在人類曆史上,我們普通人第一次有機會去到火星,這要歸功于埃隆馬斯克的頑強野心,他正在建造一艘強大的宇宙飛船,這艘飛船将帶領普通人穿越地球與火星之間的距離,曆經長達幾個月時間地航行到達火星。但是馬斯克的公司Space x 必須找到一種方法,來保護旅行者在旅途中免受微重力的影響,這就是為什麼Space x 想出了人造重力星艦,這到底是什麼樣的宇宙飛船呢?它是如何工作的呢?

不管你認為嘗試去火星是魯莽的還是不可能的,而馬斯克正在推進他自己的計劃,就是将人類從地球帶到火星,并可以永久居住在那裡,這是他建造重力星艦的主要原因,這艘星艦有望成為有史以來最強大的,它可以向火星運載人員或者貨物,重力星艦在這幾個方面也是獨一無二的。
它可以将超過100噸的物資提升到軌道上,這是非常必要的,因為星艦必須要在火星殖民者到達前運送大量的物資,因為火星是一個環境非常惡劣的星球,物資裡面将包含可以讓人類在火星保持身體系統正常的居住艙,當然裡面還需要人類所必需的水和食物等一系列物資。Space x會将這艘星艦飛船設計為由上層級和下層級組成,分離的超重型助推器将傳回地球,而星艦在軌道上加注燃料後将前往火星。
為了節省成本,星艦的兩個部分都可以重複利用,助推器會傳回陸地并快速檢查和準備下一次飛行,這個助推器将配備大約30台猛禽發動機進行推進,這個猛禽發動機也是由Space x設計和開發的。每次任務後上層級也會重新進入地球,它是用耐高溫材料保護,以防止在進入大氣層時産生的高溫對星艦産生破壞。
Space x計劃制造大約1000艘這樣的星際飛船,每天至少發射3艘,這将使馬斯克能夠快速達成他讓100萬人登上火星的目标,當然,這艘星艦不僅僅是用于登陸火星,nasa也計劃在下一次登月任務中來使用這艘星艦,這艘飛船會把宇航員送到月球表面并完成任務後将他們送回軌道,其中承擔貨運任務的星艦設計相對簡單,但是對于承擔運送人員的星艦而言,一些複雜的問題開始出現了。
如果是到月球的短途旅行,Space x是不必擔心這些問題的,因為整個過程也就是幾天的時間而已,然而從地球到火星需要長達幾個月的時間,而且在星際飛船必須經過的環境中,乘客會暴露在有害輻射中,當然,這個特殊的問題可以通過在星艦上安裝防護罩來解決,但是另外一個問題就不是那麼容易了,這就是在太空中的失重問題。
這也是一個長期困擾宇航員的問題,對于國際空間站的宇航員而言,為了盡量減少失重帶來的影響,他們必須每天堅持在國際空間站上進行訓練,即使是這樣,傳回地球的宇航員在他們完成長達數月的任務傳回時,在落地艙出來的時候一般都是無法走路的,而是需要從業人員把他們給擡出來。你可能已經看過很多以太空旅行為題材的電影,看到一個巨大的航天器,演員們在裡面可以自由活動甚至可以打架,但是大多數時候電影對航天器中的失重問題都忽略了。
而這種情況在電影之外的現實世界的太空旅行中并沒有那麼簡單,這必須要在星艦上産生重力,才能實作電影中的畫面,這也就是微重力的難題。在涉及微重力時Space x 必須解決的問題是微重力對于人體的影響,正如nasa太空醫學和醫療保健系統辦公室主任所解釋的那樣,在微重力環境中人體骨質流失的發生率為1%-5%每月,這會導緻骨質疏松症,與年齡相關的變化加速。
骨密度和強度的下降在一些骨骼區域,如盆骨更為明顯,盡管大部分的流失在傳回地球後是可逆的,但是長時間處在失重狀态下也會增加腎結石和骨折的風險,長時間呆在太空也會影響肌肉,肌肉的力量和耐力都會下降,尤其對于下肢肌肉來講更嚴重。再加上微重力對結締組織的影響和不同活動的需求強度,使宇航員在長時間失重期間面臨着疲勞和受傷的風險,适當的運動可以有效地減少大塊肌肉萎縮,是以我們會看到宇航員會使用腳踏車和跑步機向下施加壓力來保持健康。
對于這個問題,米國宇航員斯科特凱利也表示,他發現自己在空間站呆了一年後,傳回地球時去适應地球上的環境是非常困難的。因為馬斯克希望火星社群能夠自給自足,是以他必須確定運送到那裡的旅行者盡可能地保持健康,否則他們即使到了火星也會因為身體健康問題而無法生存,這個時候就不得不解決一個問題,如何消除太空中微重力對于人體的影響。
實際上馬斯克并不是第一個來嘗試解決這個問題的人,早在1903年作為火箭和航天之父的戈達德,就提出了最早解決微重力方案的想法,在他的研究報告中提到,在外層空間火箭裝置中他建議使用旋轉力在太空中産生人造重力,從那時起很多專家也已經為空間站和模型中如馮布勞恩倫、奧尼爾圓柱體和斯坦福金牛座,提出了關于這種想法的不同方案,甚至有些已經在考慮實施開發。
例如nasa的鹦鹉螺空間站,它将使用旋轉環面提供人造重力,但是這些方案中每個都有自身的缺陷的,馬斯克正在設計建造的星艦中,其中一些形狀非常地笨拙,會使發射變得困難,而另一些則太重而無法使用。目前對于馬斯克而言,可以很好地與Space x的航天器使用配合的方案中,就是使用3艘一起飛行的星艦系統,這個系統由兩個橋梁來連接配接主星艦和兩側的星艦,橋梁可以自動展開作為輪幅,每艘星艦從地球單獨發射到太空中再連接配接起來,來使主星艦旋轉起來,進而産生足夠的速度來模拟地球的重力。
具體是由兩側的星艦先調整自己的方向并發動推進器,以将動能傳遞給輪子,然後兩側的星艦将再次調整自己的方向面向主星艦,剩餘的旅程中由于輪子旋轉産生的向心力,主星艦上的人會體驗到被下拉的感覺,進而解決微重力的難題,下一步,馬斯克就會努力推進這個方案盡早得以實作。也就是說,如果微重力的難題得以解決,我們人類每一個普通人都将有機會登陸火星,不知道各位小夥伴到時候想去火星居住嗎?