科幻片中的太空飛船是怎麼製造出人工重力的?

2021-01-13 星辰大海路上的種花家

似乎這和科幻片中設定的背景有關，也與導演的科學嚴謹性有關，科幻片中的人工重力製造方式不外乎三種，一種是莫名其妙就有的重力，另一種是旋轉離心力來產生重力的，還有一種是利用加速度產生重力的，只有這三種，我們下面一一來介紹下！

相信不用介紹就知道這是經典的《星際迷航》裡的劇照，而這個是與本劇的時代背景有關的，儘管星際迷航中沒有交代重力產生的原理，但據介紹人類在2063年就實現了曲速引擎，無論是從理論上還是操作上都對空間有了很深的理解，而重力的本質就是空間，如果能從這個源頭上解決重力的來源，那麼無論是什麼結構，只要有這種控制空間的技術，那重力不需要離心力或者加速度等方式模擬是完全沒有問題的！

《火星救援》中的赫爾姆斯號，這個是離心力產生重力的典型代表！從科學邏輯上來說是比較嚴謹的，但根據其比例直徑與旋轉速度，是無法產生足夠重力的，或者如果要產生足夠重力的話旋轉速度將要超過人類感覺舒適的2-3圈/分，因此從理論上來看仍然有所欠缺，但能做到如此邏輯已經讓糊弄大媽混日子的國內電影界已經汗顏不已！！

還有《阿凡達》，這個旋轉的就是值班乘員艙，工作時模擬的重力環境下工作還是非常舒適的，而冬眠艙則處在失重狀態！

當然在冬眠狀態下水還會在意是否失重呢.....

最後一種則是加速型，假如以0.2G加速度一直加速，那麼重力方向就與前進相反的方向，然後加速到飛船的極速之後，將這個乘員艙反一個面再減速，然後不斷持續這個過程就有加速度所產生的重力了！但這種方式極度消耗燃料，只有在沒有燃料消耗焦慮感的旅程中可以如此實施.....

儘管說了那麼多模擬重力的可能，但很多人依然認為在失重的狀態下飛來飛去很酷，但卻不知道在失重狀態下對人體的損傷非常大.....那麼我們現在能人工製造重力嗎？距離我們最接近的是離心力模擬的重力，但即使如此在人類未來的空間計劃中仍然沒有計劃實施，因為以我們人類這點微末道行實在是不足掛齒，我們的火箭無法將如此笨重的結構送上太空，或者成本遠遠不夠，因此在未來相當的時間內，太空人們仍然還要在失重的狀態下苦苦捱日子....!!

相關焦點

  • 人工重力——從科幻到現實
    其實第一種的正確名稱應為「魔法」重力，及以星球大戰，星際迷航，宇宙戰艦大和號等為代表的，帶有濃重玄幻色彩的人工重力。仔細看就會發現，上述三個作品中從未解釋過飛船內部的1G重力具體是如何產生的。為了讓宇宙飛船能參考現代船隻設計，太空歌劇類作品總設定人類在未來掌握了一種在飛船底部直接人造重力的科技。
  • 太空失重給太空人帶來不好的影響,人造重力飛船可以實現嗎?
    冷戰過後，太空探索放緩，最近些年，似乎又重拾了之前的熱情，當然也是源於競爭，美國打算重新登月，並首次登陸火星。我們可以設想，未來人類會駕駛著飛船途徑比鄰星，看看距離地球4光年的比鄰星b上到底有沒有生命，就像現在看到的電影《星際迷航》一樣，駕駛那樣的星艦。
  • 太空時代即將來臨,如果人類長期駐留太空,如何生成人工重力
    相信當人類的腳步踏上火星土地的時刻，人類真正的太空時代即將開啟。不過隨著太空時代的來臨，肯定會有相當數量的人類長期駐留在太空，從事各種各樣的工作，而他們也將面臨長期失重帶來的健康問題。而通過諸多的太空類科幻作品，很多人可能都對人工重力這個概念有過一定的了解。那麼在未來，我們到底能通過何種方式在長期駐留太空的飛船、空間站甚至太空殖民地上來產生人工重力呢？
  • 為什麼科幻片裡的飛船都自模擬地球重力?
    目前的航天生物實驗已經證明，太空微重力環境對人體有傷害，而靠自然的演化人類適應太空環境的可能微乎其微，因為畢竟迄今也只有1000次的太空人進入太空。迄今人類在太空中進行了大量的生物實驗，兩棲類和魚類等生物的生殖受到的影響還比較小，而迄今為止人類還尚未實現哺乳動物在太空的繁殖試驗，哪怕是哺乳動物的受精卵在太空中也不能正常發育；②遺傳；宇宙輻射的另一個作用是改變生物的基因，前邊也說了宇宙輻射是促進生物演化的一個因素，但在太空中輻射太強，會對生物基因有較強的改變作用。
  • 為什麼我們需要人工重力來執行長期的太空任務？
    當飛船加速上升或在大氣中減速，會產生額外的重力，但在時間最長的太空飛行期間，重力的影響被抵消，飛船會進入失重狀態。　　在科幻作品中，這種人工重力的兩個例子分別是2015年的電影《火星救援》（The Martian）和1968年的史詩電影《2001太空漫遊》（2001： A Space Odyssey）。
  • 現在的國際空間站為啥沒像科幻影視中那樣設置人工重力系統?
    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。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。
  • 為什麼太空中沒有人造重力?那要如何才能產生人造重力?
    【博科園-科學科普】如果把一個人放在太空中，遠離地球表面的重力束縛，那麼他將體驗失重的狀態。儘管宇宙中的所有物質都在引力作用下「拉」著它們，同樣也會拉著飛船，所以人會漂浮著。在外層空間，即使宇宙中的所有質量都像正常一樣被吸引，在地球上沒有「向上」或「向下」，因為宇宙飛船和船上的每個人都以同樣的速度加速。
  • 帶著重力上太空
    如果能夠通過技術手段在太空製造出人工重力，就可以徹底解決上述問題。有了人工重力，那些細小顆粒就能自動落到「地面」，航天員不必花時間去清理。此外，吃飯、喝水、如廁、睡覺等方面的不便，也可以迎刃而解。旋轉模擬重力只要是牛頓力學範疇內的航天技術，都繞不過齊奧爾科夫斯基他老人家。
  • 前沿洞察丨3D列印出奇蹟,太空中也能製造器官
    本期前沿洞察為大家帶來這些新鮮技術：可以在太空中製造器官的細胞培養系統；能挖隧道，可軍用的軟體機器人；人造肌肉和象鼻一樣靈活的柔性機器人...... 一起來看看吧： 能在太空中製造器官的系統 3D 列印人體器官的最佳地點其實是在太空。2019 年，科學家為國際空間站開發了一臺「3D 生物製造設備」（3D BioFabrication Facility，簡稱 BFF）。
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  • 科學家研究在太空中製造「人造重力!」
    科學家認為太空生活會對人類身體機能產生不利影響，雖然返回地球的太空人竭盡全力對著攝像機微笑，但是他們一般都不能自主站立起來。
  • 旋轉產生的人工重力,你想體驗嗎?
    ▲在諸如此類的旋轉遊樂設施（圖中大約是1950年）中，你能體驗到人工製造的重力幾十年來，科幻小說作家們一直在設想某種旋轉的宇宙飛船當飛船加速上升或在大氣中減速，會產生額外的重力，但在時間最長的太空飛行期間，重力的影響被抵消，飛船會進入失重狀態。在科幻作品中，這種人工重力的兩個例子分別是2015年的電影《火星救援》和1968年的史詩電影《2001太空漫遊》。前者的特色是一艘名為「赫爾墨斯」號的星際飛船，它有一個巨大的旋輪結構，可以在地球和火星之間的航程中不停旋轉。
  • 人類可以在太空中製造重力嗎?
    有沒有可能在太空中創造出重力來？如果可以，應該怎麼做？如果不能，又是因為我們欠缺了什麼呢？在太空中，通過旋轉太空飛行器或空間站來創造「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。
  • 如果人類製造了反重力技術,世界會怎樣?科學家給出答案
    如果我們能夠製造反重力會如何？據NASA表示，重力是一個行星或其它天體將物體向其重心吸引的力。反重力，顧名思義，它是一種假定的，能夠抵消重力影響的方法。儘管很多科學家都說，反重力是不可能做到的，但我們並沒有因此嘗試停止嘗試。但如果我們想要弄懂它是怎麼一回事，我們就不得不深入探索宇宙中的一個更加神秘的部分：反物質。
  • 科技前沿 | 人類製造了反重力技術,科學家給出答案
    要理解反物質是什麼，以及它與反重力有什麼關係，我們需要回溯到宇宙大爆炸時代，宇宙大爆炸發生的時候，產生了物質和反物質。但反重力技術可能會在我們把目光放在進一步探索太空時，發揮出最大的作用。太空旅行可能會變得更加安全，需要花費的錢也遠比之前少。我們的飛船不需要火箭燃料的推動就可以發射出大氣層。因為我們可以使飛船免受重力的影響。反重力技術不僅能夠讓我們去往太空，而且還能讓我們在太空中找到除地球之外的第二個家園，我們不再需要擔心行星上的引力太大，而不適合人類定居。
  • 西媒:科學家研製出仿造重力裝置 向人工重力邁進一步
    參考消息網7月4日報導西媒稱，科學家研製出一個將能在宇宙飛船和空間站中仿造重力的樣品裝置，這將幫助太空人保持健康。據埃菲社7月2日報導，美國科羅拉多大學博爾德分校的實驗室向著在科幻電影中才能看到的人工重力又邁進了一步。這裡的研究人員希望在不久的將來，使在宇宙飛船和空間站中製造人工重力成為現實。該校2日發表聲明表示，由研究員託林·克拉克領導的研究團隊研製出一個將能在宇宙飛船和空間站中仿造重力的樣品裝置，這將幫助太空人保持健康。
  • 如果太空製造有邊界,那只能是想像力
    這不僅是商業航天新時代的「開幕秀」，也意味著更多人距離「上天」探索太空更進一步。隨著人類探索深空的腳步加快，如何將太空獨特的環境為我所用，成了科學家們關注的焦點，「太空製造」就是其一。此前有報導稱，月球土壤可作為材料3D列印出火箭零部件。
  • 如果人類製造了反重力技術,世界會怎樣?科學家:簡直太科幻了!
    據NASA表示，重力是一個行星或其它天體將物體向其重心吸引的力。反重力，顧名思義，它是一種假定的，能夠抵消重力影響的方法。儘管很多科學家都說，反重力是不可能做到的，但我們並沒有因此嘗試停止嘗試。但如果我們想要弄懂它是怎麼一回事，我們就不得不深入探索宇宙中的一個更加神秘的部分：反物質。
  • 這些太空科幻片，怎麼這麼讓人上癮？
    飛向太空，還是沉入地心？人的想像力極限究竟在哪？空中遊弋的飛機、大海中劈波斬浪的輪船、虛擬的網際網路世界.....許多的科幻電影飽含著人類對於太空的執著，宇宙很大，在這些作品中，人類早已不願局限於太陽系一隅，透過幻想，以現實世界的語境，展現宇宙的奇妙以及對科技的哲思。
  • 太空人劉洋在全透明的太空,怎麼保護女性「隱私」,看完長見識
    太空人劉洋在全透明的太空，怎麼保護女性「隱私」，看完長見識咱們中國的航天事業發展迅猛，就在很多的國家為載人航天技術發愁的時候，這在我們國家早已經成為了歷史。我們在看美國科幻片的時候都會發現，影片中美國太空人們所乘坐的飛船極其龐大，一艘太空船中通常會有幾十個房間，有健身房，有咖啡廳。當然了，這樣的場景只會在科幻電影中出現。在真實的航天飛行中，太空人們所處的空間是非常狹小的，每個人的活動區域都受到限制。那麼當女航天員劉洋與男航天員們一起飛入太空時，太空人劉洋在全透明的太空，怎麼保護女性「隱私」，看完長見識！