[科普中国]-微重力环境

简介

对于地球表面的物体或轨道飞行器而言, 其有效重力由所受到的重力与运动所产生的惯性离心力共同决定;微重力这一概念严格讲是指g×10的负6次方的有效重力加速度, 可拓展至描述不同的低重力水平, 常用g×10的负m次方(m 为正整数)表示1.航天器在轨运行时会受到地球引力以外的各种干扰力的作用，达不到完全的失重状态，而是一种“微重力”环境。

“微重力”是对“失重”的偏离，其大小通过航天器所受到各种干扰力的加速度来度量，也称为微重力加速度。干扰力来源包括多个方面，既有外界的固有摄动力，也有航天器系统内部的各种作用力。大气阻力、太阳光压、重力梯度效应以及轨道机动、姿态控制、设备的运转和动作，还有乘员的活动，都会影响空间站上的微重力加速度水平。

微重力水平指标要求为保障微重力科学实验的顺利开展，国际空间站设计了“微重力”飞行模式。这种模式要求空间站能够为至少 50% 的有效载荷提供至少连续 30 天、每年持续 180 天的微重力环境2。

重力实验期间，需避开舱段对接、轨道维持等明显的动作过程，并尽量避免喷气进行姿态控制，以获得更好的振动/瞬态微重力环境。为了顺利开展高微重力要求的科学实验，需要采取措施消除或减轻空间站平台设备对载荷造成的干扰，为载荷设计减振系统是发展空间微重力应用道路上需要解决的技术难题。

微重力环境的影响在近地空间条件下，由于航天器位置调整、轨道高度、航天员活动等因素引起的重力级别一般为g×10的负6次方~g×10的负4次方，因此飞行器中各种物体均处于微重力状态，许多物理现象如对流、浮力、流体静压力、沉降等将会消失，因此微重力对生物体机能会产生重大影响，已经证实，微重力环境可以影响航天员健康的多个方面，包括骨丢失、肌肉组织代谢与形态功能、心血管系统功能、免疫系统及功能等。3