在地球上模拟太空的零重力环境,困扰了科学家很多年,从来没有圆满解决。
比较常用的办法有以下几种:一是配置特殊密度的溶液,让宇航员穿上宇航服以后,在溶液中受到与重力相当的浮力,得到一个无重力环境;还有一种方法就是在水里模拟,利用水的浮力抵消一部分重力——在水中活动确实有在太空里飘行的感觉,但效果的真实性很差。
此外,制造风洞也是一个方法,让较大气流向上吹,使人的重力与风向上的吹动力平衡,从而使人感到失去了重力。
相比之下,最有效的方法是通过飞机的自由落体实现“零重力“状态。
俄罗斯加加林航天训练中心的训练方法是,飞机把宇航员带到10000 米高空,突然俯冲,以获得短暂的失重效果来进行训练。
美国宇航局也一样,他们借助政府或私人提供的飞行器进行零重力飞行训练。
“零重力”公司(Zero GravityCorporation)是唯一一个被美国联邦航空局批准的,为美国宇航局(NASA)提供零重力实验和飞行训练的公司,两者在今年1月正式签署了合作协议,NASA可以在“零重力”公司提供的飞行器上进行宇航员的培训,以及航空学、流体学、燃烧、物质科学和生物科学的实验。
“零重力”创办于1993 年,是一家提供私人太空娱乐及旅游的公司,总部位于美国赌城拉斯维加斯,创办者是艾克斯奖(X Prize)主席彼得·戴尔蒙迪斯(Peter H. Diamandis)。
艾克斯奖为突破当今世界面临的一些顶尖难题而设,在航空领域尤为著名。
“零重力”曾免费为物理学家斯蒂芬·霍金策划了一起成功的“零重力”飞行。
让人们体验到零重力的“秘密武器”是一架由波音727-200 改造而成的“重力一号”(G-force One),它为很多好莱坞大片出过力,解决过《阿波罗13号》、《黑客帝国2·重装上阵》和《黑客帝国3·矩阵革命》等大片中漂浮场景的拍摄。
“重力一号”和一般的客机不一样。
这架飞机内拆去了部分坐椅,机舱后半部分是“座位区”,在一般飞行时供乘客们做准备,而前半部分是空地,在机舱壁上安装了特殊软垫等装置后就成了“漂浮区”,乘客们就在这里体验“零重力”。
“重力一号”通过一种抛物线飞行—即由机师控制的特定飞升和俯冲来创造短暂的失重:飞机起飞后到达离地面7320 米高度时,以45 度仰角向上“爬升”,到约一万米的高度之后,以最大30 度的俯角高速俯冲,这时游客如同飞人般在机舱内轻飘飘地飞行,直到飞回7320 米的高度,“重力一号”就完成了一个抛物线飞行。
整个过程将持续一分钟,每次飞行将重复十五次。
不知道你看过最新一季的《旅途的花样》没有,有一集讲的就是花样团的三人组来到了俄罗斯加加林航天员训练中心,体验零重力飞行。
这种飞行有个专业术语叫“抛物线失重飞行”,执行失重飞行的飞机叫做失重飞机。
抛物线失重飞行是目前各国训练宇航员在零重力(失重)情况下的反应和活动能力最常规的手段。
先上这集的视频地址:http://www.iqiyi.com/v_19rr7xaodg.html要知道,在地球表面若要体验完全失重的感觉,唯一的办法就是让自己自由落体,当你处于自由下落的状态的时候,你脚底下的地板对你的支持力就为0,也就是说你处在了完全失重的状态。
而抛物线失重飞行利用的就是这个原理,简单地讲就是让飞机短时间内处于自由落体状态,这样飞机内的人和物就处在了完全失重状态。
失重飞机由普通飞机改装而成,去掉了机身中段的座椅,作为载荷舱,在机身前后段留下了部分座椅,供实验人员于起飞与降落阶段使用。
载荷舱内没有舷窗,墙壁,地板,天花板都铺上了厚厚的海绵,防止失重环境下漂浮造成的碰伤。
上图为失重飞机内景抛物线失重飞行开始时,飞机先在6000米空中巡航,然后飞行员操纵驾驶杆和油门杆使飞机以810km/h的巡航速度开始45°角拉升,此时飞机加速上升,机舱内重力状态约为2G。
大约20秒后,飞行员关闭飞机油门,飞机开始进入无动力飞行状态,此时飞机会由于惯性继续上升,这时便是开始产生失重感觉的时刻。
飞机在到达最高点大约8500米后以390km/h的速度转为俯冲,俯冲阶段则在飞机达到45度俯冲角之后结束,此时失重感觉消失。
飞行员会拉起机头进入平飞阶段准备下一次抛物线飞行。
此时飞机再次进入一个超重阶段,直至飞机完全平飞。
由于在地面上看,飞机在一个循环失重飞行中,飞行轨迹呈抛物线,因此失重飞行也叫做抛物线飞行。
其飞行轨迹和重力状态如下图:下面这两张是由空客A300改造而成的失重飞机ZERO-G在抛物线失重飞行时的空对空航拍画面:45°拉升45°俯冲失重体验以前是针对宇航员训练的科目,不对公众开放,不过目前已经开始有专业机构推出了针对游客的失重体验服务,比如法国的NoveSpace公司就是这样一个提供失重服务的机构,2012年该公司面向公众提供失重体验飞行,每次飞行中有13次22秒的零重力飞行时间,单人票价6000欧元,不过即使如此也是人满为患。
俄罗斯VEGITEL公司作为加加林航天员科研试验训练中心的唯一正式旅游经营商,目前也对外提供乘坐伊尔-76MDK飞机的商业失重飞行体验旅游,也正因为如此,我们才能看到《旅途的花样》中,娱乐明星参与失重体验的活动。



