全球首顆「人造月球」將誕生?科學家:人造月球專案即將啟動

2022年1月12日,今日俄羅斯發佈了一條新聞,內容是「China builds artificial moon」(中國建造人造月球),這個新聞不可謂不小,趕緊搜索下大陸新聞是否有報導,結果除了一個自媒體的翻譯文以外,居然啥都找不到!

「中國人造月球」到底是什麼東西?

據今日俄羅斯報導,這個所謂的「人造月球」是一個在地球上模擬月球的低重力環境,並且還不是一個模擬環境,而是一個「真正的球」!

中國礦業大學科學家李瑞林週二發表講話稱,東部城市徐州的人造月球項目預計將在未來幾個月內正式啟動。李瑞林稱這是全球「第一個此類設備」,它將類比月球環境提升到一個全新的水準。

該實驗環境將有一個被抽成真空環境的密封室,內部有一個直徑60公分的「迷你月球」,「月球」主要由岩石與塵埃組成,在「月球」中的重力水準可以做到與月球一致。

當然這個可以調整,可以做到1/6或者讓其完全懸浮,在磁場足夠強的地方就能做到徹底懸浮,比如一些比較輕的物體,就像青蛙、板栗或者其他生物等。

李瑞林稱這個項目將用來類比月球作業時的設備測試,將在未來月球探測上發揮非常重要的作用,甚至可以防止發生一些代價昂貴的低級計算錯誤。

反重力的原理又是什麼?

估計大家都應該是懵的吧,地球上能實現反重力了?

在太空模擬引力環境只有一個辦法,利用大型回轉機構轉動的「離心力」來模擬引力,從理論上來看只要結構足夠大與重力環境並沒有區別,而且還能用不同轉速調整「重力」大小。

那麼在地球上模擬失重環境呢?方法倒是挺多的,但都有一個缺點,就是時間很短!比如自由落體塔,或者零重力飛機,在起落過程中模擬失重,這兩種可以100%模擬出太空失重的環境,但時間很短,比如自由落體塔的時間是根據高程可以計算的,還要減去減速緩衝的時間。

零重力飛機只能在飛機爬升的末端與下降的初段實現零重力環境,時間同樣很短,只有幾十秒而已。

還有一種則是在大型水池中,利用浮力與重力相等來模擬水中「失重」懸浮的狀態,這種狀態是在「潛水宇航服」中仍然是存在重力的,只能類比部分環境。

除此以外地球上實現失重環境的方法就沒有了,難道還能用磁場來對抗地球的引力環境,實現零重力?也就是反重力現象?

磁懸浮:模擬失重?

從中國礦業大學科學家李瑞林的說法來看,用的是磁場模擬,那麼就只有一種可能了,也就是超導磁懸浮模式,各位一定還記得那只磁懸浮青蛙,但相信很多朋友卻搞不清楚為什麼青蛙這種動物也能懸浮起來,難道超導真的能反重力?

利用磁場同性排斥的原理製造一個磁懸浮的地球儀難度應該不高,比如利用地球儀周圍遍佈同N極磁鐵(向外側)並且每隔一圈磁鐵中放置一個S極的磁鐵,而下方懸浮板也同樣這樣操作,但排列的都是N極朝上的磁鐵,那麼一個懸浮地球儀就誕生了,並且不會滾丟,因為地球儀中夾雜的S極與N極相吸定位,而N極排斥懸浮,只要地球儀的總質量小于排斥力,那麼地球儀就能懸浮。

那麼一隻青蛙又是如何實現懸浮的呢?

我們知道超導體可以在磁場中懸浮,顯然超導體不是一個磁鐵,所以不存在所謂的同極性排斥這種蒙混過關的問題,那麼超導體到底是怎麼懸浮的呢?

因為超導體是是一個完全抗磁性的物體,要保持內部無磁通通過,那麼會在強磁場作用下超導體表面會產生感生電流,這個幹甚電流會產生一個和外界磁場相反方向的磁場,與外磁場產生的磁性剛好抵消,假如這裡排斥力等于其質量產生的重力,那麼這個物體也就懸浮起來了。

說到底還是同極排斥的原理,但這是超導體,又不是青蛙,為什麼動物也可以呢?因為生物體中含有水,而水同樣是抗磁性物質,它同樣可以磁懸浮,不過水的原理和上文稍有區別,但結果卻是相同的。

所以才有人把蟲子、草莓以及板栗與番茄還有水等放到強磁場中來實現磁懸浮,從理論上來看,只要磁場足夠強,人躺在上面也能浮起來,但有沒有危險不太好說,比如有科學家Silbert就曾研究過人體暴露在超強穩態磁場中時,大腦運動皮層中的運動誘發電位呈現出暫時性的顯著降低,這可能是磁場通過對靜息運動閾值的調節從而改變了膜的興奮性。

可能會導致心率波動,以及血壓以及呼吸等受到影響,但後果如何估計沒有人能回答,畢竟真的沒有人嘗試過這樣的環境。

人造月球環境:問題很多

上文我們看到了自由抗磁性物質才能在強磁場下產生懸浮效果,要是鐵磁物質那就完蛋了,不僅不能「反重力」,反而會變成超重,所以這樣的模擬環境並不是真正的失重環境,而是某些物質能在這裡模擬出失重的感覺。

想要模擬任何物質的失重環境,在未來發現引力子後也許能想出其他辦法來,就現在的技術而言,只能用自由落體塔或者零重力飛機了!

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