[科普中国]-旋转、跳跃还能不倒，陀螺仪了解下

旋转吧！陀螺仪

陀螺仪，是一种基于角动量守恒的理论，来感测与维持方向的装置。陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。由于转子的角动量，陀螺仪一旦开始旋转，即有抗拒方向改变的趋向。陀螺仪多用于导航、定位等系统，一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。

陀螺仪为什么能旋转不倒？

陀螺仪用在航空航海的心脏地位，是由于其两个基本特性：一为定轴性，另一是逆动性，这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。当陀螺转子以极高速度旋转时，其转动得以维持并保持其轴指向一个相对固定的方向，这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或惯性。在运转中的陀螺仪，如果外界施一作用或力矩在转子旋转轴上，则旋转轴并不沿施力方向运动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动，此现象即是逆动性。

中国古代工匠已经制造出“陀螺仪”

陀螺在中国有着悠久的历史。考古学上目前最早的应用例子被记载在西汉的《西京杂记》中，提到了能工巧匠丁缓制作出失传的“被中香炉”，又称“银薰球”。无论薰球怎样滚动香盂都会保持水平状态，其原理与现代陀螺仪的基本原理完全相同。

这种机构随着科学技术的发展有很多重要的应用，意大利学者卡尔达诺最早将这种机构命名为万向支架。1629年，意大利工程师焦瓦尼在罗马出版的《机械》著作中提到利用万向支架的减震作用来运输病人。

虽然这种支架由中国早于西方1600多年率先发明，但在这段漫长的岁月中，却只是在生活中进行简单的应用。真正把万向支架用在现代科学研究上的是法国物理学家傅科，陀螺仪（gyroscope）一词也是由他提出。

大到导弹、核潜艇，小到你的手机，都有陀螺仪

然而陀螺仪作为惯性技术中的重要器件，从被发明开始，就在国

家先进技术的应用上有着举足轻重的地位。

美国科学家德雷珀（Charles Stark Draper）是世界上将陀螺应用于导航的先驱者之一，他提出将自动控制的理论和方法应用于陀螺仪，并率先在麻省理工学院成立了仪器学相关的博士学位点，中国科学家两院院士陆元九先生于1949年获得该学位点的第一个博士学位。

无论洲际导弹，还是战略核潜艇，都需要高精度的陀螺仪。正因为陀螺仪在国防科技领域居于核心地位，因此国外严密封锁，必须靠我们自己来研究、来攻克。

在现代，陀螺仪有着广泛的应用，在民用上，手机，各类体感游

戏机，防抖摄像机，VR设备等都是大家所熟悉的陀螺仪应用设备。

中国的“陀螺人”

纵观100多年的发展历史，经历了机械陀螺，到光纤陀螺，再到原子陀螺的三代发展。

以林士谔教授为代表的第一代，“陀螺仪表人”在空白中开创。先后成功研制出我国第一个液浮陀螺、第一个动压气浮陀螺、第一个动调式挠性陀螺等一批在国内有影响力的科研成果，实现了我国陀螺仪从无到有的里程碑式发展，开创了我国航空仪表领域的新局面。

以张惟叙教授为代表的第二代陀螺仪表人，在1982年率先开展了光纤陀螺仪的研制，1995年研制成功开环全保偏光纤陀螺，经过30余年的不懈奋斗，我国陀螺仪表人取得了辉煌的成就，推动了我国惯性制导技术由机械陀螺向光学陀螺的跨越，为国防事业和科学研究的发展做出了重大贡献。

现在，正在研究量子陀螺的第三代 “陀螺人”希望能实现这

一国防核心技术，甚至“领跑”世界。

中国的“陀螺”精神

新时代，陀螺仪表人正在不断地传承老一代科学家爱国奉献、淡泊名利的优良品质，把科技成果应用在实现国家现代化的伟大事业中。

此刻，不知道有多少由他们参与研制的陀螺在飞速旋转着。也许在浩瀚宇宙中的卫星里，也许在大洋深处的潜艇中，也许在空中翱翔的飞机里，也许在实验基地的仪器中。也许某一天，它们会停止旋转，但是到这一天一定有更先进的陀螺出现。“陀”颖而出，“螺”地生根，在祖国每一个需要它们的地方旋转。陀螺不停转，中国梦永恒！

很多时候，我们远比自己想象中的更加优秀，有梦想，才不会因走得太远而忘记为什么出发。科技发展、科技力量的积累需要一代又一代人投身于科学研究当中。

祖国大地上，一座座科技丰碑，凝结了一代又一代科技工作者的心血与汗水，一次又一次科技创新，离不开他们的付出与坚守。科技兴则民族兴，这些敢为人先，矢志创新的科技工作者是民族的脊梁，他们让中国的科技事业满天繁星，生生不息。