1 一级方程式赛车在快速转弯时抵抗高 g 力。摄影:Oscar Sant'ın。 ... ....................................................................................................................8 5 美国宇航局兰利研究中心的科学家设计的空间站。图片来自美国宇航局历史部门....................................................................................................................9 6 分割的弧形地板表示。取自 [2] ....................................................................................................9 7 电影《2001:太空漫游》中的空间站 V。[3] ....................................................................................10 8 电影《星际穿越》中的奥尼尔圆柱体空间站 [2014] ....................................................................10 9 斯坦福环面插图...................................................................................................................................................11 10 鹦鹉螺-X 航天器表示。 . ... ... . ....。 ... ... 22 17 带潮汐力限制的人工重力图。取自 YouTube 频道 Cool Worlds 的视频文章:人工重力。 23 18 带垂直科里奥利力限制的人工重力图。取自 YouTube 频道 Cool Worlds 的视频文章:人工重力...................................................................................................................................................................................................................................................... 24 19 带倾斜科里奥利力限制的人工重力图。取自 YouTube 频道 Cool Worlds 的视频文章:人工重力...................................................................................................................................................................................................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 20 科里奥利效应表示。图片取自 [6]。 . . . . . . . . . . . . . . . . 26 21 带运河疾病限制的人工重力图。取自 YouTube 频道 Cool Worlds 的视频文章:人工重力。 28 22 视重:案例 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 23 视重:案例 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 24 视重:案例 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 25 猎鹰 1 号首飞尝试 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 26 猎鹰 9 号从卡纳维拉尔角发射。图片来源:SpaceX。 ...
随着人类将目光投向深空探索和长期太空任务,航天器和太空栖息地对人工重力的需求也变得越来越迫切。长时间暴露在微重力环境中会导致一系列生理问题,包括肌肉萎缩、骨密度降低和体液重新分布。这些有害影响对执行数月甚至数年任务的宇航员的健康和福祉构成了重大挑战。本综述探讨了深空栖息地人工重力产生的当前研究,研究了可能实现可持续人工重力环境的挑战、技术和潜在解决方案。我们讨论了离心方法(例如旋转栖息地)和非离心方法(包括电磁场和静电场)。此外,我们还强调了操作和工程限制,以及可能解决这些障碍的未来发展潜力。
本文介绍了三体旋转系统的研究和设计,该系统将用作研究不同重力变量(包括模拟月球和火星重力条件)下系统功能和人体生理学的前兆/试验台。试验台将是收集人造重力对航天器系统和人体生理学影响数据的必要步骤,有助于优化月球和火星表面栖息地以及人造重力航天器的设计方案。这将是低地球轨道可变重力研究平台开发的第一阶段,用于长期研究可变重力梯度和旋转引起的重力模拟的影响。确保宇航员在长期火星任务期间的安全以及他们返回后的恢复是任务成功的关键要求。因此,在执行任务之前必须充分了解部分重力对生理和心理能力的长期影响,并且需要一个研究平台来研究部分重力对人类和技术系统的影响。在低地球轨道 (LEO) 绕地球运行的可变重力研究平台可以解决这一知识空白。低地球轨道是此类设施的理想地点,因为低地球轨道距离地球表面很近,而且可以利用那里现有的基础设施和商业活动。此类平台的开发需要分阶段进行。本文介绍了第一阶段。它是研究平台的试验台,由两艘定制的龙飞船组成,龙飞船停靠在中央枢纽,然后停靠在国际空间站的 Zvezda 舱。该提案旨在利用现成的元素来降低开发成本和时间,使我们能够使用当今的技术在“明天”进行测试。为了执行操作,试验台将脱离对接,撤退到国际空间站后方 2000 米处,并通过启动增强推进器开始旋转。然后,载人龙飞船将系绳到所需的旋转半径以开始测试操作。完成后,试验台将停止旋转,收回系绳并重新对接国际空间站。该序列将根据需要重复。本文还介绍了测试平台的测试目标、优势、劣势、机遇和威胁的分析、测试平台组成部分的设计开发和选择标准、操作概念和与测试平台相关的可能风险及其各自的缓解措施。
方法............................................................................................................................................................................估计功率要求和机组人员的规模。[[[[[[人工重力和空间站方向)的考虑。。。对空间站的尺寸
这篇评论文章深入研究了重力领域,介绍了人造重力的复杂情况及其对肌肉骨骼系统的影响,揭开了围绕这项技术应用的谜团。因此,本文探讨了人造重力对肌肉骨骼系统的影响,分析了其积极和消极影响。为了实现这一目标,我们分析了关于这个主题的几项研究,重点研究了短臂离心机实验的使用情况。人造重力最初是在 19 世纪作为应对微重力环境严重生理影响的对策而提出的,当科学家意识到短时间的太空飞行对人体生理的影响微乎其微时,人造重力并不是优先考虑的事情。然而,随着即将到来的月球和火星长期任务的新计划和雄心勃勃的计划,人们对人造重力的兴趣再次高涨。人类在太空飞行 50 多年的经验表明,需要采取像人工重力这样的有效对策。提出的对策之一是阻力训练,虽然有益,但不能完全完成保持肌肉质量的任务,这会导致宇航员耗费大量时间。国际空间站中当前进行的锻炼的局限性,凸显了人工重力作为更完整的综合解决方案的潜力。尽管实施人工重力带来了后勤和财务挑战,但其潜在的好处使其成为未来太空任务非常值得投资的技术。模拟微重力效应的卧床研究(例如在 AGBRESA 中进行的研究)为了解生理对人工重力的反应提供了宝贵的见解。然而,人们担心使用它可能会产生负面影响,因为人工重力和失重交替可能会损害人体生理。因此,在本文中,我们分析了对进行卧床休息研究的受试者的研究,特别是研究对肌肉骨骼系统的影响;最后,我们回顾了不同的潜在副作用并对我们的研究结果得出结论。总之,本综述强调了人工重力作为对抗失重对肌肉骨骼系统的破坏性影响的对策的重要作用。未来的太空探索需要更好地处理失重影响减轻的技术,如人工重力。因此,应该对它的研究投入更多。
推进和动力系统团队的任务是:提供将 30 名乘客和 8 名机组人员从低地球轨道运送到火星的交通工具、从火星轨道到达火星表面的机制以及他们随后返回地球的方法。团队还同意在飞船上安装人工重力系统,以便为机组人员提供类似地球的环境。必须确定最适合此任务的发动机技术,并确定发动机尺寸以提供任务所需的推力。此外,还计算了任务各个阶段的功率预算,评估了主电源系统和辅助电源系统之间转换的后勤工作,从而确定了主要发电设备的尺寸。电力系统的完全冗余至关重要,选择性能和安全性之间的最佳折衷方案至关重要。
摘要 首先,对太空酒店进行概念设计。创建酒店的 CAD 模型,该模型具有足够的细节来呈现太空酒店的粗略概念设计。确定酒店的旋转速度以产生人工重力。此外,还确定了酒店人类客人的其他需求。这些需求将包括电力、食物、水、垃圾清理和船员。开发成本模型来估算酒店发射、组装和运营的成本。使用这些成本模型,可以确定与客人数量和每位客人入住时间相关的成本。此外,还显示了趋势,说明了如何以经济高效的方式运营太空酒店。太空商业酒店的发展前景,并表明 - 从最近的空间站商业化开始,人们越来越接受这一观点,即这很可能在短短十年内成为一个充满活力的新业务领域。关键推动因素是通过可重复使用的载人运载火箭的运行实现低成本进入太空,而开发这种火箭所需的投资仅相当于现有航天预算的几个月。当这种情况发生时,竞争将导致越来越奇特的火箭的快速发展
在载人火星任务的背景下,描述了裂变碎片火箭发动机概念的电离辐射特性。这种推进系统利用悬浮在气凝胶基质中的微米级裂变燃料颗粒,可以在高功率密度(> kW/kg)下实现非常高的比冲量(> 10 6 s)。裂变芯位于电磁铁孔内,并位于外部中子减速剂材料内。低密度气凝胶可以对燃料颗粒进行辐射冷却,同时最大限度地减少与裂变碎片的碰撞损失,与以前的概念相比,可以更有效地利用裂变燃料产生推力。本文介绍了来自外部(例如银河宇宙射线)和内部(反应堆)源的宇航员机组人员的稳态电离辐射当量剂量的估计值。航天器设计包括一个离心概念,其中过境居住舱围绕航天器的重心旋转,为机组人员提供人工重力,并与核心分离。我们发现,裂变碎片推进系统与离心相结合可以缩短过境时间,降低等效辐射剂量,并降低长期暴露于微重力环境的风险。这种高比重脉冲推进系统将使其他载人快速过境、高 delta-V 行星际任务成为可能,其有效载荷质量分数远高于替代推进结构(化学和太阳能电力)。
可以在太空任务期间手动将航天器对接到空间站的能力对于宇航员至关重要。基于计算机的自学习程序6DF是一个抽象的对接模拟,用于习得和维护基础技能,以控制六个自由度。这项复杂任务的困难之一是仅基于二维信息来构建空间中自己位置和方向的心理表示。为了促进这一点,并可能进一步改善了学习过程,测试了该程序的新的三维(3D)立体声范围内显示。这项研究调查了与标准2D呈现相比,3D演示的学习进度是否更快。24个与ESA(AGBRESA)的人工重力床REST研究的参与者参加了6DF对接实验。他们每个人完成了20次培训课程,持续了大约45分钟,每周进行两次。学习计划是自给自足的,并适应了个人学习速度。一半的参与者被呈现基于统一的立体声镜头可视化对接的范围可视化,而另一半则使用了学习程序6DF的标准2D版本。学习进度是作为达到目标任务所需的任务数量的。结果总体表明,使用3D技术时的学习进度略高,但没有长期的性能优势。较小的好处可能无法证明使用价格更高且在操作上限制3D系统的使用是合理的。