题目内容
【题目】阅读下面的短文,回答问题。
微重力卫星“实践十号”
2016年4月6日凌晨1点38分,“实践十号”卫星成功升空。这是一颗返回式卫星,也是中国第一个专用的微重力实验卫星。“实践十号”卫星分为回收舱和留轨舱,回收舱在轨运行12天后返回地球,留轨舱继续在轨工作3天。2016年4月18日,“实践十号”卫星成功返回。
微重力是个什么概念?徽重力就是微小的重力吗?
我们平常说的重力是由地球引力产生的,所以不少人会误认为,人造卫星所在的轨道因为距离地面比较远,因此地球对它们的引力很小,所以叫做微重力。这是不对的。
根据G=mg,同一个物体我们常用g来衡量重力的大小。距离地球越远,g值就越小,然而,就算是在距离地面200km的高度也没有降多少,大约为0.94g,而在1000km的高度为0.75g,也就是说,一个物体在地面重100N,到了1000km高度,依然受到75N的重力。国际空间站离地球的距离不超过420km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。
那么,大众媒体所说的微重力到底是怎么微小的呢?
其实,平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支持力。如果失去支持,我们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持,他将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环境中物体的重力却仍然存在,或者说地球依旧在吸引它。
要想造出失重的环境,可以让物体自由坠落,如自由坠落的电梯、飞机等。不过出于安全的考虑,坠落高度很有限,这只能带来短暂的失重。而各种航天器如空间站、卫星等则是长期处在失重环境,这些家伙在不停地坠落(绕地飞行),却又一直没有掉落到地面,这真是好极了!
物体完全感觉不到重力叫失重,之所以达不到完全的失重——微重力,是其它外在因素造成的,如太空残余大气的阻力、航天器进行姿态调整时产生的推力、人员在航天器内的走动,以及重力梯度等。或者说是这些因素导致自由坠落的物体,在坠落时“不那么自由”,使物体“感受”到些许的支持力,这就是“微重力”。也就是说所谓微重力琢境,它其实跟地球引力的关系不是那么大。
要想获得微重力环境,最好的当然是大型的运行稳定的空间站,但它们通常都非常的贵。相比之下,返回式卫星“实践十号”就实惠得多。它使用化学电池供电,所以不需要展开太阳翼;因为不载人而且任务时间相对短,就不需要考虑对接和人类活动等干扰。因此它还有一个明显的优点:机动性很高。可以说,“实践十号”不只是未来空间站的补充,更有不可替代的作用。
同学们也许知道失重环境中,水滴是一个近乎完美的球体。还有许多诸如此类在太空环境申表现出来的不同于地面上的现象,因此,在失重或微重力环境下进行物理、化学、生物等相关学科的实验研究,显得非常有意义。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)失重状态下的人造地球卫星____________(选填“受到”或“不受”)重力;
(2)一个重为100N的物体在距离地面200km的高度所受的重力为____________N;
(3)“实践十号”微重力水平为10-6g,空间站的微重力水平一般为10-3g。____________(选填“实践十号”或“空间站”)的微重力环境更好;
(4)请你合理猜测一个在微重力环境下的实验研究:_____________________________。
【答案】受到 94 实践十号 物体在失重环境下能燃烧吗?种子在失重时如何变异的?失重下生物有哪些生理反应的变化?(总之,关于物理化学生物的,关于失重情况下的猜想)
【解析】
(1)在失重环境中物体的重力却仍然存在,据此进行分析;
(2)距离地球越远,g就越小,在距离地面200km的高度g大约为地面上的0.94g,据此进行计算;
(3)根据材料提供的信息,得出“实践十号”与“空间站”哪一个的微重力环境更好;
(4)微重力科学的主要方向,包括微重力流体物理(简单流体的运动、多相流和复杂流体),微重力燃烧科学(燃烧机理和空间站防火),空间材料科学(凝固过程、晶体生长和模型化研究),空间生物技术与生命科学(生物力学、细胞-分子生物学和纳米生物技术).
(1)由材料可知,失重环境中物体的重力却仍然存在,所以失重状态下的人造地球卫星仍然受到重力。
(2)一个在地面上重为100N的物体在距离地面200km的高度所受的重力为=0.49100N=94N.
(3)根据材料提供的信息可知,“实践十号”的微重力环境更好。
进行新型材料的研究
(4)在失重或微重力环境下可以进行物理、化学、生物等相关学科的实验研究,比如:进行新型材料的研究。物体在失重环境下能燃烧吗?种子在失重时如何变异的?失重下生物有哪些生理反应的变化?等等。