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我国试运行电磁弹射微重力实验装置,系亚洲首个,将对我国空间科学领域研究带来哪些影响?

麦兜都行
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地球上最强的微重力实验装置,当之无愧。

很多基础研究和工程应用,都是需要微重力环境的。

比如研究燃烧规律、合金凝固规律的时候,由于没有重力引起的流动,可以极大简化分析难度。

比如航天器在轨补充燃料的时候,就需要知道燃料在微重力状态下的流动情况。

在地球重力场中,想要得到微重力环境,就要创造失重状态。

那么可以用什么方式创造失重状态呢?

很简单,就是做上抛运动。

在上抛和下落的过程中,物体就是处在失重状态的。

那么我们可以发射一枚火箭,然后在一定高度关闭发动机。

这样火箭在下落过程中,就一直处在失重状态。

等到一定高度,再打开降落伞,回收火箭。

这种方式,优点就是可以获得极长的微重力时间。

比如前苏联曾经利用火箭取得10分钟的微重力时间。

各大国也都有专门建造的微重力实验火箭。

数据有点老,还有联邦德国呢,领会精神即可。

但这个办法的缺点显而易见,就是很贵,每次发射都要准备很长时间。

有没有比火箭便宜的方式呢?

有的,飞机。

如果我们给飞机一个斜向上的初速度,在某个高度关闭发动机。

这时飞机会做一个抛物线运动,也就出现了失重。

不过空中关闭发动机是极其危险的事情,所以在实际应用中,

一般都是采用俯冲之后拉起,然后由飞行员调整上升角度,使飞机垂直方向上的过载达到极小,从而获取微重力环境。

飞机产生微重力的优点是比火箭便宜,而且在一次飞行中可以进行多次。

缺点就是微重力时间比较短,战斗机可以维持一分钟左右,运输机可以维持几十秒。

有没有比飞机更便捷,更便宜的方式?

那就是“落塔”。

我们想要获得失重环境,只需要把物体放到高处,让它自由落体下坠就好。

既不需要火箭发射,也不需要飞机飞行,极其便宜。

“落塔”,就是建一座很高的塔楼,或者在地上挖一个深洞,然后把物体扔下去。

目前世界各国都搞了很多座落塔。

比如美国NASA的Zero-g落塔,

日本的JAMIC深井,深度达到490米。

日本的MGLAB深井,深度达到150米。

中科院力学所的,清华大学的,

还有印度的。

不过这些落塔都有一个共同的缺点,

那就是,你不能让物体无限下落,总要让它停下来。

可是下落了几百米的物体,想要停下来,冲击力是很大的。

将会对各种设备造成很大损伤,因为需要做大量维护保养工作,大把大把时间浪费在了维护保养上。

于是,电磁弹射落塔就闪亮登场了。

用电磁力让物体停下来,不仅对设备伤害降到最低,还能白嫖地球的重力势能。

就是让物体停下来的过程,可以顺便充电。

相比于传统落塔,电磁发射落塔更有优势的地方在于:

同样的高度,电磁发射落塔能获得双倍的微重力时间。

因为传统落塔,是很难把物体加速推上去的,只能慢慢把物体拉上去。

电磁发射落塔,则可以提供一个g的加速度,把物体推上去。

目前,除了我国这种电磁发射落塔,还有一座德国的电磁发射落塔,名为“爱因斯坦电梯”。

我国这座和德国那座,正在建设的指标是相同的。

不过我国这座的远期目标,是提供20秒的微重力时间。

这将比现有落塔的微重力时间长一倍。

由于我国电磁发射技术的强大,目前工程进度是领先德国的,所以说现在这座电磁落塔,是地表最强微重力模拟装置。

发布于 2023-07-21 11:53・IP 属地吉林
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