科幻电影里的空间站都是圆盘形的。为什么它们与现实不同?

人类探索宇宙必须依靠航天器,而在人类制造的各种航天器中,有一个巨大的家伙叫空间站。

空间站本质上也是航天器。与普通航天器不同,空间站通常体积庞大,长期在近地轨道运行,可以为宇航员提供长期的工作和生活条件。空间站不仅体积巨大,而且有许多功能。合理利用空间站可以帮助人类开展更深入的太空研究项目。

在现实世界中,大家都知道国际空间站,在科幻世界中,空间站也是不可或缺的。有趣的是,在科幻世界里,空间站虽然有多种形状,但都呈现出圆盘状的外观,而且这个巨大的圆盘一直在旋转。在现实世界中,空间站既不是盘状的,也不是旋转的。为什么?

首先,我们来看看现实世界。

在现实世界中,每当我们通过纪录片看到宇航员在空间站或其他航天器中工作生活,最明显的感受是什么?失重?。航天员在飞船内通常以漂浮的方式运动,因为飞船是微重力环境。

在这样的环境中,你不仅感受不到重力,而且没有方向。对于生活在地球上的我们来说,上下分明,分明,这完全是由于引力的作用。重力的方向是向下的,而相反的方向是向上的。无论我们生活在南半球还是北半球,这都没有什么不同。但是在飞船里,因为重力不存在,所以方向也不存在,在失重的空间里,没有上下之分。在这样的环境下,长期生存是非常困难的。

迄今为止,连续在太空生活时间最长的宇航员是斯科特?连续在太空生活了340天的凯利制作了美国国家航空航天局的?最长的宇宙计划?。

这其实是一个非常艰难的挑战。为什么人类不能长期在空间站工作生活?一方面在失重环境下行动极其不便,另一方面失重环境会直接影响人的健康,引发骨质疏松等一系列健康问题。在太空工作生活了很长时间的宇航员,第一次返回地球会有问题。

那么有什么办法可以解决这个问题呢?当然那是把空间站建成一个圆盘,让它旋转。事实上,科幻电影中的碟形空间站并不是随意的想象,而是未来空间站的真实写照。只有把空间站建成这样,人类才能在上面长期工作和生活,而不会出现任何问题。

之所以把空间站建成圆盘状,是为了模拟地球上的引力,让生活在空间站的人感觉和地球上的人没有区别。

碟形空间站是如何模拟地球引力的?其实很简单。当这个圆盘旋转时,它会产生一个向外的离心力。通过调节圆盘的转速,可以控制离心力的大小,从而模拟地球的重力。因为离心力的方向是向外的,人在圆盘里的时候,靠近空间站外侧的墙壁是地面,而朝向圆盘中心的方向是顶部。简单来说,圆盘外侧向下,圆盘内侧向上。

通过离心力模拟重力,空间站里的人可以像在地面一样在外面进行活动,和在地球上没什么区别。既然圆盘空间站这么好,为什么现在不建这样的空间站呢?

建造一个可旋转的盘状空间站有许多技术问题。

第一个问题是圆盘形空间站必须足够大。如果圆盘太小,虽然能产生离心力,但不能模拟地球正常的生活环境,人会头晕。为了产生离心力,又不让人有旋转的感觉,要求这个圆盘的大小至少要达到一千米。

建造如此庞大的空间站,难度可想而知,即使不提技术难度,消耗也是巨大的。就目前人类能够开展的太空研究项目来说,花这么多钱建空间站其实是没有必要的。随着科学的进步,科幻作品中的很多东西都在逐渐变成现实,圆盘状的旋转空间站也是如此。虽然我们现在没有能力也没有必要去建造它们,但是可以预见的是,未来圆盘状的空间站终将问世。