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雖然太空中的失重是一種非常奇妙的體驗，但是如果人類長時間地呆在失重的環境裡，身體就會出現各式各樣的問題，例如肌肉萎縮、骨密度下降等等，所以人類想要真正地進入星辰大海，就必須要有人工重力技術才可以。

如何製造人工重力？

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，

如上圖所示，當我們用繩子牽引著一個水桶圍繞著自己以一定的速度旋轉時，水桶裡的水是不會灑出來的，而之所以會出現這樣的現象，就是因為水桶裡的水受到了“離心力”的作用。

同樣的道理，如果我們把太空中的空間站做成環形，並讓它旋轉起來，那麼身處其中的人類也會感受到“離心力”將自己“推”向空間站的外壁，而人類通常都是將自己當作參考系（即預設自己是靜止的），在這種情況下，人類就可以穩穩地站在空間站的外壁上，就像感受到重力一樣。

從理論上來講，用“離心力”來模擬重力是完全行得通的，在一些科幻作品中也出現過這種空間站。然而在現實世界中，儘管人類也擁有空間站，卻都沒有采用這種設計，這是什麼原因呢？

為什麼空間站沒有使用人工重力？

空間站想要透過旋轉在太空中完美地模擬地球表面的重力（即標準重力），就必須使“離心力”與之相等，重力可用公式F=mg來描述，“離心力”可用公式F=mrω^2來描述，其中m代表物體的質量，g代表地球表面的重力加速度（9。8m/s^2），r代表旋轉半徑，ω代表角速度。

角速度又可用公式ω=2π/t來描述，其中t代表旋轉系統轉一圈所需要的時間（單位為秒），經過簡單地推導，我們可以得出這樣一個公式：根號下（9。8/r）=2π/t，這可以幫助我們描述當空間站產生的人工重力與地球表面重力相等時，其旋轉半徑與旋轉速度之間的關係。

例如當r等於10米的時候，t就等於6。35秒，也就是說，我們只需要建造一個旋轉半徑為10米的空間站，並讓它每6。35秒旋轉一圈，就可以產生標準重力的效果。但真有這麼簡單嗎？答案是否定的。

首先就是人工重力的梯度問題，由於“離心力”的大小與旋轉半徑是正比例關係，而人類是有身高的，因此旋轉半徑越小，人類的頭部和腳所受到的人工重力的差距就會越明顯。除此之外，“科里奧利力”對人類的影響也不可小覷。

如上圖所示，由於慣性，在旋轉體系中進行直線運動的物體會具有沿著原有運動方向繼續運動的趨勢，但旋轉體系本身又在旋轉，所以如果旋轉體系的視角去觀察，就會發現該物體並沒有走直線，就好像這個物體受到了某種力的作用一樣。

這種力就被稱為“科里奧利力”，需要指出的是，

這就意味著，一個旋轉半徑過小，或者旋轉速度過快的空間站是不適合人類的，如果人類身處這種空間站裡，輕則會出現眩暈、噁心以及方向識別障礙，重則直接昏迷。所以我們必須建造一個旋轉半徑足夠大的空間站，並將其旋轉速度限制在人類可以接受的範圍內，具體是多少呢？

相關研究表明，當旋轉速度低於30秒/圈時，“科里奧利力”對人類的影響就可以忽略不計，根據前面的公式可以計算出，在這種情況下，旋轉半徑需要達到大約224米才可以產生與標準重力相當的人工重力。

從技術的角度來看，這種使用人工重力的空間站是可以製造出來的，在過去的日子裡，科學家也曾經嘗試過設計使用人工重力的空間站，但最終都放棄了，為什麼呢？原因就是資金預算太過巨大。

（圖為1962年時NASA提出的旋轉空間站概念圖）

以人類目前的科技水平，要將質量為1公斤的物體發射到太空中去，至少需要4600美元的發射成本，而一個半徑224米的巨型空間站，其質量少說也有2萬噸，所以我們要將這個空間站發射到太空中，就至少需要花費920億美元。

而一個如此巨大的空間站，其研發、製造以及後期維護的成本也必定會非常高，估計再怎麼也需要上千億美元。很明顯，這是一個令人無法接受的數字，而這也就是現在的空間站沒有使用人工重力的原因。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家

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