第一千三百零三章 :阿三的表演! (2/4)
力最可行且研究最深入的方案。
虽然它同样面临人体工程学和巨大工程实施的挑战,但它有着坚实可行的物理学原理。
五百米直径的空天母舰,已经足够进行实时旋转产生离心力模拟人造重力了。
在利用超算模拟和计算后,航天集团的工程师们最终采用了0.35G地球重力作为建造标准。
而之所以采用这个数据,一方面是考虑到了相对较轻质量级的空天母舰建材的强度。
毕竟巡天号·空天母舰实在是太庞大了,五百米的直径意味着即便是它采用最轻的铝合金来建造,其重量也会达到一个惊人的数字。
而实际上一艘空天母舰也不可能全都采用铝合金这种轻质钢材来建造。
比如中心的承重区域,连接各个领域的廊桥,合金支柱等等,这些区域肯定是需要比铝合金强度更高的钨合金、钛合金等等材料来建造的。
因此旋转的速度越快,外沿区域对内部结构的拉力也就越大。
一旦超过了连接区域能够承受的极限,过快的旋转速度会直接导致这艘空天母舰解体。
当然,材料的限制只是一方面的原因。
更重要的原因则是过快的旋转速度会引起‘科里奥利效应’。
也就是在旋转体系中进行直线运动的质点,由于惯性,有沿着原有运动方向继续运动的趋势。但是由于体系本身是旋转的,在经历了一段时间的运动之后,体系中质点的位置会有所变化。
简单来说就是在一个旋转的坐标系内移动的物体,移动路线会发生偏转,转速越快,这种偏转就越明显。
比如在一个每分钟旋转二三十圈的系统中,我们只是尝试从椅子上站立起来,都会一头栽在地上,这就是科里奥利效应所导致的。
科里奥利效应是没有办法完全消除的,即便是在地球这样一个庞大的旋转系统之中,物体的移动依旧会发生偏转。
所以北半球的流体会向右偏移,南半球的流体会向左偏移,大气和海洋环流都会受此影响。
而这艘空天母舰之所以设计成五百二十米的外圈直径,就是考虑过科里奥利效应和对宇航人员的身体健康影响。
通过结合医学界专家的实验和计算,只要母舰的外圈结构在旋转的时候角速度不超过每分钟两转,那么就可以保障飞船上人员的健康与正常活动。
而通过离心力的计算公式【RCF=1.118*10*N*R】可以得出如果要达到地球表面的重力加速度,那么所需的离心半径约为224米,也就是直径近500米。
当然,这只是理论上的数据。
实际上,当母舰的外圈结构旋转的角速度在每分钟转两圈的时候,除了会产生‘科里奥利效应’外,还会产生不同层次的重力梯度问题。
简单的来说,离心力模拟的“重力”会随着半径的变化而改变。在半径为250米的最外围是1g,但越往中心走,感受到的“重力”会越小。
在中心旋转轴处,重力为0(完全失重)。
这意味着母舰内部不同楼层、不同区域的重力环境是不同的,这在设计功能区(如维修车间、生活区、医疗舱)时需要精细规划。
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