這是一個(gè)非常有意思的話題，其實(shí)現(xiàn)代失重的飛行訓(xùn)練就是在飛機(jī)中完成的，執(zhí)行這種始終訓(xùn)練的飛機(jī)經(jīng)過(guò)特種改裝，而且最關(guān)鍵的是飛行線路有特殊要求，否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)失重模擬了！
飛機(jī)上如何來(lái)模擬失重？
失重有幾種實(shí)現(xiàn)方式，一種是自由落體中會(huì)出現(xiàn)失重，另一種則是環(huán)繞地球的圓周飛行中，“離心力”和引力平衡的狀態(tài)，而飛機(jī)來(lái)模擬失重則是前者，它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
- 垂直下降速度等于自由落體速度
這不就是飛機(jī)墜毀了么？完全不是，這是飛機(jī)在可控狀態(tài)下達(dá)到這個(gè)速度，當(dāng)然為了達(dá)到可控的目的，飛機(jī)不可能垂直下降的，而是會(huì)飛出一個(gè)下降坡度來(lái)，而這個(gè)坡度是有要求的，無(wú)論這個(gè)坡度的角度幾何，但有一個(gè)要求，即垂直分量上的下降速度為地球的重力加速度，也就是9.8米/秒^2！
失重飛機(jī)進(jìn)行的拋物線飛行線路圖
看起來(lái)是一個(gè)拋物線？至少有一段是的！由于飛機(jī)的氣動(dòng)性能都不一樣，所以每種型號(hào)的飛機(jī)都有一個(gè)失重的最佳曲線，根據(jù)飛機(jī)的性能不一樣，失重時(shí)間模擬也并不一樣，當(dāng)然還有更多的飛機(jī)根本就不適合這種任務(wù)。
為了保證足夠的訓(xùn)練時(shí)間，對(duì)飛機(jī)的拋物線頂點(diǎn)高度是越高越好，因?yàn)榇怪毕陆捣至渴且粯拥模瑥乃亩c(diǎn)高度就可以算出這架飛機(jī)最多能模擬多久失重了！比如上圖拋物線頂點(diǎn)是9300米，下降到8300米開始改為平飛！那么其總的失重時(shí)間為：
t=√2h/g=14.29S
那么加上上升段（在自由狀態(tài)下繼續(xù)上升到拋物線頂端的時(shí)間）的失重時(shí)間，理論課模擬時(shí)間為28.6秒，但實(shí)際時(shí)間一般都小于這個(gè)時(shí)間，比如上圖的拋物線即為A310 ZERO-G的飛行軌跡，它的總模擬失重時(shí)間為22S。
22秒的時(shí)間實(shí)在是夠短，但在這個(gè)時(shí)間中可以做很多事情了，比如體驗(yàn)失重的感覺(jué)，還有在失重條件下做一些未來(lái)在太空失重條件下會(huì)操作的設(shè)備與動(dòng)作等，甚至還有練習(xí)吃飯！在現(xiàn)代航天中，失重訓(xùn)練是每個(gè)航天大國(guó)的宇航員必經(jīng)之路。
飛船上為什么會(huì)失重？
飛機(jī)上的失重我們了解過(guò)了，分別是上升的后半程和下降的前半程，利用的無(wú)非就是和重力加速度一致這種方式，那么飛船呢，它又是怎么來(lái)實(shí)現(xiàn)的？
國(guó)際空間站的生活
- 第一宇宙速度
很多朋友都搞不清楚第一宇宙速度是怎么算出來(lái)的，其實(shí)很簡(jiǎn)單，即環(huán)繞地球的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力和重力相等時(shí)的速度，即為第一宇宙速度，在地球表面（地球半徑按6370千米半徑計(jì)算），大約是7.9千米/秒！理論上只要地球自轉(zhuǎn)再快16倍，那么只在地球赤道上的所有物體都在失重狀態(tài)下了！當(dāng)然這不可能，要不然地球就散架了哈！
因此達(dá)到失重就是所有的衛(wèi)星和飛船必須具備的，否則它就會(huì)掉下來(lái)，當(dāng)然飛船獲得了這個(gè)失重的狀態(tài)，那么在其中的乘員同樣也達(dá)到了失重條件！
所以日常航班上達(dá)不到這個(gè)7.9千米/秒，也沒(méi)有打算給各位飛一個(gè)零重力拋物線，因?yàn)楦魑毁I機(jī)票的錢似乎不太夠，而且飛機(jī)也沒(méi)有改裝，所以就洗洗睡吧！
除了這些外還有哪些失重的方式？
在地球上制造失重的方式是非常有限的，除了飛機(jī)用拋物線軌跡飛出來(lái)以外還有如下幾種方式：
1、落管 2、落塔；
4、水下訓(xùn)練 5、探空火箭；
7、平流層氣球
落管和落塔其實(shí)就是同一個(gè)方式，不同的是直接丟進(jìn)落管的東西到最后是會(huì)被摧毀的，而在落塔中則不一樣，因?yàn)樽詈髸?huì)有一個(gè)減速緩沖過(guò)程，但在落管中測(cè)試是就比較暴力了，比如液滴測(cè)試，或者其他不介意快速減速過(guò)程的，比如要測(cè)試在失重狀態(tài)下的某些傳感器動(dòng)作之類！當(dāng)然測(cè)試時(shí)管子中需要真空狀態(tài)，否則多少會(huì)影響一些數(shù)據(jù)，不過(guò)以人體來(lái)感覺(jué)還是差不多的！
水下訓(xùn)練則是人體在水中的浮力等于重力時(shí)的裝臺(tái)，一般這種狀態(tài)下會(huì)穿上模擬的宇航服，一來(lái)模擬太空工作環(huán)境，而來(lái)提供額外的浮力，比較笨重，最多只能提供一些艙外工作的訓(xùn)練，但事實(shí)上人體只是在水中處于浮力平衡的容器內(nèi)，這個(gè)失重狀態(tài)跟人體無(wú)關(guān)，只是提供近似模擬。
探空火箭和平流程氣球，其實(shí)就是提供一個(gè)自由落體的環(huán)境，因?yàn)榇嬖诳諝庾枇Γ钥偸菚?huì)差那么一點(diǎn)，但如果要求不高，那么這種方式是比較好的，比如從40千米高度丟下，到地面的零重力支撐時(shí)間為：90S，當(dāng)然存在空氣阻力，這個(gè)時(shí)間上是有差異的！
在這些模擬失重的方法中，水下訓(xùn)練最節(jié)省成本的（但制造一個(gè)大水池也不便宜），然后是落管和落塔，再是平流層氣球，然后是拋物線飛機(jī)，最后是探空火箭，這個(gè)一次性的大玩具最貴了，飛機(jī)還可以用N次，不過(guò)是費(fèi)點(diǎn)油！
人工重力制造方式
說(shuō)完了失重，再來(lái)說(shuō)說(shuō)重力怎么制造？其實(shí)重力很容易被制造，難的是如何制造1g的重力，因?yàn)槟脗€(gè)大鐵球，它對(duì)你也有引力，你就能感覺(jué)到重力，但可惜這個(gè)引力太圍繞，如果要制造1g，那就需要像地球一樣的天體才能模擬出1g的重力來(lái)，當(dāng)然這不可能，所以我們投機(jī)取巧了！
離心力來(lái)模擬重力，所以我們看到上世紀(jì)80-90年代的大型環(huán)形空間站是有原因的，因?yàn)閷?huì)轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)空間站，用以產(chǎn)生離心力來(lái)模擬重力，種花家計(jì)算過(guò)，如果要在人體舒適狀態(tài)下模擬的話，這個(gè)圓環(huán)至少需要220米直徑以上，轉(zhuǎn)速1.5-2圈，能模擬出比較舒服的重力環(huán)境！
因此這個(gè)條件下，國(guó)際空間站最大尺寸（算上太陽(yáng)能電池）也不過(guò)110米，大約只有一半，所以想要實(shí)現(xiàn)有點(diǎn)難哦！
不過(guò)還有另一種模式比較簡(jiǎn)單，直接以1g的加速度飛行，然后速度到極限了，再掉過(guò)頭來(lái)以1g的加速度減速，一直輪替，這種方式不介意飛行器大小，但極其耗費(fèi)燃料，只有裝上了瑟爾發(fā)電機(jī)的飛船才可以哈！
