为什么我们需要人工重力来执行长期的太空任务？

北京时间11月30日消息，想象一下，当你身处一个快速旋转的机械装置时，你会感受到一股力将你的身体压在墙上或座位上。当这种旋转越来越快时，迫使你面对墙壁的压力就会增加（相反，如果旋转减慢，压力也会减少）。你感受到的重量就像让你的身体紧贴地面的重力一样。

电影《火星救援》（The Martian）中的赫尔墨斯号飞船具有巨大的旋轮结构，在从地球前往火星的途中不停旋转

当然，或许和大多数人一样，你对这种旋转力最激动人心的体验可能来自游乐园的游乐设施。尤其是19世纪中期以来，出现了许多经典的旋转设施，在给人们带来大量欢乐的同时，也让很多人呕吐不已。

还有少数人，比如宇航员和军事飞行员，会在载人离心机上会遇到同样的现象。载人离心机旋转时产生的这些很强的“G力”，也就是加速度。离心机测试也称为抗“G”测试，这里的G就是地球表面的重力加速度。1G就是飞机平飞时，飞行器加上载重和驾驶员的重量，而当飞行器改变速度或姿态时，就会产生正或负的G力。当高性能飞机高速转弯，或者乘坐火箭发射到太空，以及乘坐航天器返回地球大气层时迅速减速等情况下，飞行员或宇航员们就会体验到这种G力。

什么是人工重力？

诸如此类的旋转会产生非常具有真实感的重力——更确切地说是人工重力。这能为你的身体提供重量。换句话说，你的骨骼和肌肉无法将其与地球或其他行星所提供的重量区分开来，尽管后者的来源纯粹是行星的巨大质量。

在诸如此类的旋转游乐设施（图中大约是1950年）中，你能体验到人工制造的重力

几十年来，科幻小说作家们一直在设想某种旋转的宇宙飞船，可以在太空任务最长的时间段内为宇航员创造人工重力。当飞船加速上升或在大气中减速，会产生额外的重力，但在时间最长的太空飞行期间，重力的影响被抵消，飞船会进入失重状态。

在科幻作品中，这种人工重力的两个例子分别是2015年的电影《火星救援》（The Martian）和1968年的史诗电影《2001太空漫游》（2001： A Space Odyssey）。前者的特色是一艘名为“赫尔墨斯”号（Hermes）的星际飞船，它有一个巨大的旋轮结构，可以在地球和火星之间的航程中不停旋转。当镜头放大时，你会注意到，对于宇航员来说，赫尔墨斯号内部的“上”总是朝向旋轮的中心，而“下”（即“地面”），则是旋轮的边缘。《2001太空漫游》中的五号空间站是一个旋转的空间站，它能产生相当于月球重力的人工重力。

除了舒适之外，我们也有充分的理由在远距离太空任务中用到人工重力。在失重状态下，我们的身体会发生一些变化，当宇航员到达目的地（比如火星）或返回地球时，这些变化可能会对人体造成伤害。例如，骨骼会失去矿物质（变软且容易骨折）；肌肉萎缩（力量变弱）；体液会流向头部，也会从身体排出，引起心血管系统和肺部的变化；神经系统出现紊乱。近年来，太空医学研究人员还发现，一些宇航员的眼睛可能会受到永久性的损伤。此外，有研究表明，人类在太空中的正常怀孕可能需要重力，因此搭载人类在太阳系飞行的任何航天器要么应该旋转，要么飞船的某些部分应该旋转，这似乎是毫无疑问的。