最近沉迷於《無垠的太空》這部非常硬核的太空史詩劇。劇中所展現的一些宇航科技細節,讓人非常著迷而又不解。

比如劇中的載人飛船或空間站,無論大小,都有自身的重力系統。空間站可以利用自旋產生的離心力來製造重力場,稍微好理解一點。而關於小型的運輸船、炮艦、隱形戰鬥艦等小型飛船,劇中所展現的細節,飛船引擎啟動後,重力場隨即形成。有點讓人想到汽車引擎發動後,才能啟動暖風系統。

以前在看些不那麼硬核的科幻片之前,倒不會產生這樣細節的疑問。劇中對太空環境條件所帶來的相應影響的表現,應用到戰鬥戰術、生活方式等無數細節上,為此劇帶來無比的魅力。反而引發出了更多的相關思考和好奇。像很多近年的硬核科幻作品中(例如死亡空間、深空失憶等),都有關於飛船內重力場的表現。所以我在想,這樣的硬核向的科幻片中,應該對這樣核心的技術有相關的邏輯思考或技術引用,而不只是為了照顧觀眾的理解習慣來這樣講述故事。

所以問題是:小型的飛船要產生重力場,需要通過過怎麼樣的技術原理來實現?引擎和重力場之間所技術關聯是怎樣的?希望得到大大們深入簡出的分析介紹,感激先!


其實關於模擬重力,劇中是有提及到的。簡單的說在太空中,飛船始終是保持約一個G的加速度,以此模擬重力。所以,羅西南多號停靠在穀神星之前船員有一段時間是需要磁力靴固定自身,就是因為飛船需要減速。這裡就有一個小細節,在第二季追蹤愛神星的時候,飛船加速前,船員的椅子後仰就是因為加速度增加,人需要躺下分散壓力。

正確的答案已經被人答了, 我只是來展示一下我高超的繪圖技巧

在The Expanse中, 戰艦設計大致思路是這樣的. 這樣駛向目的地時會持續的保持某個固定的加速度.

加速度產生的重力讓人可以直接在戰艦上站立.

當距離目的地接近時, 在將飛船倒過來減速. 同樣可以利用加速度站立.


飛船巡航過程中的重力是靠引擎長時間加速模擬的。當然了引擎能長時間保持高加速度是超出現有物理學認知的,所以專門在 S02E06 開頭講了這種神級引擎發明人所羅門愛潑斯坦的故事。


飛船在巡航速度附近不停加速減速即可。由加速切換為減速時,先關閉發動機,暫時失去重力,飛船旋轉180度,頭尾調換後,再啟動發動機減速。對於船員來說,只有掉頭時失重,加速和減速時都有重力考慮到火星人和小行星帶人大都只適應低重力環境,所以飛船也只用維持低重力,估計不超過0.3個g,而且重力越低越節能關於重力,劇中非常嚴謹的,有重力時有尾焰,關發動機躲避時艙內都是失重的
這個劇裡邊好像唯一一個有真正意義上「人工重力場」的「飛船」就是被Protogen改造後的Eros小行星。其他飛船上的「重力」都來自於飛船沿自身軸線加減速過程在飛船內部形成的等效重力作用,或者是飛船或者空間站旋轉產生的向心力模擬的「重力」,而且以這種方式產生人工重力的飛船,整個劇情里暫時只出現了一艘:摩門教徒訂製的Nauvuu號。當然,這艘飛船因為種種原因改了兩次名,一次改成了Behemoth(巨怪),因為這是書中人類建造的最大的飛船,然後又改成了Medina Station,成了外星殖民飛船的中轉補給站。


小型飛船就是靠加速度模擬重力的,整個飛行過程就需要加力階段,勻速飛行階段,減速階段,不可能全程都開著引擎加速飛行。第一季一開始男主角無重力XXOO就說明了本身模擬重力都不是全程提供的,第二季地球調查飛船接近金星的時候就明顯有個反向減速推進的過程。

從拍攝的角度講劇里主要場景是有模擬重力的情況和沒有模擬重力使用磁力靴的情況,特殊的時候需要拍攝失重。


還有鞋子上有個小機關,應該是電磁類裝備,你看上船或進倉腳後跟先磕一下地面,這樣就跟飛船吸住了,特別嚴謹。


似乎以引擎加速提供重力場的說法不合理,劇中在飛船飛行中並非出於一直加速狀態中,所以這個問題沒有必要討論。既然是影視劇必然有藝術性,這也是小說的想像力所在,硬科幻也在所難免。如果非要說硬派科幻劇不存在槽點也不可,細看劇中槽點仍然存在不少,比如飛船在星際航行中是沒有必要使發動機處於推動狀態,劇中各類緊急事件線發生都將太空通訊延時忽略不計等等。


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