楼主既然是因为科幻片的影响产生了这个疑问,那么我们就有必要详细考究一下环形飞船靠离心力模拟重力的这个创意是怎么提出来的。
第一个问题:谁“发明”了用环形飞船模拟重力?
人类的生理结构是为了适应地球这种环境演化出来的,宇航员长期处于太空的低重力环境会对其身体机能产生不良的影响。最为显著的就是肌肉萎缩。低重力环境还会对血液循环产生影响,使血液过多的集中于头部。颅压增加后会使视力受到影响,这对宇航员的工作可能是致命的。
图:在国际太空站利用弹力绳模拟重力锻炼,防止肌肉萎缩
为了减轻这些症状,长期执行太空任务的宇航员会采用各种方法锻炼肌肉,防止肌肉流逝。但这些方法作用有限,宇航员返回地球后,任然需要他人搀扶,数周时间后才能恢复行走能力。
有没有方法制造人工重力呢?
当然有办法,让飞船旋转起来,制造出与地球重力加速度差不多的加速度,就可以模拟出重力。
如果旋转半径太小,这就需要更快的旋转速度,这会使因为惯性产生的科里奥利力增加。科里奥利力太大会使身处其间的宇航员感到头晕目眩。所以,产生三分之一地球重力加速度的旋转器半径需要至少几十米。
图:人造重力宇航站
实际上,这样的空间站我们人类已经可以制造出来了。但是,目前还没有这个必要。原因如下:
其一:这样庞大的空间站需要非常多的资金投入,装配难度也非常大;
其二:人类之所以制造空间站,就是为了利用太空中低重力环境来进行一些地球上无法实现的实验工作。
当然,当人类需要进行长达数月甚至数年的宇航任务时(登陆火星等),就需要可以制造人工重力的宇航器了。
图:太空殖民用的宇航器想象图
图:《流浪地球》里的领航者空间站