失重模擬

失重,或稱微重力,是載人航天軌道飛行過程中所遇到的最為重要的環境因素。由於航天活動投資強度大,風險高,為了安全與可靠,做到萬無一失,航天前的充分準備工作是必不可少的,也是航天活動能否取得成功的關鍵環節之一其中,失重模擬實驗,就是發展載人航天的一項重要而必需的準備工作。

基本介紹

• 中文名：失重模擬
• 外文名：Weightlessness simulation
• 重要性：載人航天的一項必需的準備工作
• 形式：直接式和間接式
• 作用：產生所要求的失重效應
• 常用模擬方法：中性浮力水槽

簡介

失重,或稱微重力,是載人航天軌道飛行過程中所遇到的最為重要的環境因素。一方面,微重力對人體及各種儀器設備有著重要的影響;另一方面,微重力是太空所獨有的取之不盡用之不竭的天然資源,其套用廣泛和開發潛力之巨大,是難以估量的。公認是一個方興未艾、前景廣闊的新領域。

失重模擬

由於航天活動投資強度大,風險高,為了安全與可靠,做到萬無一失,航天前的充分準備工作是必不可少的,也是航天活動能否取得成功的關鍵環節之一其中,失重模擬實驗,就是發展載人航天的一項重要而必需的準備工作。

失重模擬形式

失重模擬技術是為了適應載人航天的發展需要而逐漸發展和成熟起來的,但是,失重環境在地面上是比較難以模擬的,而且一般有耗資巨大、實驗準備時間長和失重時間短的特點。

在地面上模擬失重環境基本上有兩種形式,一是直接式,二是間接式。

直接式又可分為無支撐自由落體和拋物線飛行兩種形式。前者通過落塔或舊礦豎井來實現,後者則通過改裝的失重飛機來實現.

間接式有浸水、臥床和懸吊等方式,可以獲得類似於失重效應的環境條件。分別通過中性浮力水槽、臥床實驗室以及纜索懸吊架等設施或裝置來實現.此外,還有空氣軸承、萬向支架、傾斜台等機械模擬方式。

無論是直接式還是間接式失重模擬,雖然模擬方式各異,但要求結果都一樣,即能產生所要求的失重效應,但在套用目的上確有著重大的區別。

意義

微重力是載人航天過程中遇到的一種重要的特殊環境因素,是開發和利用空間的一種重要資源.失重模擬方法多種多樣,有直接式的也有間接式的,有單一功能的,也有多項功能的,並依其條件和目的的不同而採用不同的模擬方式.但是,套用價值最大、使用頻率最高的一種是中性浮力水槽,它是航天員進行艙外活動訓練的最好形式;二是失重飛機的拋物線飛行,是模擬太空微重力環境的最有效又最為經濟的方法,也是進行航天員訓練的必需設備。

隨著人類載人航天事業的發展，國際上已經提出了重返月球和登入火星等長期載人航天飛行計畫，這對航天員順利完成飛行任務並保持身體健康帶來巨大挑戰。其中，心臟結構和功能的改變將影響航天員順利完成飛行任務並嚴重威脅航天員返回地球後的身體健康。

影響

失重 / 模擬失重引起心肌萎縮的報導已經有很多，航天飛行中由於重力負荷消失、活動減少、代謝水平下降導致心臟做功減少、心肌萎縮，進而導致心臟功能下降。頭低位臥床實驗可模擬航天失重環境導致的血液頭向分布造成的血流動力改變，使心臟負荷降低，從而模擬航天失重造成心肌萎縮。

失重/模擬失重狀態下由於:

1)活動減少,心血管系統血液流速(切應力)發生改變;

2)活動受限,沒有體位改變,因而對心血管調節系統的刺激減少,神經介質和循環激素等血管活性物質對心血管的調節作用減少;

3)失重時流體靜壓消失,血液對血管壁的各種機械刺激(靜水壓、牽張力)發生改變,以上因素綜合作用,引起血管的重塑。

失重/模擬失重時,血管系統的跨壁壓分布及其血流狀況均與地面1G時不同,從而產生血管結構與功能的分化性重塑適應現象。

失重/模擬失重時,在缺乏有效對抗措施的條件下,心血管功能失調引起的立位耐力不良的發生幾乎是不可避免,明顯影響了航天活動及返回1G環境時的再適應能力。