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大型旋转空间站上巨大摩天轮的工作原理和森瑞普導電滑環的作用

由劉慈欣創作的科幻小說《流浪地球》拍攝的電影最近特別跑火,今天討論的一個關于電影題材中的大型旋轉空間站與森瑞普導電滑環的问题。当然这个旋转空间站目前是不存在的,只是停留在部分科学家的理论验证阶段。旋转空间站为什么要旋转?有什么作用?森瑞普滑環在这个旋转过程中又起到什么作用。

導電滑環在服务机器人头部的作用
導電滑環在服务机器人头部的作用是什么

作爲一個普通人,在我們看了這些電影後,不免有很多疑問。首先就是,這個空間站有個巨大的轉輪,它在不斷的勻速360度旋轉,它爲什麽要旋轉呢?其次,這個轉輪旋轉的過程中如何與尾部的離子動力系統連接,要知道,電纜線、控制信號線等線纜是不可能無限制的被旋轉的,會繞線的。再次就是人在太空按理是浮動的,我們印象中的宇航員們在空間站裏面都是飛來飛去的,而《流浪地球》電影裏的航天員們卻可以像在地球上自如的行走,是劉慈欣不夠嚴謹還是導演的失誤呢?

問題1:空間站上那個巨大的摩天輪爲什麽要不斷的旋轉,它的工作原理是什麽?它起什麽作用的呢?

人在地球上之所以能夠平穩的行走,是得益于地球引力的作用。而在太空,則沒有這個引力,于是科學家們提出了個方案:在空間站上建一個巨大的摩天輪,在上面設立大量太空艙共航天員工作和生活用。當然某些需要在太空完成的實驗則不會在這個部位實施了。這個摩天輪實際上是有大量太空艙組成的,由離子驅動發動機提供動力。摩天輪旋轉起來後,就可以人爲的制造類似于地心引力的“重力”,這樣太空艙裏的人就可以像地面一樣了。這麽做有個非常大的好處,航天員不需要之前那麽嚴格的反重力鍛煉。

問題2:空間站上面的摩天輪如何與動力系統連接而不繞線呢?

空間站上面的摩天輪要持續不斷的旋轉,需要足夠的動力來推動它,這個動力源可以是離子發動機,也可以是未來的新型燃料,它被安裝在這個摩天輪正後方。那麽問題是,這個能量(電力、控制信號等)如何傳輸到旋轉的摩天輪裏面呢?答案是使用森瑞普太空專用滑環,森瑞普導電滑環的作用就是在動力系統和旋轉太空艙直接建立一個紐帶,目前在人造衛星上有著很多的使用。

問題3:太空上用的滑環與地球上用的有什麽不同呢?

要解答这个问题,首先得明白个道理。太空环境与地面环境不一样,主要差别就是太空没有地心引力,而地球上由于自身质量和自转,会有很大的地心引力。地球上可以用的導電滑環,即使质量可靠,到了太空就必定要出问题,可能短时间内不会马上就出问题,但滑环不能只用几天或几个月啊!时间一长,就会引起短路,轻者导致设备故障和停止工作。重则发生毁灭性的灾难。所以说森瑞普地球上使用的滑环与太空上使用的滑環工作原理是一樣的,作用也是一樣的,只是制造材料和工藝不一樣。



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