用什么方法可以在宇宙飛船上產生重力?

人造重力的意義極其重大 。人類不可能永遠待在地球上,宇宙旅行勢必是長期的 。依靠蟲洞進行宇宙旅行在目前看來并沒有可行性,如果人類未來1000年移居外太空就亟待解決人造重力問題 。
除了,暗物質,負能量這些遙遙無期的技術 。目前為止,理論上只有三種辦法可以人為制造重力 。
最可行就是依靠離心力模擬重力其實離心力在高中并未涉及過多,因為它和慣性力一樣,只是個虛擬力 。其目的就是在“平衡”參考系內的物體受力問題 。
離心力對應的力是向心力 。大家可以想象一個場景 ?,F在有一個巨大的圓盤,直徑10米,你可以坐在圓盤上 。
如果此時圓盤以低速轉動,那么你除了一開始能感受到身體傾斜,等勻速轉動后,你就可以靜止坐在圓盤上了 。
如果在圓盤外面的人觀察你,他會說,你受到了圓盤給你的摩擦力,這個力指向圓盤中心點,正是它拽著你旋轉,這個力就是向心力 。
可是換個參考系,坐在圓盤上的你感受不到自己受力了 。因為你以圓盤為參照物會發現自己是靜止的 。如果外面的人大聲告訴你:你受到了圓盤的向心力,而你自己卻認為自己靜止 。那么你的腦海中就會設想:自己受到了與圓盤向心力相反的力并與其抵消了,其實這就是你為了解釋自己靜止不動而虛擬的假想力 。
同樣地,我們可以讓飛船旋轉,制造離心力 。在飛船內部的人,感受到這種離心力就相當于重力 。我們可以調節旋轉的速度和力矩,把這種離心加速度模擬到9.8m/s2 。這樣宇航員就會感覺自己站在地面一樣了 。
第二種方式就是應用等效原理的加速度制造重力廣義相對論中的等效原理告訴我們:當飛船以9.8m/s2的加速度飛行時,其里面的人就會和站在地面上同樣的感覺 。但是這種方式并不持久,因為一直維持飛船的加速需要巨大能量,考慮到狹義相對論的質速關系 。

一直加速會導致其飛船質量越來越大,維持其加速用到的能量就成指數爆炸式增長,越接近光速其需要的能量越呈指數增長 。別說可控核聚變,就是用上全宇宙的物質作為可控核聚變的燃料都不能沖破光速 。所以這種方式幾乎沒有可行性 。
第三種方式很笨,就是制造大質量高密度飛船人可以制造一個大質量高密度飛船,把駕駛艙設在飛船頂部 。
我們知道星球表面的的重力加速度g=G*M/(r^2) 。由此我們可以得知,星球表面的重力加速度與其質量成正比,與半徑的平方成反比 。這種方式其實理論上并不可行,即便飛船的質量算成1萬噸 。要模擬出地球的重力加速度,其飛船半徑就得r=(6.754×10^(?11)×10,000,000/9.8)?≈0.02625m的半徑 。
【用什么方法可以在宇宙飛船上產生重力?】飛船半徑才2.6cm,那怎么坐人?放個螞蟻還差不多,所以這種方式更不靠譜 。除非飛船的質量達到數億噸才不至于使其半徑很小 。

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