宇航员在太空中为什么会失重

1．宇航员在太空中为什么会失重

太空中的失重来自于航天飞机和空间站在轨道上运动的离心力，这些作用于航天飞机和宇航员身上的离心力恰好与地球的引力相等，且方向相反。

因此，航天飞机与和平号空间站就都不会掉到地球上。必须在与地球保持应有距离的轨道上以准确的设定速度运行，以便使地球的引力与航天飞机在轨道上运行所产生的离心力相当。重力是由于地球的引力与离心力的矢量差产生的。

当宇航员在太空绕地球匀速旋转时，地球对宇航员的引力与旋转产生的离心力大小相等，方向相反，所以宇航员感觉不到任何重力的存在，这就是完全失重，有时简称失重。

失重的不利影响很大，失重除了导致宇航员骨质损失外，还会导致宇航员肌肉松弛，免疫力下降和衰老。引发多种空间运动病，近20年载人航天史上，空间运动病频繁发生。

2．关于失重的原理

失重，是指物体失去了重力场的作用，当物体处于失重状态时物体除了自身重力外，不会受到任何外界重力场影响。

所谓重力，是物体所受地球的引力的一个分力(大小几乎等于引力)。引力的大小与质量成正比，与距离的平方成反比。就质量一定的天体来说，物体离它越远，所受它的引力越小，即重力越小，在足够远的距离上，它的引力可以忽略不计。但宇宙中不只一个天体，众多天体的引力会形成一个引力场。因此，太空不会是失重环境。当然，就局部地区来说，如在地月系统中，只考虑地球与月球的引力，在地球与月球之间的某些点上，地球与月球的引力相互抵消，重力为零。在日地之间也有引力平衡点。绕地球飞行的载人飞船，离地面一般只有几百千米，那里的太空当然不会是零重力环境，即使在36000千米高空绕地球飞行的航天器，其周围太空也不会是零重力，而只能是轻重力，即重力比地球表面上小(几乎可以忽略不计)。 利用飞机作抛物线飞行或利用自由落体原理设计的失重塔只能提供短暂的失重感。航天器在环绕地球运行或在行星际空间航行中处于持续的失重状态。

在环绕地球运行的轨道上，实际上只有航天器的质心处于零重力，其他部分由于它们的向心力与地球引力不完全相等而获得相对于质心的微加速度，这称为微重力状态。航天器上轨道控制推进器点火、航天员的运动、电机的转动以及微小的气动阻力等都会使航天器产生微加速度。因此，航天器所处的失重状态严格说是微重力状态。航天器旋转会破坏这种状态。在失重状态下，人体和其他物体受到很小的力就能飘浮起来。长期失重会使人产生失重生理效应。失重对航天器上与流体流动有关的设备有很大影响。利用航天失重条件能进行某些在地面上难以实现或不可能实现的科学研究和材料加工，例如生长高纯度大单晶，制造超纯度金属和超导合金以及制取特殊生物药品等。失重为在太空组装结构庞大的航天器提供了有利条件。