微重力

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术语微g环境(也称为μg,通常称为术语微重力)或多或少与术语失重和零g同义,但强调g力永远不会完全为零——只是非常小(在国际例如,空间站(ISS)的小重力来自潮汐效应、来自地球以外物体(如宇航员、航天器和太阳)的重力、空气阻力和宇航员运动,这些运动为空间提供动量车站)。微重力符号μg被用在航天飞机STS-87和STS-107航班的徽章上,因为这些航班致力于低地球轨道上的微重力研究。 最广为人知的微...

微重力

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术语微 g 环境(也称为 μg,通常称为术语微重力)或多或少与术语失重和零 g 同义,但强调 g 力永远不会完全为零——只是非常小(在国际 例如,空间站 (ISS) 的小重力来自潮汐效应、来自地球以外物体(如宇航员、航天器和太阳)的重力、空气阻力和宇航员运动,这些运动为空间提供动量 车站)。 微重力符号 μg 被用在航天飞机 STS-87 和 STS-107 航班的徽章上,因为这些航班致力于低地球轨道上的微重力研究。

最广为人知的微重力环境可以在国际空间站上找到,它位于海拔约 400 公里的近地轨道上,每天绕地球旋转约 15 次,被认为是自由落体。

自由落体的影响还可以在地球上创造短期微重力环境。 这是通过使用落管、抛物线飞行和随机定位机 (RPM) 来实现的。

失重

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静止的微重力环境需要足够远地进入深空,以便通过衰减将重力的影响降低到几乎为零。 这在概念上很简单,但需要行进很远的距离,因此非常不切实际。 例如,要将地球的引力降低一百万倍,就需要距离地球 600 万公里,但要将太阳的引力降低到这个数量,就必须在 37亿公里的距离。 这并非不可能,但迄今为止只有四个星际探测器实现了:(航海者计划的航海者一号和航海者二号,先驱者计划的先驱者十号和十一号。)以光速大约需要三个和 半小时到达这个微重力环境(重力加速度是地球表面加速度的百万分之一的空间区域)。 然而,要将重力降低到地球表面重力的千分之一,只需要距离 200,000 公里。

在距离地球相对较近的地方(小于 3000 公里),重力只会略微降低。 当物体围绕地球等物体运行时,重力仍然将物体吸引向地球,并且物体以几乎 1g 的速度向下加速。 因为物体通常以如此巨大的速度相对于表面横向移动,所以物体不会因为地球的曲率而失去高度。 从绕轨道运行的观察者看来,太空中的其他近距离物体似乎在漂浮,因为所有物体都以相同的速度被拉向地球,但随着地球表面向下方下降而向前移动。 所有这些物体都处于自由落体状态,而不是零重力状态。

比较其中一些位置的重力势能。

自由落体

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当物体处于重力场中而没有其他力作用于其上时,就会发生自由落体。 尽管重力遍及所有空间,但在自由落体中体验零重力是可能的。 也就是说,自由落体中的物体会加速。 在随物体移动的参考系或坐标系中,重力将为零。 这并不意味着力不知何故被关闭或重力消失,只是当在加速参考系中观察时力为零。 从不随物体移动的观察者的角度来看(即在惯性参考系中),重力与往常完全相同。

一个典型的例子是缆绳被切断的电梯轿厢,它以每秒 9.8 米的速度向地球坠落。 在这种情况下,重力大部分但不是全部减弱了; 电梯里的任何人都会体验到没有通常的引力,但是力并不完全为零。 由于重力是指向地球中心的力,两个水平距离的球会被拉向略微不同的方向,并且随着电梯下降而靠得更近。 此外,如果它们在垂直方向上相距一定距离,则下方的重力会比上方的重力更大,因为重力会根据平方反比定律减小。 这两个二阶效应是微重力的例子。

微重力

轨道

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轨道运动是自由落体的一种形式。 由于多种影响,在轨物体并非完全失重:

  • 取决于航天器中相对位置的影响:
    • 由于重力随着距离的增加而减小,非零尺寸的物体将受到潮汐力的影响,或者在距离地球最近和最远的物体两端之间产生差异拉力。 (这种效应的一个极端版本是面条化。)在航天器中我

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  1. 微重力
  2. 失重
  3. 自由落体
  4. 轨道

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