追寻微重力 发现我国实验微重力装置4秒电磁弹射

微重力环境是非常独特和珍贵的实验条件。目前仅在太空中存在长期微重力环境。为了以更经济、便捷的方式获得这样的微重力实验条件，科学家们付出了努力。不久前，一款利用电磁发射实现微重力的实验装置在我国进行了测试。第一系列微重力实验最近开始。该装置是中国科学院空间应用中心研制建造的4秒电磁弹射微重力实验装置。这也是亚洲第一个实验电磁发射和微重力装置。

通过模拟微重力，电磁发射将“空间”带到地面

它是什么样的装置，它是如何实现地面微重力环境的？快跟记者一起去看看吧。

4秒微重力电磁弹射实验高度为44.5米，约11层楼高。在建筑外观上，这些白色曲线实际上是重力加速度变化的示意曲线。

整个实验装置的内部可以看作是一个钢架结构，很像一个大型电梯。整个实验装置没有采用焊接。所有连接均由 40,000 多个螺栓精确铆接在一起。

出现张时，可调整两次。这保证了我们安装的准确性。精度始终在可控范围内。钢结构重量达到300多吨，装置整体高度44.5米。目前它仅固定在地面上方一层，没有任何横向接触或固定在空中。这种结构目前在国内是独一无二的。并且在整个40米的长度范围内，偏差不超过一毫米。

在这个“大电梯”的中央、“电梯轿厢”的位置，这个可以上下移动的圆柱形装置，就是整个实验装置的实验舱。直径1.2米，高2米，重500公斤。这个实验舱是如何使用的呢？里面装有一些实验样本，然后实验舱以每秒20米的速度向上抛起，然后实验舱又落回下来。此外，它还可以为内部的实验样品提供4秒的显微曝光。重力环境。弹射过程采用电磁弹射技术。

中科院空间应用中心电磁技术研究室主任张建全：航母电磁弹射技术是为了水平方向弹射30多吨重的飞机。我们的电磁发射实际上是在垂直方向上加速一个实验舱，将实验舱加速到每秒20米。自由上抛和自由落体两段长度各为20米。向上投掷持续2秒，下落持续2秒。秒，这就是4秒微重力的产生方式。

中科院空间应用中心工程师郭瑞成：第一点是爆发力强，第二点是绿色节能。之所以产生所谓的爆发力，是因为这个装置在工作时必须在一秒内瞬间释放出一千瓦时的能量。这是什么概念呢？这意味着8.5公斤的水可以在一秒钟内从0摄氏度加热到100摄氏度。在节能方面，由于该装置在回退过程中具有较大的势能，我们还可以通过转换器将其回收到储能装置中。这样就达到了节能的目的。

喷雾冷却实验 微重力下会发生什么？

4秒的时间过得很快。但这种四秒微重力环境已经在科学研究中发挥了作用。研究人员最近利用这种电磁弹射、微重力实验装置进行了第一个系列科学实验，其中包括“微重力喷雾冷却实验”。

本实验旨在解决航天器内超高功率、超高热流密度器件长期稳定运行的冷却和温度控制问题。通过这个实验我们将看到这个实验装置“大升力”是如何工作的。实验舱弹射后4秒微重力下的实验舱内发生了什么？

我们为什么要在地面上做这个微重力实验？

中国科学院力学研究所副研究员 赵晓：喷雾冷却时，在微重力条件下，液膜流动过程中惯性力、表面张力和重力的作用会完全不同。我们的主要任务是探索它。这些类型的规律，以及它们背后的物理过程机制。

什么样的实验需要这么高的微重力？

中国科学院空间应用中心副教授 张永康：特别是一些高精度的设备，比如我们的一些冷原子，包括量子，这些比较先进的物理实验都会需要这种程度的绝对微重力。 。

实验的结果是什么？

中国科学院力学研究所副研究员赵晓：刚才的实验结果非常好。可以清楚地看到，冷却介质在喷雾冷却和表面流动过程中的演变过程非常明显。它从中心流向两侧。在流动过程中，热量在蒸发过程中被带走。可以看到，很多液膜形成了鼓起的状态，说明此时表面张力起到了限制和主导作用，使其无法发展成球形。可以说，取得了一些新现象、一些新成果。

获取微重力的传统方法：落塔和抛物面

在发射电磁弹射微重力装置之前，如果不想进入太空实现地面微重力，研究人员往往会通过落下塔或抛物线飞行器来获取微重力环境。另一种方法是乘坐抛物面飞机，也称为失重飞机。一些中国宇航员曾乘坐失重飞机出国飞行。飞机爬升到一定高度后，发动机基本关闭，飞机依靠惯性维持一段时间的上升状态。到达顶部后，他加速下降，以抛物线形状飞出。在抛物线顶点前后，飞机处于失重状态，因此飞机上的乘客处于微重力环境中。

专家们所说的3g、5g、10以上的超载，其实就等于无论是实验样品落地还是汽车碰撞实验，最后一次撞击的冲击力都等于3.5或者十的其中一些。自身重量与压迫力碰撞。一般来说，宇航员在训练时必须承受最大8克的超载。但目前的微重力电磁发射实验装置在实验过程中最大过载不超过5g，而且在运行成本方面也具有优势。

中科院空间应用中心电磁技术研究室主任张建全：传统的落塔每天可以进行一到两个实验，而我们的落塔每天可以进行几十个实验。另一个原因是我们的运营成本非常低。它只使用电力。与失重飞机一样，微重力维持时间会更长，大约20秒。然而，我们的失重飞机和常规负载的成本可能高达 200,000 至 300,000 欧元。

同时，微重力电磁弹射实验装置还可以通过精确控制模拟月球和火星的重力来进行相关科学实验。

中科院空间应用中心副研究员 张永康：当它进入自由分段状态时，我会继续对它施加精确的力。它可以是1/6克。如果去火星，重量可能是 1/3 克。通过我们的电磁力，你可以给它一个精确的推力，让它感受到电荷，就像在外星球上一样。

弹弓、爆炸、碰撞、电磁、弹射技术哪家公司最好？

专家表示，微重力电磁弹射实验装置还可以模拟月球和火星的重力环境。这个实验装置可以为我们未来的探月、探火等进行更多的科学实验。那么，实验装置中使用的电磁发射到底是一种什么样的技术呢？弹射基本上是给物体一些初速度并将其扔掉。我们生活中常见的弹射方式有哪些？让我们通过一些小实验来了解一下吧

计划建造20秒微重力实验电磁发射装置

目前，4秒电磁弹射微重力实验装置已开始第一批系列实验，并计划建设更大的20秒微重力实验装置，其能力将进一步扩展和提高。

中国科学院空间应用中心电磁技术研究室主任张建全：我们现在正在建设能够实现20秒微重力时间的大型科技基础设施。通过挖掘到地下约800米的深度，未来整个实验荷载的装载空间也将比较大。整个内部有效直径可达近三米，时间可达20秒。而且我们整个负载的重量可以达到500公斤以上。

与4秒微重力装置相比，新一代电磁弹射20秒微重力实验装置的各项指标未来将进一步提升，为国家重大工程等提供更加高效便捷的地面微/低重力技术。如载人航天和深空探索。验证条件。

中科院空间应用中心电磁技术研究室主任张建全：一旦我们的重大科技基础设施发挥到一定程度，我们的安全问题就被证明是没有问题的，我们人类就可以也可以到里面去表演，包括宇航员的失重训练，或者说普通大众的失重体验，或者我们所说的太空体验，这也是可以在基础设施内部进行的。

图片来源于网络，侵删。

原创不易，记得转发哦！

对此你有什么看法？欢迎在评论区留言评论！