在太空中会发生超重现象的原因:重力、加速度因素的作用影响

知识点:超重、重力、加速度

在载人航天活动中,超重现象主要发生在航天器的发射和返回过程中。 为了把航天器送入太空,目前一般都采用多级运载火箭。 在第一级火箭开始燃烧时,由于整个火箭的自身重力很大,加速度是很小的,看上去是徐徐上升。 随着燃料的消耗,火箭重力逐渐减轻,加速度值逐渐加大,直到第一级火箭燃料耗尽,燃烧停止;接着是第二级火箭开始燃烧,重复上述过程;最后是第三级火箭的燃烧和加速。 经过这样三次的加速过程,一般可把载人航天器加速到第一宇宙速度(7.9千米/秒),进入绕地球的太空轨道。 在这个加速过程中,载人航天器上的设备和其中的航天员,自身的重力都会相应地增大许多,而处于超重状态了。

同样道理,载人航天器在完成任务从太空返回地面时,也会出现超重现象。 返回前,载人航天器的返回舱先把底部朝前,然后利用反推火箭减小速度和降低轨道高度。 在进入大气层时,因受空气的阻力而逐步减速。 刚开始时,因高层大气密度很小,减速值很小;随着高度的降低,大气密度逐渐增加,阻力逐渐加大,减速值也逐渐加大,并在达到最大值后开始减小,形成一个半正弦的曲线。 因此,在返回过程中,载人航天器及航天员,将第二次进入到超重状态。

随着航天技术的提高,延长了火箭的加速过程,火箭发射时的加速度已下降到地面重力加速度的5倍;而返回时的超重也大大减小。 航天飞机条件更好了,发射时超重峰值只相当于3倍重力加速度,返回时采用了滑翔式飞机般地载入,超重峰值不到重力加速度的2倍,一般健康的人都可以承受得了。

过大的超重对航天员的身体十分不利,因为人的体重突然增加了许多倍,无论是对心血管系统,还是对呼吸功能,以及人的工作效率,都会造成不良的影响。 人能忍受超重的能力总是有限的,为了最大限度地减小这个影响,人们在载人航天活动中对超重采取了一些防护措施。

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