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吹口气能让量子卫星跑5万公里?中国微力测量领先

 

在地球表面,因为重力的存在,我们驱动汽车、飞机、火箭,都需要巨大的推力,但是在太空中,一只蚂蚁的重量就可以推动上百吨重的飞行器,它就是微力。微力能做什么?科学家又是如何捕捉如此小的力量?中科院研究员余西龙在SELF讲坛的舞台上现场演绎微力的魔力。 

余西龙

中国科学院力学研究所 研究员

以下内容由余西龙演讲精编而成:

微力究竟有多小?

微力就是非常微小的力,那么这个微小的力,到底有什么作用呢?

好多小朋友过生日时,非常温馨的一个画面就是吹蜡烛,吹熄蜡烛应该是非常简单的事情,一口、两口、三口也许就把蜡烛吹灭了。但是如果这个事情发生在太空中又会是什么样呢?

天宫二号是我们国家的一个空间站,它运行在离地球高度393公里的真空环境中,但是实际上由于受到真空微重力和大气阻力的作用,它的轨道会慢慢下降,它所受到阻力大约是4.6mN,4.6mN是一个非常小的力,日常生活中很难接触到这么小的力。

余西龙用一个形象的比喻描述了这个力,画面上是十只蚂蚁,一只蚂蚁的重量大约是50毫克,十只蚂蚁的重量就是天宫二号所受到的微阻力的大小,实际上这个力非常小,但是这么小的力就可以让空间站每天降落大约70米的高度。

助推器的工作原理

那又是如何让空间站在那么高的高度运行呢?这张照片上黄色的部件就是一个小的推力器,它的作用就是产生一个力,能够抵消所受到的阻力,让飞船稳稳地站在393公里的高空,那么这种小的推力器到底是怎么起作用的呢?或者说它的工作原理又是什么呢?

目前常用的有三种小推力器,一种是所谓的冷气推力器,它实际上非常简单,就是一个高压气瓶里面装满了高压的气体,当打开一个阀门气体排出的时候,就能产生推力,这个推力的作用就类似我们吹一口气。那么另外一种就是化学推力器,它的工作原理就是利用化学物质燃烧产生的高温高压的气体喷出,产生推力。还有一种是电推力器,这是相对比较复杂的一种推力器,它实际上是通过磁场加速电离的空气来产生推力。

科学家如何测量微小的推力呢?

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