太空微重力之謎：為什么在太空中，人會(huì)處于“微重力狀態(tài)”？

你有沒有想過，航天員在空間站里為啥能飄來飄去？是離地球遠(yuǎn)了引力變小了嗎？

咱先來算筆賬：地球半徑約6378公里，中國空間站飛在400公里高的天上，按道理說那里的重力少說也有地面的86%——差不多相當(dāng)于你從100斤變成86斤，該站還是能站住的。

可為啥電視里航天員都像武俠片里的輕功高手，手指一點(diǎn)就能翻跟頭，水珠飄著不落地呢？ 這里頭藏著個(gè)天大的誤會(huì)。真正讓航天員“飄起來”的秘密，是空間站繞著地球玩命轉(zhuǎn)圈兒。

它一邊飛，地球引力一邊往下拽，兩股勁兒剛好杠上了，結(jié)果艙里頭就整出個(gè)“微重力”的環(huán)境。科學(xué)上管這叫“表觀失重”，意思不是沒重力了，而是你感覺不到重量了。現(xiàn)在咱就掰扯掰扯，這微重力環(huán)境到底咋回事兒。

微重力不是零重力

早些年人們常把太空叫“零重力環(huán)境”，這說法其實(shí)不準(zhǔn)確。專業(yè)點(diǎn)說，微重力指的是重力水平降到地球表面的萬分之一到百萬分之一之間。好比說你體重150斤，到那兒就剩個(gè)小藥丸那么點(diǎn)分量了。

實(shí)踐十號(hào)科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星測得的微重力水平達(dá)到百萬分之一g，精密度極高。 為啥太空艙里能整出這效果？奧秘全在運(yùn)動(dòng)方式上。

空間站每90分鐘繞地球轉(zhuǎn)一圈，速度達(dá)到每小時(shí)2萬8千公里。這個(gè)瘋狂轉(zhuǎn)圈產(chǎn)生離心力，正好和地球引力較上勁，兩下里一抵消，艙里的人和物件就“飄”起來了。

就像你坐過山車俯沖時(shí)肚子發(fā)飄的感覺，只不過空間站這“過山車”一直沖個(gè)不停。

在這環(huán)境下過日子，新鮮事兒可多了：睡覺不用床，站著躺著都一個(gè)樣，睡袋掛墻上就行； 喝水得用袋裝，不然水珠滿屋飛。2013年天宮課堂，航天員王亞平演示的水球?qū)嶒?yàn)，把地面教室里的孩子們看得眼都直了。

微重力環(huán)境待久了，身體可要鬧意見，血液不再往下半身流，全往腦袋涌，臉看著圓了一圈，脖子靜脈鼓得像小水管，鼻子還老覺著堵得慌。更麻煩的是骨頭和肌肉，在地面咱走路跑步都得使勁，骨頭才能結(jié)實(shí)。

到了天上飄著，小腿大腿的肌肉用不著繃著，一個(gè)月能掉1-2%的骨量，半年下來少十分之一骨頭礦物質(zhì)不是嚇唬你。 美國航天員弗蘭克·盧比奧在空間站住了371天，落地時(shí)都得被人抬著走。

為啥？肌肉萎縮了，骨頭變脆了，直接站容易骨折。現(xiàn)在航天員每天得在特制跑步機(jī)上綁著彈力帶跑兩鐘頭，再舉鐵練肌肉，不然回地球連路都走不利索。

可別光看麻煩，科學(xué)家可稀罕這微重力環(huán)境了，2025年瑞士科學(xué)家在模擬微重力下搞出件大事：用3D打印打出活體肌肉組織！地面上打這玩意兒可費(fèi)勁，重力總讓“生物墨水”往下塌。

到了微重力環(huán)境，細(xì)胞乖乖排好隊(duì)，打出的肌肉纖維跟人體里的一模一樣。 為啥這么神？地面上重力總搗亂：燒爐煉合金，重的金屬沉底輕的漂上面；培養(yǎng)蛋白質(zhì)晶體，對(duì)流讓結(jié)構(gòu)歪七扭八。

天上這些干擾全沒了，2016年我國實(shí)踐十號(hào)衛(wèi)星19項(xiàng)實(shí)驗(yàn)塞滿艙，從半導(dǎo)體材料到干細(xì)胞培養(yǎng)全研究個(gè)遍。其中好些實(shí)驗(yàn)在地面根本做不成，像觀察液滴在無容器狀態(tài)咋凝固，這技術(shù)將來可能造出新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片。

咱中國空間站建好后，微重力實(shí)驗(yàn)室更寬敞了，2023年9月航天員景海鵬帶著朱楊柱、桂海潮在“天宮課堂”開直播，全國學(xué)生都看見微重力下蠟燭火焰的神奇變化。空間站里搞實(shí)驗(yàn)比衛(wèi)星更帶勁，實(shí)驗(yàn)時(shí)間長，人還能動(dòng)手操作。

科學(xué)家給空間站裝了套“流體回路控溫”系統(tǒng)，保證做生物實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)。畢竟同時(shí)做材料熔化和細(xì)胞培養(yǎng)，兩邊要的溫度不一樣，這套系統(tǒng)能讓返回艙里的溫度精確控制。

2022年夢天實(shí)驗(yàn)艙升空后，中國空間站微重力水平達(dá)到國際頂尖水準(zhǔn)，為未來深空探測鋪了路。 微重力環(huán)境雖好，可人類畢竟是在地球上演化出來的物種。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)長期太空飛行會(huì)改變腸道菌群，美國航天員斯科特·凱利在太空待了340天后，體重掉了7%，腸道微生物組成都變樣了。這些研究反過來幫了地球上的大忙，老年人肌肉萎縮、骨質(zhì)疏松的治療新招，有些就是從航天醫(yī)學(xué)來的靈感。

微重力哪是簡單的“飄起來”這么簡單？它是太空送給人類的寶貴實(shí)驗(yàn)場，是解鎖新材料、新藥物的金鑰匙。

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