全球首顆“人造月球”將誕生?科學傢:中國人造月球項目即將啟動

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2022年1月12日,今日俄羅斯發佈瞭一條新聞,內容是“China builds artificial moon”(中國建造人造月球),這個新聞不可謂不小,趕緊搜索下國內新聞是否有報道,結果除瞭一個自媒體的翻譯文以外,居然啥都找不到!

“中國人造月球”到底是什麼東西?

據今日俄羅斯報道,這個所謂的“人造月球”是一個在地球上模擬月球的低重力環境,並且還不是一個模擬環境,而是一個“真正的球”!

中國礦業大學科學傢李瑞林周二發表講話稱,東部城市徐州的人造月球項目預計將在未來幾個月內正式啟動。李瑞林稱這是全球“第一個此類設備”,它將模擬月球環境提升到一個全新的水平。

該實驗環境將有一個被抽成真空環境的密封室,內部有一個直徑60厘米的“迷你月球”,“月球”主要由巖石與塵埃組成,在“月球”中的重力水平可以做到與月球一致。

當然這個可以調整,可以做到1/6或者讓其完全懸浮,在磁場足夠強的地方就能做到徹底懸浮,比如一些比較輕的物體,就像青蛙、板栗或者其他生物等。

李瑞林稱這個項目將用來模擬月球作業時的設備測試,將在未來月球探測上發揮非常重要的作用,甚至可以防止發生一些代價昂貴的低級計算錯誤。

反重力的原理又是什麼?

估計大傢都應該是懵逼的吧,地球上能實現反重力瞭?神舟十二以及神舟十三以及空間站上的航天員工作時希望擁有重力環境時就已經有科普大V對模擬重力環境與模擬失重環境有過非常詳盡的描述。

在太空模擬引力環境隻有一個辦法,利用大型回轉機構轉動的“離心力”來模擬引力,從理論上來看隻要結構足夠大與重力環境並沒有區別,而且還能用不同轉速調整“重力”大小。

中國科學院力學研究所國傢微重力實驗室落塔

那麼在地球上模擬失重環境呢?方法倒是挺多的,但都有一個缺點,就是時間很短!比如自由落體塔,或者零重力飛機,在起落過程中模擬失重,這兩種可以100%模擬出太空失重的環境,但時間很短,比如自由落體塔的時間是根據高程可以計算的,還要減去減速緩沖的時間。

零重力飛機隻能在飛機爬升的末端與下降的初段實現零重力環境,時間同樣很短,隻有幾十秒而已。

還有一種則是在大型水池中,利用浮力與重力相等來模擬水中“失重”懸浮的狀態,這種狀態是在“潛水宇航服”中仍然是存在重力的,隻能模擬部分環境。

除此以外地球上實現失重環境的方法就沒有瞭,難道還能用磁場來對抗地球的引力環境,實現零重力?也就是反重力現象?

磁懸浮:模擬失重?

從中國礦業大學科學傢李瑞林的說法來看,用的是磁場模擬,那麼就隻有一種可能瞭,也就是超導磁懸浮模式,各位一定還記得那隻磁懸浮青蛙,但相信很多朋友卻搞不清楚為什麼青蛙這種動物也能懸浮起來,難道超導真的能反重力?

利用磁場同性排斥的原理制造一個磁懸浮的地球儀難度應該不高,比如利用地球儀周圍遍佈同N極磁鐵(向外側)並且每隔一圈磁鐵中放置一個S極的磁鐵,而下方懸浮板也同樣這樣操作,但排列的都是N極朝上的磁鐵,那麼一個懸浮地球儀就誕生瞭,並且不會滾丟,因為地球儀中夾雜的S極與N極相吸定位,而N極排斥懸浮,隻要地球儀的總質量小於排斥力,那麼地球儀就能懸浮。

那麼一隻青蛙又是如何實現懸浮的呢?

我們知道超導體可以在磁場中懸浮,顯然超導體不是一個磁鐵,所以不存在所謂的同極性排斥這種蒙混過關的問題,那麼超導體到底是怎麼懸浮的呢?

因為超導體是是一個完全抗磁性的物體,要保持內部無磁通通過,那麼會在強磁場作用下超導體表面會產生感生電流,這個幹甚電流會產生一個和外界磁場相反方向的磁場,與外磁場產生的磁性剛好抵消,假如這裡排斥力等於其質量產生的重力,那麼這個物體也就懸浮起來瞭。

說到底還是同極排斥的原理,但這是超導體,又不是青蛙,為什麼動物也可以呢?因為生物體中含有水,而水同樣是抗磁性物質,它同樣可以磁懸浮,不過水的原理和上文稍有區別,但結果卻是相同的。

水的磁懸浮

所以才有人把蟲子、草莓以及板栗與番茄還有水等放到強磁場中來實現磁懸浮,從理論上來看,隻要磁場足夠強,人躺在上面也能浮起來,但有沒有危險不太好說,比如有科學傢Silbert就曾研究過人體暴露在超強穩態磁場中時,大腦運動皮層中的運動誘發電位呈現出暫時性的顯著降低,這可能是磁場通過對靜息運動閾值的調節從而改變瞭膜的興奮性。

可能會導致心率波動,以及血壓以及呼吸等受到影響,但後果如何估計沒有人能回答,畢竟真的沒有人嘗試過這樣的環境。

人造月球環境:問題很多

上文我們看到瞭自由抗磁性物質才能在強磁場下產生懸浮效果,要是鐵磁物質那就完蛋瞭,不僅不能“反重力”,反而會變成超重,所以這樣的模擬環境並不是真正的失重環境,而是某些物質能在這裡模擬出失重的感覺。

想要模擬任何物質的失重環境,在未來發現引力子後也許能想出其他辦法來,就現在的技術而言,隻能用自由落體塔或者零重力飛機瞭!

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  • 本文由 发表于 2022年1月13日
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