这相当于一种抛物线弹道飞行;最后再入大气层、减速和着陆

在有效载荷舱惯性飞行期间产生微重力环境

在地球轨道上运行的航天器是产生长时间微重力环境的理想工具

当航天器在320千米高的轨道上运行的时候,受两种力的作用:一种是重力,将航天器往地心拽,另一种是离心力或惯性力,它由于航天器绕地球运行而产生,与重力的方向相反,重力与离心力相互抵消,因而产生微重力

 

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