一种低重力模拟器的设计方案,可以帮助宇航员更容易地为未来的太空研究和居住进行训练。
由佛罗里达州立大学的研究人员开发的,基于磁悬浮的低重力模拟器的新设计,可以创建一个体积比现有同类模拟器大 1000 倍的低重力区域。
低重力对生物系统的行为产生深远的影响,也会影响从流体的动力学和传热性,到材料的生长和自组织的许多物理过程。
然而,航天实验往往受到高成本和有效载荷尺寸和质量的限制。因此,开发地面低重力模拟器很重要。
现有的模拟器,例如落塔和抛物线飞机,使用自由落体产生接近零的重力。但是这些设施通常最多只有几分钟的短低重力持续时间,这使得它们不适合需要长时间观察的实验。
*微重力落塔
*抛物线飞机
研究人员表示,基于磁悬浮的模拟器(MLS)可以提供独特的优势,包括成本低、易于访问、重力可调以及几乎不受限制的操作时间。
但是传统的MLS只能产生小体积的低重力区域。当一个典型的模拟器模拟一个大约为地球重力1%的环境时,其功能体积只有几微升,对于实际的空间研究和应用来说太小了。
为了增加MLS的功能体积,研究人员需要一种磁铁,可以产生均匀的悬浮力,以平衡大体积的重力。
他们发现,可以通过将超导磁铁与梯度麦克斯韦线圈集成来实现这一目标。这种线圈配置最早由物理学家詹姆斯·克拉克麦克斯韦在 1800 年代提出。
研究表明,在直径仅为8米的紧凑线圈中可以实现前所未有的超过4,000微升的功能体积。
当MLS中的电流减少以模拟火星上的重力时,功能体积可以超过20,000微升,或约20立方厘米。
今年早些时候,另一个团队为宇航员开发了一种冰箱,设计用于在低重力下工作,可以让国际空间站的居民享受更好的饮食。
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