人工重力：旧思维的新诠释
在世界各地的实验室中，利用人工重力进行长时间的空间任务正重新得到认真的研究。这里展示的是麻省理工学院人车实验室的实验工作。（图片来源:麻省理工学院人车实验室）
在往返遥远火星的长途跋涉中，让宇航员保持最佳状态可能需要便携式重力。长期的太空旅行者需要对抗肌肉萎缩、骨质流失、心血管失调和平衡失调等衰弱效应——人类在微重力环境下的反应。
几十年来，人工重力研究一直是一个时断时续的命题。但在过去几年里，在NASA的新月、火星和其他探索任务的推动下，人工重力研究现在正在发展，这一次有了一个新的转机。
“这个想法的时代已经一遍又一遍地到来”，位于马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院(MIT)阿波罗航天计划教授劳伦斯·杨解释道。
杨也是一名健康科学和技术教授，长期以来一直在研究人工重力可能发挥的作用，以防止人类在星际空间中旅行时变弱。
“自从我在20世纪60年代开始研究这个问题以来，我认为大家正在认真对待。我们拥有大量优秀的开发者……以及华盛顿特区的支持。”
在过去，随着太空生命科学家开始意识到宇航员的健康问题，NASA开始寻找快速、个性化的解决方案。活动平板车、飞行中的锻炼、药物——所有这些和其他疗法都是为了一次治疗一个身体系统。
与此同时，俄罗斯专家研究了他们在地球轨道上待的时间长得多的宇航员，他们指出，他们遇到的医疗问题不容易解决。
杨说，从年到年的航天飞机/和平号项目开始，寻找“通用解决方案”的工作开始向优先级上升。
过去，有一个问题一直让人工重力倡导者感到不满，那就是设想一个巨大的旋转航天器，让它的居民处于与地球一样的单重力状态。而像《太空漫游》这样的电影则有助于将这种“太空神童”的形象植入太空心灵。
近年来，一种想法开始浮现，即航天器内的短半径离心分离机可能更有吸引力。“你开始锻炼。你的重力加速度耐受性会持续一段时间，每天或一周几次，这听起来对工程师很有吸引力。”，杨说道。
然而，在采取这一办法时，仍有一些问题需要考虑。
在位于德克萨斯州休斯顿的国家空间生物医学研究所(NSBRI)的支持下，杨和麻省理工学院的同事托马斯·贾尔肖(ThomasJarchow)等人得以深入研究个人短半径离心和潜在的副作用，比如晕动病，每秒度旋转时头部运动引起的认知和运动功能干扰。
此外，还需要研究来评估短半径离心训练是否对骨骼、肌肉和体内液体产生必要的影响，以帮助抑制空间失调。
考虑到开始讨论一个严肃的、长达三年的人类到火星的努力已经变得合情合理，杨说，突然之间，NASA和许多大学研究人员面临着与人工重力相关的关键问题，需要尽快找到答案。
国际人工重力工程
位于加尔维斯顿的德克萨斯大学医学分部(UTMB)正在准备一项人工重力研究的重大项目，由美国宇航局位于德克萨斯州休斯顿的约翰逊航天中心监督。
从明年开始，在UTMB，一群人将参与重现失重效应的卧床休息研究，其中一半人也每天在离心机上旋转一次。
总部位于加州埃尔塞贡多的威尔实验室(WyleLaboratories)为美国宇航局(NASA)建造了这种新型离心机，用于研究人工重力对人体的影响，以应对长期微重力对人体的负面影响。那台新造的离心机是最近在UTMB安装的。“这是一个非常漂亮的设备，”杨说。
杨是这项工作的联合研究员，他与美国宇航局约翰逊航天中心人类适应与对策办公室的首席科学家威廉·帕洛斯基合作。
这项由NASA资助的研究分为两个阶段。第一阶段是使用短半径离心机，其半径为10英尺(3米)，以支持美国宇航局的人工重力飞行员研究。杨补充说，第二阶段将包括对离心机设计的重大改进，为涉及德国和俄罗斯的跨国人工重力项目提供支持。
在这项人工重力项目的试点研究中，受试者被放置在六度仰卧的床上，以模拟微重力对人体的影响。然后，测试对象被放置在短半径离心机中，并在其脚下承受2.5G的重力，以模拟重力环境。
“在我看来，”杨总结道，“所有这些研究的目的不是为了展示如何利用人工重力。而是要确定人工重力是否是一个可接受的解决方案。”
老鼠和微重力
在太空进行人工重力实验是最理想的，特别是在国际空间站上进行。这方面的讨论正在进行中，但尚未得到批准。
与此同时，进入火星重力生物实验卫星计划。这是一个高度由学生驱动的项目，结合了三所顶尖大学的人才:麻省理工学院(领导小组)、华盛顿大学西雅图分校和澳大利亚昆士兰大学。
火星重力生物卫星计划是一个研究火星重力对哺乳动物影响的任务。从轨道航天器收集的数据将有助于基础空间生物学，目的是推进人类对空间的探索。
该项目的项目经理、麻省理工学院空间系统实验室的研究科学家保罗·伍斯特说:“最大的问题之一是，去火星需要多大程度的人工重力。”
资金:艰难的任务
伍斯特说，火星重力生物卫星将携带15只老鼠进入太空，使它们旋转起来以制造人造重力。为了给卫星上的动物产生人造重力，卫星将快速旋转，大约每两秒钟旋转一圈(每分钟34转)。这个向内的加速度将模拟火星表面的重力——大约是地球表面的三分之一。
经过五周的飞行后，这些标本将通过降落伞返回地球。“我们想知道在他们的骨骼、肌肉和前庭系统中可以发现什么影响，”。
虽然生物卫星的设计工作已经取得了稳定的进展，但要找到所需的资金来完成这个估计为万美元的项目却是一项艰巨的任务。
到目前为止，已经筹集了大约万美元。感谢顾问和业界的支持，以及一位愿意为有效载荷助推器支付大约一半费用的匿名捐赠者，工作还在继续。伍斯特说，自年8月这项活动开始以来，已经有多名学生参加了这项活动。“如果我们现在有足够的资金，我们可以在年升空。”
“这真的很值得。学生们正在学习大量的东西，通过建立真实的硬件原型，然后测试硬件。这比坐在教室里计算要好。”Wooster总结道。
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