超重力離心模擬實驗裝置項目

⑴ 世界最大超重力實驗裝置要開始全面建設了嗎

我們的世界在科學發展中欣欣向榮，相信每一個愛好科學家的朋友們都能夠感覺到這一點，人類最厲害的一點就是能夠獨立思考，能夠研究出很多新的技術，這樣我們的生活就會得到改變，同時我們也能夠改變周圍的環境，讓我們的世界變得越來越好，這就是科學的力量。

這項技術對於中國來說意義重大，最主要的是我們在很多核心技術方面，取得了巨大的進展，這些技術將能夠給連鎖反應，提高我們中國製造業的水平，所以這是一個良性循環。相信我們中國的科學家將會再次給我們帶來奇跡，朋友們可以加我粉絲，留言評論文章，美女小倩會及時回復大家。

⑵ 中國宇航員在地面是如何模擬太空環境的

作為國家重大科技基礎設施中長期規劃重點項目，「空間環境地面模擬裝置」項目佔地面積約為36.15萬平方米，相當於50個足球場大小。這是我國航天領域唯一重大科技基礎設施項目，與已投用的北京電子迴旋加速器、上海光源、蘭州重水反應堆等國家大科學工程具有同等重要的地位。

用自己的話給你大概地翻譯一下：太空是什麼環境，這個裝置就能在地面造出一個相似的環境。科學家可以把宇宙飛船等要放在太空當中的設備，放在這個「模擬器」裡面進行檢測；種子也不用非得帶到太空才能實驗，這里也能實驗。宇航員呢？各種太空操作更保險了唄。

據中國航天專家介紹：目前，空間環境嚴重影響我國航天器安全、航天員健康和空間資源利用，是制約我國航天發展的瓶頸問題之一，尤其是復雜的多因素空間環境對人類空間活動相關物質的綜合影響的機制和規律尚不清楚。哈爾濱的這個項目將使中國具備國際一流的空間環境影響綜合模擬試驗條件能力，為我國空間科技發展提供支撐。

⑶ 超重力技術的工作原理

氣相經氣體進口管由切向引入轉子外腔,在氣體壓力的作用下由轉子外緣處進入填料。液體由液體進口管引入轉子內腔,經噴頭淋灑在轉子內緣上。進入轉子的液體受到轉子內填料的作用,周向速度增加,所產生的離心力將其推向轉子外緣。在此過程中,液體被填料分散、破碎形成極大的、不斷更新的表面積,曲折的流道加劇了液體表面的更新。這樣,在轉子內部形成了極好的傳質與反應條件。液體被轉子拋到外殼匯集後經液體出口管離開超重機。氣體自轉子中心離開轉子,由氣體出口管引出,完成傳質與反應過程。
超重力工程技術在國民經濟建設中的地位和作用
超重力工程技術是一項突破性地強化「三傳一反」過程的新技術，是適用於能源、材料、石油、化工、環境、生物等多個部門並可帶來巨大經濟效益和社會效益的新技術。由於它具有體積小、重量輕、能耗低、易運轉、易維修、安全、可靠、靈活等優點，它一旦在某個行業部門工業示範成功後，就能較快得到推廣。由於這項技術設備還具有不怕震動，可以任意方位安裝，物料在設備內停留時間短，適合於快速反應和選擇性吸收等特點，因此還可用於一些傳統術所不能勝任的場合，使這項新技術有著較傳統的分離反應技術更為廣闊的應用范圍。它被喻為「化學工業的晶體管」和「跨世紀的技術」是恰當的。它在國民經濟建設中的效益難以估量，其地位及影響將由此技術的逐漸普及而日益提高和加強。可以預期，在2l世紀里它將會成為國民經濟建設的眾多領域中普遍使用並帶來巨大經濟和社會效益的技術。

⑷ 空間站為什麼不建成像科幻片里的圓形，靠離心力模擬重力

人類的生理結構是為了適應地球這種環境演化出來的，宇航員長期處於太空的低重力環境會對其身體機能產生不良的影響。最為顯著的就是肌肉萎縮。低重力環境還會對血液循環產生影響，使血液過多的集中於頭部。顱壓增加後會使視力受到影響，這對宇航員的工作可能是致命的。

圖：在國際太空站利用彈力繩模擬重力鍛煉，防止肌肉萎縮

為了減輕這些症狀，長期執行太空任務的宇航員會採用各種方法鍛煉肌肉，防止肌肉流逝。但這些方法作用有限，宇航員返回地球後，任然需要他人攙扶，數周時間後才能恢復行走能力。

有沒有方法製造人工重力呢？

當然有辦法，讓飛船旋轉起來，製造出與地球重力加速度差不多的加速度，就可以模擬出重力。

如果旋轉半徑太小，這就需要更快的旋轉速度，這會使因為慣性產生的科里奧利力增加。科里奧利力太大會使身處其間的宇航員感到頭暈目眩。所以，產生三分之一地球重力加速度的旋轉器半徑需要至少幾十米。

圖：人造重力宇航站

實際上，這樣的空間站我們人類已經可以製造出來了。但是，目前還沒有這個必要。原因如下：

其一：這樣龐大的空間站需要非常多的資金投入，裝配難度也非常大；

其二：人類之所以製造空間站，就是為了利用太空中低重力環境來進行一些地球上無法實現的實驗工作。

當然，當人類需要進行長達數月甚至數年的宇航任務時（登陸火星等），就需要可以製造人工重力的宇航器了。

圖：太空殖民用的宇航器想像圖

圖：《流浪地球》里的領航者空間站

樓主既然是因為科幻片的影響產生了這個疑問，那麼我們就有必要詳細考究一下環形飛船靠離心力模擬重力的這個創意是怎麼提出來的。

第一個問題：誰「發明」了用環形飛船模擬重力？

對於喜歡科幻的朋友，「亞瑟·查爾斯·克拉克」是一個再熟悉不過的名字。也就是被劉慈欣先生稱之為「只能拙劣模仿」的對象，科幻黃金時代三巨頭之一。用環形飛船旋轉模擬重力的想法，最早就出自他的小說《2001太空漫遊》。

克拉克不僅是一位優秀、高產的科幻作家，而且還是一位卓越的科學家、理論學家。不僅有著深厚的科學知識，而且對科學技術的發展、應用有著敏銳的前瞻性。在上世紀40年代，提出的現代衛星通訊理論模型，與現代通訊業的發展驚人的一致。為了向這位偉大的科學家、理論學家致敬，國際天文學聯合會還專門把地球靜止軌道命名為「克拉克軌道」。除此之外，太空電梯想法也都出自他的設想。

克拉克的作品幾乎全部是清一色的硬科幻作品，對技術細節的描述極盡詳細入微。特別是為著名導演庫布里克電影拍攝專門創作的這部《2001太空漫遊》，對航天細節的描述甚至可當作一本權威的航天教科書。其中用環形飛船旋轉產生的離心力來模擬重力的想法，幾乎可稱得上一個天才的設想。不僅深刻的影響了後世的科幻創作，甚至對航天科學研究也有很深的影響。

第二個問題：空間站為什麼不建成像科幻片里的圓形，靠離心力模擬重力？

就像樓主說的那樣，在人類今天的空間站或宇宙飛船中，宇航員上廁所是一件異常費力、復雜，甚至危險的事情，稍有不慎就有可能釀成事故。把飛船建成圓形，依靠旋轉產生離心力是解決這個問題最完美、最簡單方案。那為什麼人類不採用這樣的方案呢？

一、是成本問題： 通過飛船的旋轉，產生離心力來模擬重力，通常情況下這樣的飛船都要造的十分巨大。以人類今天化學火箭的運載能力，要建造這樣巨大的飛船，需要上千，甚至上萬次發射才可能實現，面臨天文數字的投資。

按照美國國家航空航天局在早些年的一個數據，每向國際空間站運送1磅水（一斤左右）的價格大約在9千至4萬美元之間。要送這樣一個大傢伙進入太空，可以算算到底需要多少錢？當然隨著近些年隨著航天技術的進步，成本有一定的下降。但只要人類航天仍然採用化火箭這種極端原始的方式，這個成本就不可能實現質的下降。

二、是技術問題： 這樣巨大的飛船不可能在地球上製造之後再運送到太空，因為人類沒有這樣大的火箭。人類迄今為止製造的推力最大的火箭，土星五號近地軌道的運載能力也不過120噸左右，遠遠不能滿足發射這個龐然大物的需要。但如果不在地面上製造，以零件的形式分批運到太空再進行組裝，即便人類能夠承受這樣巨額的發射成本，也沒有能力在太空進行精確焊接、組裝。

三、是需要的問題：這其實是一個根本性的問題，這樣巨型的太空站通常情況下被用於星際移民或者星際遠航的需要。但在現階段，我們的母星地球並沒有出現不可挽回的災難，人類也並不需要逃離地球。到今天為止，人類所發射的，相對太陽速度最快的航天器，旅行者1和2號的速度也不過十幾千米每秒，還不到光速的萬分之一，這還是在運用數次引力彈弓加速的情況下，所以，以今天人類的技術水平，人類也並沒有能力進行星際遠航。只在地球周邊進行探測活動，並不需要製造這樣一艘昂貴並且復雜的太空站。

第三個問題：滿足什麼樣的技術水平，人類才會製造這樣圓形的太空站？

要製造這樣一艘太空站，人類至少需要克服「運送、組裝和動力」三大技術難題。

首先運送，人類只有製造出類似太空電梯這種低成本進入太空的設備，才能將太空站的零件分批運送至太空。其次是組裝問題，人類只有具備真正意義上的太空工廠，才能在太空生產、加工、組裝、製造這樣龐大和復雜的設備。

最後是動力問題，也就是太空站採用什麼樣的動力？這樣一艘龐大的太空船，不管是旋轉還是航行無不需要消耗巨大的能量。雖然從理論上來說，即便是不使用還在研發中的核聚變技術，核裂變發電也能滿足。但在沒有空氣和重力的太空，如何建造這樣大型的設備？使用什麼樣的燃料……仍然面臨很多的難題。從現代科學技術的發展來看，只有等離子電推技術成熟之後，能將太空站加速至光速范疇，至少達到光速的1%左右，製造這樣的太空站才具有意義。

致力科學、科幻，專注深度，歡迎喜歡科幻的朋友關註：深度科幻！

為什麼不呢，原因： 科技 水平還無法辦到。

科學家早已知道離心力這個虛擬的力是可以營造出人造重力的效果的，當人走在旋轉的物體中時，離心力使他有向外運動的趨勢，而物體的內壁則提供了一個大小相等、方向不同的反作用力使他不至於真的突破出去，這樣的話，就有了重力的效果了。

可是，建造這樣的圓環形狀的太空飛船，半徑需要足夠大，因為製造的人工重力的大小是與飛船的半徑成正比的，而製造出能模擬地球重力的飛船所需的半徑大小是現今人類 科技 水平所不能想像的。

有人說可以建造的小一些，但旋轉的速度快一些不行嗎？

不行，除非你想在那裡吐到天昏地暗，旋轉的半徑小，那麼頭部與腳部的重力差就很大，那麼上半身的血液就會往下半身聚集，從而造成頭部缺血，甚至昏迷。

總而言之，太小的旋轉半徑不適合星際航行，星際穿越中的飛船尺寸也太小了點。

答：主要原因是，當前人類的航天發射技術不夠發達，把單位質量的物資運送到太空成本太高，無法支持建造大型的空間站。

目前人類的科學技術，還無法操控引力，地球軌道上的空間站，可以利用離心力來模擬重力；在很多科幻片中都是這么做的，使用旋轉機構來模擬重力，比如《流浪地球》中的領航員國際空間站。

從原理上說，這種方法完全可行，離心力的本質是慣性力，其作用和真實的力沒有區別；但是需要把空間站做得非常大才行。

可以計算（a=4π^2*n^2*r），半徑300米的環形裝置，大約每50秒轉一圈，就可以在末端產生0.5倍的重力加速度。

目前各國的空間站，都是讓宇航員在微重力的環境下工作，沒有使用這樣的技術來模擬重力；在這樣的微重力環境下，人體的肌肉會萎縮，心臟負荷會降低，為了減輕微重力對人體造成的影響，一般都會讓宇航員每天進行簡單的體能訓練。

目前航天發射的成本，一次性火箭大概在5000~10000美元每公斤，要把大量物質運送到太空，整體成本還是非常巨大；如果要建造巨型空間站，以滿足宇航員的長期生活，以及建造巨大的環形結構來模擬重力，成本是當前任何國家都無法承受的。

國際空間站長約73米，寬108米，預計2024年退役，總耗資就有近1600億美元，而且還是多國合作建造的，當然美國是大頭。

等未來航天發射技術進步，太空運輸成本降低，尤其是可重復使用的火箭發射技術成熟後，在太空建立永久基地是早晚的事，到時候肯定會建造一個模擬重力的區域，作為宇航員的生活艙。

這也是當前技術條件下，模擬重力的唯一方式，或許到了未來，人類有能力操控重力後，就可以在飛船內產生人造重力，就如漫威電影中的飛船那樣。

原因很簡單，資金不夠，技術達不到，投資高，回報少。這么大的機器，發射費用就非常高呀，而且旋轉部分與靜止部分的氣密行也不好處理，主軸的散熱也很難解決，交會對接也更復雜，這些都需要一步一步解決，更現實的問題，沒錢。。。

因為人類目前的航天發展階段並不需要這樣的人造重力；其次按照目前的航天技術，將一個龐然大物一次性發射上天是不可能的，如果分多次，在經濟上，單個國家也是吃不消的

在科幻電影中，我們經常會看到圓環狀的太空城，城內的居民可以像在地球那樣自由的在環壁上行走。而這背後的科學原理說來並不復雜，就是利用離心力來模擬引力的存在（離心力存在於非慣性系，屬於慣性力），並且在設定圓環的半徑、轉速的前提下，我們就能算出這個力的大小。當然了，對於內部居民而言，他們的感覺與真實的引力環境基本無異。

雖說原理不難，但理論和實踐是兩碼事，至少在建造這一塊，難度非常大。從人類建造國際空間站就可見一斑（從組裝到完全完成用來17年時間），而這樣的圓形空間站，尺寸勢必遠大於國家空間站，且內部裝置也更加復雜。因此人類目前的建造技術還是相當吃勁的，這還沒談運輸過程。

總的來說，隨著人類航天進程的不斷發展，遲早有一天會達到達建造大型人造重力系統的地步的。

期待您的點評和關注哦！

科幻片可以用數碼或者用模型來做，而真實的空間站是需要真金白銀做出來，怎麼能一樣呢？

我們一定要弄清，科幻不是科學研究，也不是現代科學技術，也不是科普，不要把這幾者混為一談。

科幻是根據現有科學水平加上對未來科學發展趨勢的預測，大膽超前想像的產物，裡面雖有一些科學內核，但與嚴謹的科學研究成果和現實 科技 發展完全不是一碼事。

而人類真正的飛往太空，是不能夠憑想像的，而是不但要理論上能夠過關，技術和實踐上必須能夠實現，科幻中能做到的在現實中還不能做到，否則就不叫科幻。

說了這么多，大家應該清楚了，科幻影視中靠離心人造動力的場景，是一種理想，也有可能在未來成為現實，但現在還不成熟。

長期在無重力或低重力中，會對適應了地球重力狀態的人類 健康 造成傷害，這一點已經被證實。

人工重力可以防止這種傷害，但要實現太空中人造重力解決這個問題，並不是一件輕而易舉的事情。

我們通過科幻影視比較熟悉的一種人工重力方法，是通過太空船整體或者局部的旋轉，使太空乘員感受到離心力，得到一種模擬重力效果。這也的確是目前科學界認同最可能實現的方法。

但這種理論和技術還沒有達到實際應用的水平。

而且現階段的空間站就是一個在地球軌道上進行低重力實驗的基地，而且航天員們在上面實行交替輪流，時間並不長，可以採取一些其他方法，比如彈性鍛煉來一定程度解決乘員 健康 問題。

所以，目前的空間站並不十分需要解決人工重力問題。

如果現在我們一定要在空間站解決人工重力問題，就必須做一個旋轉的大圓環，即使技術成熟了，但付出的造價和代價會大很多，建造周期也會大大延長。

而且由於設備體積大大增加，安全風險會呈指數級上升，得不償失。在現階段，在太空中保障航天員們的安全，才是最最重要的事情。

說穿了，就是現階段人類無論從技術上，還是實力上，都還沒有建設大型重力空間站的條件，而且從實際需要上也還沒有必要。

今後人類一定要走出地球，走向太空，人類將長期在太空中生活，那個時候，人工重力一定會成為太空船或者太空城的標配。

我想在不久的將來，NASA前往火星的載人飛船上，為了保障宇航員在長時間旅途中的身體 健康 ，就有可能會設計採用某種人工重力裝置，而且這種重力裝置很可能會未來幾年NASA重返月球計劃中進行實驗。

因為NASA重返月球計劃主要目的之一，就是為了實現2033年左右載人前往火星進行技術演練和適應性訓練，我們可以拭目以待。

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首先我必須承認科幻小伙和電影出現的環狀輪胎形的飛船，是具有科學含義的，利用輪胎形狀的旋轉，靠離心力模擬重力，這樣大家的生活就會模擬地球生活一樣，擁有自己的重力而生活。

相信大家都了解，電影和電視劇都是生活的放大版，很多科學在目前的技術是很難以實現的，這樣的影視劇也可以看作是未來發展的方向。

目前的空間站和電視劇的完全不一樣，影視劇的空間站或者太空城都是以大型環狀結構構成，而現實中的空間站確實以拼接實現，完成一個簡單的空間站的組裝到正常運行都需要接近20年的時間，主要是在問題出現在太空的深空環境，強輻射和始終的環境。

空間站的主要功能是在失重狀態下的太空實驗，空間站對於人類發展是非常重要的一個實驗室，這個實驗室的先決條件就是失重，對重力是完全不需要的，有人就會說空間站不是有人嗎？是的，但是他們並不會長期生活在這個地方，每隔一段時間，他們都會換班值守在空間站。

離心力模擬重力發展的困境

這項技術在學術上是得到廣大科學家的認可，但是輪狀的空間站或者太空城對空間的要求是十分巨大的，並不是現在的小小空間站就能實現的，科學家們通過實驗得知，按照目前空間站的空間旋轉，只會覺得惡心並沒有重力的感覺。最基本的要求是需要半徑達到上百米的空間站才能夠模擬出地球重力效果。

模擬重力還不能實現的另外一個原因是因為時間的問題，目前我們天空 探索 主要活躍在低太空，並沒有進行深空 探索 ，目前還對者項技術的要求並不高，按照目前的 科技 發展水平，至少還需要200年以後才能使用的上。未來這項技術也將是太空發展的標配。

太空模擬重力的模式

按照等效原理，密閉的房子內的人不能分辨自己是站在地面上，還是以9.8m/s的加速度在宇宙深空飛行。根據這樣的推斷，未來讓宇宙飛船的加速度保持在9.8m/s的加速度飛行。這樣宇航員就會感覺自己站在地面一樣。

理論總是這樣的簡單，這樣長期保持9.8m/s的加速度飛行，按照能量守恆定律，這樣飛行對燃料的需求量是非常的大，目前是最不可取的辦法。

另外一種辦法相對而言是非常可取的，那就是離心力模擬重力。利用大圓盤的旋轉，通過莫查理提供向心力，對於在飛船而言是感受到的是摩擦力，對內部而言卻是重力。

這樣的理論就如同一個物體與摩擦力大小相同，方向相反而抵消了摩擦力，這個力就如同離心力，飛船就可以利用這樣的離心力來模擬重力。

這樣力離心力需要大轉盤高速旋轉而產生，需要大量的動力驅使轉盤高速旋轉。這相對於前者要求強大的推理持續不斷加速要更加容易實現。

雖然看似簡單，就目前全球 科技 的發展，還沒有任何國家能將如此龐大的航天器推送到太空，運載火箭的能力根本不能達到。另外一種辦法那就是和建造空間站一樣的模式建造這樣的龐大的飛船。

不說你們也覺得不可能，目前全球也就只有國際空間站和中國即將商業運行的天宮空間站，每個都是耗費了大量的人工成本和時間成本，要想建造起這樣的龐然大物，需要全球一起努力才可能達到，您覺得誰會加入呢？

人造重力系統，是未來星際探測的必須實現的技術。人造重力系統技術上基本沒有問題，重要是投入產出比不劃算，而且也不需要！

就目前來說，人造重力技術不在理論層面，而在於實踐層面。

人造重力最簡單的方式就是依靠愛因斯坦在1911年提出來的等效原理概念。

按照等效原理，密閉的房子內的人不能分辨自己是站在地面上，還是以9.8m/s²的加速度在宇宙深空飛行。

那麼按照這種思路，我們完全可以讓宇宙飛船的加速度保持在9.8m/s²的加速度飛行。這樣宇航員就會感覺自己站在地面一樣。

不過這種方式有最大的雞肋，那就是加速過程不能持續太長時間。畢竟維持加速運動要源源不斷地消耗燃料，這種方式並不可取。

最靠譜的方式就是利用離心力模擬重力。

其實離心力就是一種虛擬力。是相對於受力物體而言的。

當你坐在一個大圓盤上旋轉的時候，在外部的觀察者看來，你之所以可以保持平衡是由於摩擦力提供了向心力。

但是作為你自己來說，你可以感受到自己受到了摩擦力，但是為什麼自己還可以保持靜止。

於是你就會假設一個與摩擦力大小相等，方向相反的力抵消了摩擦力，這個力在你看來就是離心力。

在空間站上，我們可以依靠旋轉產生的離心力來模擬重力。

不過這就需要極大的動力系統產生旋轉。

不過目前全世界沒有一個國家可以把如此笨重的離心力產生系統發射到外太空上，因為火箭載重太低了。

如果分多次發射部件再組裝，那費用就沒有任何一個國家可以承擔的。而且空間站許多實驗就是要求在微重力環境下進行。

所以目前的國際空間站沒有任何必要做成像科幻片那樣的離心力模擬重力系統。

一是經濟效應不劃算，二是本身許多實驗就需要微重力。

但是在以後的星際旅行中，模擬重力系統一定會建造起來的。

簡單說就是成本問題，現在的火箭發射成本還比較高，而通過航天器旋轉的方式模擬重力雖然可行，但是要求航天器得有一定的體積，燃料也得比較充足。

用旋轉的方式獲得向心加速度是現代航天中的一種重要手段，不過不是用在飛船上，而是用在飛行員和宇航員的訓練上，經過長時間的適應，使宇航員能夠適應火箭發射時的加速度，那相當於在一個人身上再壓上5個以上同體重的人。再太空中由於航天器繞著地球運行，內部的人也隨著一塊運行，地球的引力成了繞地球橢圓軌道運行的「向心力」，約等於重力，於是人就失重了，這種情況下只需要給飛船加上一種旋轉運動，內部的宇航員就可以重新體驗到重力了。

用旋轉的方式獲得向心加速度，再同等情況下，旋轉速度越大向心加速度就越大，半徑越大向心加速度就越小，可是半徑如果太小，旋轉太快宇航員受不了，一次你需要較大的航天設備。道理簡單，可惜建設很麻煩。現代航天追求的是高效、廉價，都在搞可重復使用的火箭，可惜目前的火箭技術還是不夠廉價，發射成本依然是很高的，一般的小型火箭發射也得幾百萬美金吧，重型火箭的發射成本都是幾千萬美金，甚至上億美金。最大直徑5米、長100來米的國際空間站都花了近20年，耗資1600億美元。

根本原因還在於現代人類航天發射的動力還不夠，靠著高壓火焰產生的推力，容易出錯，推力也難以很快提升，如果未來具有更高效的推進設備，那建設擁有人工重力場景的航天器就會成為現實。

⑸ 唐輝明的科研項目

國家重點基礎研究發展計劃（973計劃） 重大工程災變滑坡演化與控制的基礎研究 2010-2015 編號：2011CB710600
國家自然科學基金重點項目 水庫滑坡演化進程多維診斷與穩定性研究 2013-2017 編號：41230637
國家自然科學基金 岩體脆性斷裂機制研究 5萬元 1992—1994 編號：4912035
國家自然科學基金 利用NMR研究三峽地區典型滑坡特徵與穩定性22萬元 2001—2003 編號：40072085
國家教委優秀青年教師基金 4萬元 1992—1994
原地礦部百名跨世紀人才基金 10萬元 1997—1999
中英合作項目 建築物上下協同工作的工程地質研究 30萬元 1994—1996英國帝國理工學院
中英合作項目 岩體長距離剪切實驗研究 30萬元 1994—1996英國帝國理工學院
中英合作項目 HOOP實驗的後續研究 30萬元 1990—1991英國帝國理工學院
中日合作課題 邊坡岩體改性研究 20萬元 1999—2000 日本信州大學
國家「七五」攻關子題 西安地裂縫數學模型研究 10萬元 1992—1995
水利部課題 小浪底壩區岩體工程性質研究 25萬元 1990—1993
水利部課題 小浪底水庫庫區地質災害綜合評價研究 38萬元 1990—1991
國家移民局重點課題 三峽工程庫區巴東縣黃土坡前緣斜坡穩定性與防治對策研究 65萬元 1996—1997
國家移民局重點課題 三峽工程庫區巴東縣地質災害試驗場的建立與綜合治理示範研究 80萬元 1998—2003 編號：98-06-01
國家移民局重點課題 三峽工程庫區巫山縣加筋土擋牆離心模擬實驗研究 20萬元 1998—2001 編號：98-06-06
國土資源部重點課題 三峽庫區斜坡地質模型研究 35 萬元 2001—2003
國土資源部重點課題 三峽庫區巴東組工程性質研究 95萬元 2001—2003
國土資源部地調項目 鄂西恩施地區滑坡形成機制與危險性評價 440 2006-2009
國家三建委辦公室課題 三峽工程庫區巴東縣已治理高切坡安全評估研究 280萬元 2006-2007。

⑹ 空間站為什麼不建成像科幻片里的圓形，靠離心力模擬重力

主要還是因為空間站中的實驗需要微重力的環境，而且建成圓形在經濟上也不劃算。

⑺ 空間站為什麼不建成像科幻片里的圓形，靠離心力模擬重力

樓主既然是因為科幻片的影響產生了這個疑問，那麼我們就有必要詳細考究一下環形飛船靠離心力模擬重力的這個創意是怎麼提出來的。

第一個問題：誰「發明」了用環形飛船模擬重力？

對於喜歡科幻的朋友，「亞瑟·查爾斯·克拉克」是一個再熟悉不過的名字。也就是被劉慈欣先生稱之為「只能拙劣模仿」的對象，科幻黃金時代三巨頭之一。用環形飛船旋轉模擬重力的想法，最早就出自他的小說《2001太空漫遊》。

克拉克不僅是一位優秀、高產的科幻作家，而且還是一位卓越的科學家、理論學家。不僅有著深厚的科學知識，而且對科學技術的發展、應用有著敏銳的前瞻性。在上世紀40年代，提出的現代衛星通訊理論模型，與現代通訊業的發展驚人的一致。為了向這位偉大的科學家、理論學家致敬，國際天文學聯合會還專門把地球靜止軌道命名為「克拉克軌道」。除此之外，太空電梯想法也都出自他的設想。

克拉克的作品幾乎全部是清一色的硬科幻作品，對技術細節的描述極盡詳細入微。特別是為著名導演庫布里克電影拍攝專門創作的這部《2001太空漫遊》，對航天細節的描述甚至可當作一本權威的航天教科書。其中用環形飛船旋轉產生的離心力來模擬重力的想法，幾乎可稱得上一個天才的設想。不僅深刻的影響了後世的科幻創作，甚至對航天科學研究也有很深的影響。

第二個問題：空間站為什麼不建成像科幻片里的圓形，靠離心力模擬重力？

就像樓主說的那樣，在人類今天的空間站或宇宙飛船中，宇航員上廁所是一件異常費力、復雜，甚至危險的事情，稍有不慎就有可能釀成事故。把飛船建成圓形，依靠旋轉產生離心力是解決這個問題最完美、最簡單方案。那為什麼人類不採用這樣的方案呢？

一、是成本問題： 通過飛船的旋轉，產生離心力來模擬重力，通常情況下這樣的飛船都要造的十分巨大。以人類今天化學火箭的運載能力，要建造這樣巨大的飛船，需要上千，甚至上萬次發射才可能實現，面臨天文數字的投資。

按照美國國家航空航天局在早些年的一個數據，每向國際空間站運送1磅水（一斤左右）的價格大約在9千至4萬美元之間。要送這樣一個大傢伙進入太空，可以算算到底需要多少錢？當然隨著近些年隨著航天技術的進步，成本有一定的下降。但只要人類航天仍然採用化火箭這種極端原始的方式，這個成本就不可能實現質的下降。

二、是技術問題： 這樣巨大的飛船不可能在地球上製造之後再運送到太空，因為人類沒有這樣大的火箭。人類迄今為止製造的推力最大的火箭，土星五號近地軌道的運載能力也不過120噸左右，遠遠不能滿足發射這個龐然大物的需要。但如果不在地面上製造，以零件的形式分批運到太空再進行組裝，即便人類能夠承受這樣巨額的發射成本，也沒有能力在太空進行精確焊接、組裝。

三、是需要的問題：這其實是一個根本性的問題，這樣巨型的太空站通常情況下被用於星際移民或者星際遠航的需要。但在現階段，我們的母星地球並沒有出現不可挽回的災難，人類也並不需要逃離地球。到今天為止，人類所發射的，相對太陽速度最快的航天器，旅行者1和2號的速度也不過十幾千米每秒，還不到光速的萬分之一，這還是在運用數次引力彈弓加速的情況下，所以，以今天人類的技術水平，人類也並沒有能力進行星際遠航。只在地球周邊進行探測活動，並不需要製造這樣一艘昂貴並且復雜的太空站。

第三個問題：滿足什麼樣的技術水平，人類才會製造這樣圓形的太空站？

要製造這樣一艘太空站，人類至少需要克服「運送、組裝和動力」三大技術難題。

首先運送，人類只有製造出類似太空電梯這種低成本進入太空的設備，才能將太空站的零件分批運送至太空。其次是組裝問題，人類只有具備真正意義上的太空工廠，才能在太空生產、加工、組裝、製造這樣龐大和復雜的設備。

最後是動力問題，也就是太空站採用什麼樣的動力？這樣一艘龐大的太空船，不管是旋轉還是航行無不需要消耗巨大的能量。雖然從理論上來說，即便是不使用還在研發中的核聚變技術，核裂變發電也能滿足。但在沒有空氣的太空，如何發電？使用什麼樣的燃料……仍然面臨很多的難題。從現代科學技術的發展來看，只有等離子電推技術成熟之後，能將太空站加速至光速范疇，達到的1%左右，製造這樣的太空站才具有意義。

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人類的生理結構是為了適應地球這種環境演化出來的，宇航員長期處於太空的低重力環境會對其身體機能產生不良的影響。最為顯著的就是肌肉萎縮。低重力環境還會對血液循環產生影響，使血液過多的集中於頭部。顱壓增加後會使視力受到影響，這對宇航員的工作可能是致命的。

圖：在國際太空站利用彈力繩模擬重力鍛煉，防止肌肉萎縮

為了減輕這些症狀，長期執行太空任務的宇航員會採用各種方法鍛煉肌肉，防止肌肉流逝。但這些方法作用有限，宇航員返回地球後，任然需要他人攙扶，數周時間後才能恢復行走能力。

有沒有方法製造人工重力呢？

當然有辦法，讓飛船旋轉起來，製造出與地球重力加速度差不多的加速度，就可以模擬出重力。

如果旋轉半徑太小，這就需要更快的旋轉速度，這會使因為慣性產生的科里奧利力增加。科里奧利力太大會使身處其間的宇航員感到頭暈目眩。所以，產生三分之一地球重力加速度的旋轉器半徑需要至少幾十米。

圖：人造重力宇航站

實際上，這樣的空間站我們人類已經可以製造出來了。但是，目前還沒有這個必要。原因如下：

其一：這樣龐大的空間站需要非常多的資金投入，裝配難度也非常大；

其二：人類之所以製造空間站，就是為了利用太空中低重力環境來進行一些地球上無法實現的實驗工作。

當然，當人類需要進行長達數月甚至數年的宇航任務時（登陸火星等），就需要可以製造人工重力的宇航器了。

圖：太空殖民用的宇航器想像圖

圖：《流浪地球》里的領航者空間站

人類的生理結構是為了適應地球這種環境演化出來的，宇航員長期處於太空的低重力環境會對其身體機能產生不良的影響。最為顯著的就是肌肉萎縮。低重力環境還會對血液循環產生影響，使血液過多的集中於頭部。顱壓增加後會使視力受到影響，這對宇航員的工作可能是致命的。

圖：在國際太空站利用彈力繩模擬重力鍛煉，防止肌肉萎縮

為了減輕這些症狀，長期執行太空任務的宇航員會採用各種方法鍛煉肌肉，防止肌肉流逝。但這些方法作用有限，宇航員返回地球後，任然需要他人攙扶，數周時間後才能恢復行走能力。

有沒有方法製造人工重力呢？

當然有辦法，讓飛船旋轉起來，製造出與地球重力加速度差不多的加速度，就可以模擬出重力。

如果旋轉半徑太小，這就需要更快的旋轉速度，這會使因為慣性產生的科里奧利力增加。科里奧利力太大會使身處其間的宇航員感到頭暈目眩。所以，產生三分之一地球重力加速度的旋轉器半徑需要至少幾十米。

圖：人造重力宇航站

實際上，這樣的空間站我們人類已經可以製造出來了。但是，目前還沒有這個必要。原因如下：

其一：這樣龐大的空間站需要非常多的資金投入，裝配難度也非常大；

其二：人類之所以製造空間站，就是為了利用太空中低重力環境來進行一些地球上無法實現的實驗工作。

當然，當人類需要進行長達數月甚至數年的宇航任務時（登陸火星等），就需要可以製造人工重力的宇航器了。

⑻ 旋轉離心力真能用來在太空飛船上模擬重力環境嗎

沒問題，可以的。
當然飛船要製造得足夠大，就是旋轉半徑要足夠大，旋轉時，離心力使飛船內部產生出基本一致的人造重力環境。如果飛船太小，雖然也能產生出人造重力環境，但由於旋轉半徑太小，頭部和腳下的離心力不相等，人會覺得比較難過。
像現在的國際空間站，已經是目前能製造的最大型的空間站了，但與用旋轉的方法產生出人造重力環境所要求的大小，還是太小了。

⑼ 科幻電影太空空間站的人造重力可以實現嗎理論上如何實現

在太空中，通過旋轉航天器或空間站來創造「人造重力」是可行的。當空間站旋轉時，離心力會把人向外拉，這個過程可以用來模擬重力。但是它不會完全相同。

因為更大的科里奧利力（對旋轉體系中進行直線運動的質點，由於慣性，相對於旋轉體系產生的直線運動的偏移的一種描述。科里奧利力來自於物體運動所具有的慣性。）同時也會出現，所以這時軌跡會落入曲線而非直線。

在空間站製造人造重力可能的方法是使用旋轉系統（如旋轉圓筒，圓環或球體）。 從技術上來講，旋轉能夠產生與重力相同的效果，因為它產生的離心力一定程度上與重力很相似。而通過調整空間站的某些參數（例如半徑和旋轉速率），就可以在外牆上創建一個等同於重力的力。

齊奧爾科夫斯基100多年前提出

其實製造人工重力的方法早就有了，早在100多年前，被人們譽為航天之父的齊奧爾科夫斯基就提出，我們可以利用物體旋轉所產生的「離心力」來模擬重力。需要注意的是，「離心力」為了方便描述非慣性參考系而引入的一種虛擬力，其本質是物體慣性的體現。

⑽ 超速離心機的離心原理

當含有細小顆粒的懸浮液靜置不動時，由於重力場的作用使得懸浮的顆粒逐漸下沉。粒子越重，下沉越快，反之密度比液體小的粒子就會上浮。微粒在重力場下移動的速度與微粒的大小、形態和密度有關，並且又與重力場的強度及液體的粘度有關。像紅血球大小的顆粒，直徑為數微米，就可以在通常重力作用下觀察到它們的沉降過程。
此外，物質在介質中沉降時還伴隨有擴散現象。擴散是無條件的絕對的。擴散與物質的質量成反比，顆粒越小擴散越嚴重。而沉降是相對的，有條件的，要受到外力才能運動。沉降與物體重量成正比，顆粒越大沉降越快。對小於幾微米的微粒如病毒或蛋白質等，它們在溶液中成膠體或半膠體狀態，僅僅利用重力是不可能觀察到沉降過程的。因為顆粒越小沉降越慢，而擴散現象則越嚴重。所以需要利用離心機產生強大的離心力，才能迫使這些微粒克服擴散產生沉降運動。
離心就是利用離心機轉子高速旋轉產生的強大的離心力，加快液體中顆粒的沉降速度，把樣品中不同沉降系數和浮力密度的物質分離開。離心力(F)的大小取決於離心轉頭的角速度(ω，r/min)和物質顆粒距離心軸的距離(r，cm)。它們的關系是：F=ω2R
為方便起見，F常用相對離心力也就是地心引力的倍數表示。即把F值除以重力加速度g (約等於9.8m/s2.)得到離心力是重力的多少倍，稱作多少個g。例如離心機轉頭平均半徑是6cm，當轉速是60 000r/min時，離心力是240 000×g，表示此時作用在被離心物質上的離心力是日常地心引力的24萬倍。
因此，轉速r/min和離心力g值之間並不是成正比關系，還和半徑有關。同樣的轉速，半徑大一倍，離心力(g值)也大一倍。轉速(r/min)和離心力(g值)之間的關系可用下式換算：
RCF=F離心力/F重力=mω2r/mg= ω2r/g = (2πr/r×rpm)2r/g（注意單位統一換算為標准單位）
式中：r為半徑(cm)，g為離心力(g值)