航天時(shí)代的“失重”和“超重”

１９６９年７月２１日，格林威治時(shí)間４時(shí)零７分，月球上第一次出現(xiàn)了人類的腳印——美國(guó)宇航員尼爾·阿姆斯特朗先是小心翼翼把左腳踏上月球，然后把右腳踏上月球，邁出人類寶貴的“第一步”，這是人類第一次在地球以外的天體上行動(dòng)！

只見他身穿十分臃腫的宇航服，跳躍式前進(jìn)，進(jìn)行月宮探險(xiǎn).你知道這件宇航服質(zhì)量是多少嗎？在地球上，連氧氣背包超過１ ０００ Ｎ（重力單位，九年級(jí)將學(xué)到，大約是１００ ｋｇ物體的重量）.要是在地球上面，穿上它真是“舉步艱難”，可是在月球上宇航員卻并不困難，原來，這件宇航服在月球上面，變得只有不到２００ Ｎ了.這是怎么回事呢？

■ 奇妙的“失重世界”

物體的重量（九年級(jí)將學(xué)到）是由于地球的吸引而產(chǎn)生的，這時(shí)物體受到的力叫做“重力”，方向總是指向下，即地心方向.

同一物體在地球赤道上的重量比在兩極要小一些．在同一地方離地面越高，則重量越輕，每升高１ ｋｍ，重量大約減輕萬分之三.如果物體升高到６ ４００ ｋｍ（這個(gè)數(shù)值是地球半徑）時(shí)，物體的重量只有原來的1/4.如果繼續(xù)升高，則地球?qū)ξ矬w的引力越來越小，最后物體將失去了重量，這一系列的變化就是“失重”現(xiàn)象.

除了高度影響重量外，運(yùn)動(dòng)速度也能改變重量.坐電梯時(shí)，當(dāng)開始快速下降時(shí)，有一種“提心吊膽”的感覺，下降速度越快，感覺越強(qiáng)烈.如果你站在電梯中的臺(tái)秤上，就可以發(fā)現(xiàn)：體重?cái)?shù)值變小了！這也是一種“失重”現(xiàn)象.設(shè)想電梯鋼索斷裂而自由下落（實(shí)際絕不允許發(fā)生），你會(huì)發(fā)現(xiàn)臺(tái)秤上顯示你的體重?cái)?shù)值等于零，這時(shí)就是完全“失重”了.現(xiàn)在興起的“蹦極”運(yùn)動(dòng)就是自由落體，可以體會(huì)“完全失重”的滋味.

“失重”也是一種極其寶貴的資源，人們可以利用太空中的“失重”條件，生產(chǎn)在地球上無法獲得的新型產(chǎn)品，還可以提取在地面上無法提取的疫苗和干擾素，制造出更多珍貴的“天宮仙丹”.

■ 不可忽視的“超重”現(xiàn)象

那么，什么叫做“超重”現(xiàn)象呢？在坐電梯加速上升時(shí)，你會(huì)感到血液向下涌去，有一種受到壓力的感覺.如果這時(shí)你站在臺(tái)秤上，就會(huì)發(fā)現(xiàn)你的體重?cái)?shù)值會(huì)有所增加，這就是所謂的“超重”現(xiàn)象.

在載人航天活動(dòng)中，“超重”現(xiàn)象主要發(fā)生在航天器的發(fā)射和返回階段中.巨型三級(jí)火箭要把航天器加速到第一宇宙速度，在加速過程中，載人航天器中的設(shè)備和宇航員，都會(huì)產(chǎn)生“超重”現(xiàn)象.同樣道理，載人航天器在返回地面時(shí)，需要從第一宇宙速度急速降低，這時(shí)宇航員又一次進(jìn)入“超重”狀態(tài).

宇航員必須接受嚴(yán)格的“超重”訓(xùn)練.在正常環(huán)境中，我們承受一個(gè)Ｇ的重力.宇航員一般要進(jìn)行承受３ ～ ４個(gè)Ｇ的訓(xùn)練，最高甚至要承受８?jìng)€(gè)Ｇ的巨大“超重”訓(xùn)練.利用大型離心機(jī)，可以產(chǎn)生達(dá)到１０個(gè)Ｇ的效果.這是十分艱苦的一項(xiàng)體力和毅力的訓(xùn)練.

早期運(yùn)載火箭每級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的時(shí)間比較短，所達(dá)到的加速度峰值較高，是７ ～ ９個(gè)Ｇ的數(shù)值，會(huì)給航天器設(shè)備帶來損壞，宇航員也難以承受.后來隨著航天技術(shù)的發(fā)展，發(fā)射和返回時(shí)的“超重現(xiàn)象”得以減輕，一般不超過５個(gè)Ｇ的數(shù)值.尤其是航天飛機(jī)，條件更好了，不但經(jīng)過特殊訓(xùn)練的宇航員完全可以適應(yīng)，一般健康的人也可以乘坐.

宇航時(shí)代的“失重”和“超重”現(xiàn)象十分復(fù)雜，對(duì)于人類飛向遙遠(yuǎn)的太空又極其重要，這個(gè)課題還等待我們繼續(xù)深入進(jìn)行研究呢！