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前段时间，小编看了一篇对《流浪地球》概念艺术指导的专访，惊讶地发现，设计团队的学习资料里，竟然有我社在2013年出版的《空间站系统和应用》！
看，就是这一本
据说，设计团队学习了航天、机械、天体物理等学科，并把它们运用到电影的各种细节里，难怪电影里空间站的场景做得这么专业呢！
看电影的时候，小编一下子就喜欢上了那个空间站，天哪，肉眼可见的经费在燃烧。
《流浪地球》中的领航者号
也许有的小伙伴会产生疑问，好好的空间站，为啥要弄个大圆盘呢？现实生活中的空间站怎么没长这样 ，其实，这一切都跟大名鼎鼎的重力有关系。
------以下是严肃科普时间------
人类生活在地球表面，对每时每刻都存在的重力早就习以为常了。
实际上，一旦离开地球，进入太空中，在微重力条件下，人体会发生相当大的变化。具体表现为下面这五点。
变化一 中性姿势由于关节、肌肉和腱中的自然张力，在微重力环境中，人体在放松状态下会产生弯曲，此时的姿势跟我们平时的坐姿或站姿都不太一样，叫做中性姿势。
中性姿势的特点有：
１.实际身高减少，人体重心向上转移；
２.腿的位置处于坐下和站立之间，脚底与地面成21°；
３.与1g重力条件下的姿势比较，视线向下约15°；
４.肩膀提高，手臂略弯。
微重力条件下的中性姿势
在这样的环境下，一些我们平时觉得so easy的动作也不轻松了。比如，因为没有重力将身体往下拉，向前弯曲身体需要使用更多的腹肌；比如，想要以在地球上同样的动作坐直或站立也是十分困难的。
在太空中站立是十分困难的
变化二 感觉-运动功能失调刚进入太空时，人的感觉-运动功能会受到影响。轻微的症状是移动、姿势幻觉以及头昏眼花，严重的话还会一阵阵出汗、恶心、呕吐。这一系列症状就是空间适应性综合症，有点类似于在地球上晕车，可能是因为视觉刺激、触觉和前庭器官失真信号之间的知觉冲突引起的。
大约50％的航天员多多少少会受到空间适应性综合症的影响，不过，最多３~５天就会适应。当然，在适应过程中，航天员的能力和整个任务的执行都会大大削弱。
航天员适应空间适应性综合症影响需要3~5天
变化三 体液转移在地面，人体血液循环和肌肉张力会防止腿部的体液积聚。而在失重条件下，体液从腿部转移到身体的上部和头部。这会让脸部轻微肿胀，脸上的皱纹也会变光滑，使航天员看起来变得年轻了。同时，小腿肚的体积会减小。
体液转移会使航天员面部肿胀
想紧致皮肤吗？想瘦腿吗？快去太空吧！
体液转移并不是一件好事，心血管功能也会因此失调。回到地球后，航天员会感到头昏眼花，甚至晕厥。
变化四 肌肉萎缩在太空中，运动变成了一件十分奢侈的事情。肌肉受到的重力载荷变小，又无法通过举重或者其他锻炼刺激肌肉，人体的肌肉组织会萎缩。“用进退废”的道理相信每一个热爱健身的小伙伴都懂。
不过这倒不是什么大问题，等回到地球后恢复锻炼，慢慢就好了。
变化五 骨丢失骨骼看上去是固态的，实际上，它是动态变化的组织：从血液中摄取钙而得到加强，同时又不断分泌钙质到血液而被破坏。骨的维持还受到沿纵向的压力载荷和冲击性载荷的作用。
骨骼是动态变化的组织
在太空中，没有重力对骨产生静压力和步行时的冲击性载荷的刺激，骨骼就会开始退化，人体的钙质开始流失。哪怕通过体育锻炼，或者通过食物或者钙制剂补充钙质，都无法将骨丢失的程度降至最低。
执行长期任务的航天员每天大约损失100~800mg的钙，这意味着在太空停留8个月后，人体内将丧失5%-10%的钙。
因此，由于种种条件所限，目前航天员在太空中最长执行一年任务。
航天员罗曼年科创下了太空飞行326天的纪录
而在科幻作品中，主角们动辄就要进行十几年甚至几百年的太空旅行。创作团队在设计空间站时，自然就需要考虑怎么制造人工重力。（当然也是因为有重力的场景比失重场景要好拍一百倍吧！）
这里需要引入两个物理小知识（感谢初中物理老师）。
地球上的重力其实就是地球对人的引力，方向指向地心。
当物体沿着圆周运动时，会受到指向圆心的向心力。
向心力的计算公式是
M是物体质量 ω是圆周运动的角速度 r是半径
在地球上，我们都会受到指向地心的重力。但在太空的微重力环境中，如果从固定的方向让人体受到一个大小合适的力，我们就会感到像在地面上一样，能够“脚踏实地”。
因此，利用向心力在太空制造人工重力就成为了科幻题材作品的首选。也就是说，对于一定质量的物体，只要ω和r合理，就能够用向心力来模拟重力的效果了。
1952年，著名的美国火箭专家冯·布劳恩设计了车轮状空间站模型。在他的计算中，这个空间站每分钟转3周，可以给内部人员提供0.3g的人工重力。
就是这个模型，被后面无数电影争相模仿
1955年，在与迪士尼合作的《人在太空》电视片中，冯·布劳恩更新了他的设计：旧版使用了太阳能，新版中改为使用更高效的核能。
1955年版空间站
------科普时间结束------
现实中，用向心力来制造人工重力的空间站还没有被建造出来，不过在科幻电影中早已数见不鲜了，最近几年更是如雨后春笋般层出不穷。
2014年的《星际穿越》里的Endurance
2015年《火星救援》里的Hermes
2016年《太空旅客》里的Avalon
以及2019年《流浪地球》里的领航者号，虽然电影并不完美，总有人能找到各种各样的bug 。不过正如原著作者刘慈欣说 ：“这一次只是迈出了一小步”。衷心希望国产科幻电影能越拍越好，也给我们提供更多的写作素材。
所以请一定要关注我们的公众号哦，最后，再和大家介绍一下创作团队看的这本书：
《空间站系统工程和应用》由我们中国宇航出版社出版！该书出自《载人航天出版工程》，凝结国内外载人航天专家和学者的智慧和成果，并获得了国家出版基金资助。
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出品/中国航天科普&科普中国
参考文献/
[1]厄思斯特·梅瑟施米德，莱茵霍尔德·伯特兰.[M]周建平，等，译.空间站系统和应用.中国宇航出版社，2013.
[2]吉尔斯·克莱门特，安吉·伯克利.[M]沈羡云，等，译.人工重力.中国宇航出版社，2012.
文/段婷
编辑/杨斯爽
审校/杨洁
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