阿湯哥的空難體驗：失重飛機帶你置身外太空

出品：科普中國

制作：中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心失重實驗中心

監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)中心

還記得《碟中諜5》里湯姆·克魯斯徒手扒飛機的場面嗎？在最近上映的《新木乃伊》里他又跟飛機杠上了！這次我們阿湯哥遇到了罕見的空難，飛機直接從高空墜落還沒有降落傘！比起徒手扒飛機真是不知道哪個更驚險呢！

據(jù)了解，空難鏡頭并不是在綠幕中完成的特效，為了讓影片看起來更真實，湯姆·克魯斯堅持在真實的高空飛行環(huán)境下拍攝，可饒是金主爸爸們再有錢，也不可能斥巨資去外太空溜一圈啊！這時候我們的失重飛機A310 ZERO-G就要大顯身手了！可這失重飛機究竟為何物？下面就由中國科學(xué)院空間與技術(shù)中心失重實驗中心帶我們開開眼！

失重飛機是目前除空間站、空間實驗室及載人飛船外，唯一可獲得失重環(huán)境的載人飛行平臺。它通過連續(xù)進行拋物線飛行動作在機上產(chǎn)生失重和超重環(huán)境，能夠模擬太空失重、月球低重力及火星低重力，以及超重等環(huán)境。

那么飛機上的失重和超重是如何產(chǎn)生的？

首先，我們要明白，失重可不是指失去重力，而是當(dāng)物體處于失重狀態(tài)時除了自身重力（地球引力）外，不會受到任何外界重力場影響，也就是說失去的是來自于其它物體的支撐而不是重力。

失重飛機的原理便是這樣——失重飛機每次飛行時可以連續(xù)進行十幾次的拋物線飛行在每個拋物線飛行時，出現(xiàn)超重－失重－超重的變化。

A310 ZERO-G飛至約6000米高空，駕駛員加速飛機至825km/h并拉起飛機至爬升狀態(tài)，經(jīng)歷約20s的1.8g的超重狀態(tài)飛機爬升到50°，駕駛員迅速減小油門至平衡空氣阻力大小，以580km/h的速度繼續(xù)爬升，歷時22s的失重在這時開始。

到達(dá)最高點8500高空后飛行速度減至最小約370km/h并轉(zhuǎn)為俯沖，當(dāng)俯沖至角度42°，結(jié)束失重。

駕駛員再次加速拉起飛機至平飛，即再次進入約20s的超重，至完全平飛后準(zhǔn)備下一次拋物線飛行。

失重飛機進行的拋物線飛行圖示

拋物線飛行真的是飛的拋物線嗎？

當(dāng)假設(shè)飛機所受地球引力是均衡的平行豎直向下時，失重飛機進入失重狀態(tài)的軌跡可以近似模擬為拋物線。

然而，地球引力場并不是平行豎直向下而是徑向的，所以將地球和飛機按照經(jīng)典天體力學(xué)中的二體問題來考慮能更準(zhǔn)確的模擬失重飛機進入失重狀態(tài)的軌跡。

經(jīng)研究，飛機進入失重狀態(tài)之后的軌跡更近似于以地球質(zhì)心為焦點之一的橢圓軌道遠(yuǎn)地點末端的一段圓弧。

失重飛機有啥用？

由于失重飛機可提供載人失重環(huán)境，并具有準(zhǔn)備周期短、實驗空間大，特別是支持常規(guī)地面科學(xué)實驗設(shè)備開展失重實驗等優(yōu)點，美國、俄羅斯、日本和歐洲長期利用拋物線飛行開展航天員訓(xùn)練，空間科學(xué)和應(yīng)用研究、空間設(shè)備和技術(shù)驗證等。近期也常常被利用到電影特效拍攝、失重體驗科教活動等。據(jù)悉，中國已經(jīng)出現(xiàn)了專業(yè)化的失重飛機體驗娛樂項目。

原來，阿湯哥的空難鏡頭不是來自新木乃伊的詛咒，而是失重飛機的“功勞”??！不過這個堪比外太空失重的體驗著實誘人，小編也希望啥時候能體驗一把試試看，不如我們一起組個隊吧？！

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