关于人造重力

我们知道,很多复杂的实验都需要在太空中进行,空间实验室便是航天员在失重状态下生活的家园,在太空中危险无处不在,致命射线、高速运动的粒子等等,长时间的失重状态下人体的关节间隙将会增大,心脏承担的负荷会减小,一旦回到地面上身体就会出现极端不适应的现象,严重将会危及生命。

我们知道,俄罗斯的波利亚科夫,于1994―1995年间在和平号空间站上连续停留438天,成为在太空时间呆得最长的男宇航员;而美国的露西德于1996年在和平号上停留了188天,成为在太空时间呆得最长的女宇航员,然而他们在到达地面之后都经历一段艰难的日子,体能的恢复实在是消耗时间

那么为什么不在空间站上增设人造重力系统呢?电影星际穿越中的飞船是一个很好的素材

 让我们来模拟一下

 理论上是可以建造的,我们可以在整个空间站完工后再进行自旋,当向心加速度达到g时即停止反推,中间的舱室保留零重力状态,可以进行微重力实验,飞船运输物资的对接口也设置在这里,对接时自旋并保持角速度同步即可

太阳能板位置可以选择以下方式

 

来自 奇思妙想
2018-10-23 22:56:31
1楼

可能只是目前建造和发射环形结构的载人航天器成本太高,以及长时间运转对结构的力学性能要求比较高,权衡发射成本之类的...

[修改于 10 个月前 - 2018-10-23 22:56:46]

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2018-10-24 00:23:28
2楼

科幻片里貌似有类似的构想,例如2001太空漫游里的那个空间站。。

不过就现阶段这种发射上去再通过对接口对接组合起来的空间站来说,感觉要整个组合体旋转到1G对空间站各个舱段之间接口强度要求有点高。。

另外要保持最中间零重力并可以对接就意味着整个空间站要一直时刻保持动平衡。。。也许可以通过安装专门的配重机构解决。

[修改于 10 个月前 - 2018-10-24 00:33:03]

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3楼
引用:radio 发表于2 楼的内容:
科幻片里貌似有类似的构想,例如2001太空漫游里的.....

可能方案:在环形空间站的外环上有轨道,上有多个(至少2个)电磁动力小车作为配重,根据整体不平衡情况实时调整小车位置。还需要一组动量轮对小车移动进行补偿,减小启停带来的震动。

旋转产生重力是一件很想起来美好,实施起来几乎不可能的事情。也许产生一个0.1G的小重力,就已经能大大改善太空生活品质,而摆动,震动勉强可以接受。

为了解决发电、通信等问题,势必需要有庞大的静止仓段,摆动带来的轴承处作用力很大,结构重量和寿命很难处理。旋转的环形仓如能解决发电、通信等问题,也许有戏。

最近忙没空查资料,只感觉真是太难了,应该50年前就有人研究透彻了吧…

[修改于 10 个月前 - 2018-10-24 02:28:54]

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4楼

“重力舱”和“静止舱” 之间的 通讯、通水、通电都不是问题,有“滑环”这种东西可以使用, 但是感觉,整体旋转不就好了? 震动,密封等问题都不会有了

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暮光之羽(作者)
5楼

嗯。实际上我的想法是没有任何轴承结构,直接刚连接成一个整体,然后整体旋转,这样既不会产生震动,也不会有能源、设备的损耗,可能在图上没有表示清楚,中间的无重力舱也是在自旋的

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暮光之羽(作者)
6楼
引用:WangGC 发表于1 楼的内容:
可能只是目前建造和发射环形结构的载人航天器成本太高,以及长时间运转对结构的力学性能要求比较高,权衡发.....

并不是整体发射上去的,每个舱室都是独立的,经过对接后才开始自旋

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7楼
引用:暮光之羽 发表于6 楼的内容:
并不是整体发射上去的,每个舱室都是独立的,经过对接后才开始自旋

嗯...我的意思就是发射和组装的过程会比较困难,即使是分组发射也是

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2018-10-25 05:06:38
8楼

再解释一下前面我的发言,没有静止舱很难解决发电和通信问题,太阳能电池要对准太阳,通信天线要对准地球。通信还好一点,可以用伴飞卫星中继,发电怎么办?怎样保持质心在几盒中心,如果不在怎么办?建议大家查文献,再想想颠覆性的解决方案。

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9楼

我之前听说过激光充电,如果这种充电方式得到足够的发展有可能可以解决这个“重力空间站”的发电问题

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10楼

补充上楼来源

 

 

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11楼

大家首先要对规模有个概念:空间站随随便便几百吨重,加上一些柔性充气舱室,总体积好几千立方,耗电量几十千瓦都算少的。

而采用人工重力的下一代更大规模的空间站,重达千吨,耗电四五百千瓦,并不是天方夜谭。

如果问能不能做小点,当然可以,代价是要么只能呆一两人,要么只能呆一两月,能干的工作就有限得多。

那些近地轨道运载能力上百吨的大火箭,就是干空间站用的,发射几次就能把几百吨的东西送上去。

几百上千吨的东西转起来,不是开玩笑的。

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2018-10-26 01:40:02
12楼

发电这块的话,在能解决旋转机构性能的前提下,可以考虑把空间站做成内外两部分,一部分放线圈,另一部分放磁铁,构成发电机。这样虽然工程规模大,但不用考虑帆板定向的问题,顺便还可以控制下转速。

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13楼
引用:虎哥 发表于8 楼的内容:
再解释一下前面我的发言,没有静止舱很难解决发电和通信问题,太阳能电池要对准太阳,通信天线要对准地球。.....

发电?也许可以单独转太阳能板,或者是核反应堆邪教

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14楼
引用:314152 发表于13 楼的内容:
发电?也许可以单独转太阳能板,或者是核反应堆邪教

如果沿大转盘外围像向日葵一样布置电池板,每张电池板只进行一个轴的转动,倒是可以抵消一些角动量,只导致大转盘的轻微波动。还有一种办法是向日葵向太阳,缺点是空间站的姿态可调范围变小。

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暮光之羽(作者)
15楼
引用:虎哥 发表于8 楼的内容:
再解释一下前面我的发言,没有静止舱很难解决发电和通信问题,太阳能电池要对准太阳,通信天线要对准地球。.....

外围环形的太阳能电池板是很好的解决方式,无论空间站以怎样的角速度自旋,单位光电效应面积是一定的,所以可以保证发电问题

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暮光之羽(作者)
16楼
引用:314152 发表于13 楼的内容:
发电?也许可以单独转太阳能板,或者是核反应堆邪教

核反应堆的话在太空中如何解决散热问题,真空散热效率极低

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暮光之羽(作者)
17楼
引用:虎哥 发表于8 楼的内容:
再解释一下前面我的发言,没有静止舱很难解决发电和通信问题,太阳能电池要对准太阳,通信天线要对准地球。.....

重心问题其实可以解决,刚刚看到液压千斤顶瞬间有了灵感,动态平衡如果是靠规则的物体来维持的话肯定是很有限的,不妨在每个舱室内壁增设多组管路,数控泵调动态平衡,管路内液体要具有高密度,这样可以提高调节性能。管路在地面完成组装,分别装进每个舱室,设置总接口方便太空对接,在太空站总装完成后由飞船运输液体加入管路。

综合情况考虑可行的液体或流体有汞、重晶泥浆(低温流动性差)

最佳应选择汞

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2018-10-27 07:56:49
18楼

理论上可行,实际中很多问题。大神门解决的大致都是关于动平衡的问题,考虑线速度的很少。由于建造空间技术的局限性,旋转半径不能太大,人在这个系统中身体各部位所承受的g不一样。

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2018-10-29 00:50:24
2018-10-29 00:50:24
19楼
引用:暮光之羽 发表于16 楼的内容:
核反应堆的话在太空中如何解决散热问题,真空散热效率极低

核反应堆出来的热是需要节约的东西吗?(手动滑稽)

当然热电偶法比较稳定,也许能有个百分之2-5的效率,热还可以用来供暖

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