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大型旋转空间站上巨大摩天轮的工作原理和森瑞普导电滑环的作用

由刘慈欣创作的科幻小说《流浪地球》拍摄的电影最近特别跑火,今天讨论的一个关于电影题材中的大型旋转空间站与森瑞普导电滑环的问题。当然这个旋转空间站目前是不存在的,只是停留在部分科学家的理论验证阶段。旋转空间站为什么要旋转?有什么作用?森瑞普滑环在这个旋转过程中又起到什么作用。

导电滑环在服务机器人头部的作用
导电滑环在服务机器人头部的作用是什么

作为一个普通人,在我们看了这些电影后,不免有很多疑问。首先就是,这个空间站有个巨大的转轮,它在不断的匀速360度旋转,它为什么要旋转呢?其次,这个转轮旋转的过程中如何与尾部的离子动力系统连接,要知道,电缆线、控制信号线等线缆是不可能无限制的被旋转的,会绕线的。再次就是人在太空按理是浮动的,我们印象中的宇航员们在空间站里面都是飞来飞去的,而《流浪地球》电影里的航天员们却可以像在地球上自如的行走,是刘慈欣不够严谨还是导演的失误呢?

问题1:空间站上那个巨大的摩天轮为什么要不断的旋转,它的工作原理是什么?它起什么作用的呢?

人在地球上之所以能够平稳的行走,是得益于地球引力的作用。而在太空,则没有这个引力,于是科学家们提出了个方案:在空间站上建一个巨大的摩天轮,在上面设立大量太空舱共航天员工作和生活用。当然某些需要在太空完成的实验则不会在这个部位实施了。这个摩天轮实际上是有大量太空舱组成的,由离子驱动发动机提供动力。摩天轮旋转起来后,就可以人为的制造类似于地心引力的“重力”,这样太空舱里的人就可以像地面一样了。这么做有个非常大的好处,航天员不需要之前那么严格的反重力锻炼。

问题2:空间站上面的摩天轮如何与动力系统连接而不绕线呢?

空间站上面的摩天轮要持续不断的旋转,需要足够的动力来推动它,这个动力源可以是离子发动机,也可以是未来的新型燃料,它被安装在这个摩天轮正后方。那么问题是,这个能量(电力、控制信号等)如何传输到旋转的摩天轮里面呢?答案是使用森瑞普太空专用滑环,森瑞普导电滑环的作用就是在动力系统和旋转太空舱直接建立一个纽带,目前在人造卫星上有着很多的使用。

问题3:太空上用的滑环与地球上用的有什么不同呢?

要解答这个问题,首先得明白个道理。太空环境与地面环境不一样,主要差别就是太空没有地心引力,而地球上由于自身质量和自转,会有很大的地心引力。地球上可以用的导电滑环,即使质量可靠,到了太空就必定要出问题,可能短时间内不会马上就出问题,但滑环不能只用几天或几个月啊!时间一长,就会引起短路,轻者导致设备故障和停止工作。重则发生毁灭性的灾难。所以说森瑞普地球上使用的滑环与太空上使用的滑环工作原理是一样的,作用也是一样的,只是制造材料和工艺不一样。



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