在说人工重力之前，我们有必要来了解一下什么是重力和失重。
重力
重力是经典力学中最重要、最基本的概念之一。但是，国内外各种课本及参考书对重力概念的定义却不尽一致，总结起来，大致有以下五种：
1.物体由于地球的吸引而受到的力。
2.地球对地球表面附近物体的引力称重力。
3.质点以线悬挂并相对于地球静止时，质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下，其大小在数值上等于质点对悬线的拉力。
4.静止在地面上的物体，所受重力是地球对物体的万有引力的不能产生加速度的那个分力，能产生加速度的作用效果全部分给另一个分力，即物体随地球自转所需要的向心力。
5.地面附近一切物体都受到地球的吸引，由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。
尽管表述不同，但这五个定义都承认了三个假设：
1.把物体看作是只有质量而没有体积或形状的质点；
2.只适用于地球表面附近这个范围；
3.只考虑地球对物体的万有引力作用。
实际上，这是科学家们研究问题时的一个普遍作法，将复杂的问题辅以限定条件，从而建立理想模型，更有助于描述和解释问题的本质。
失重
根据万有引力定律，任意两个物体之间都存在万有引力。对于我们处于地球表面上的人来说，万有引力主要分解成了垂直于地球表面的重力和指向地轴、随地球自转所需的向心力。
这也导致了一个有趣的现象，由于位于赤道处的人随地球自转所需的向心力最大，相应的重力也就最小，所以同一个人，在赤道处和两极处分别测量体重，前者要比后者略轻一些。
根据上一篇我们知道（【流浪地球小科普】（三）宇宙速度），航天器脱离地球表面，围绕地球表面作圆周运动时的环绕速度为7.9km/s。
在这个时候，万有引力几乎全部用来提供围绕地球做圆周运动的向心力，可以看作重力为0，这个状态就被称作失重状态。
当然，这个失重状态并不是完全失重，更应该叫做微重力状态。
因为在实际的航天飞行中，航天器除受引力作用外，不时还会受到一些非引力的外力作用。例如，在地球附近有残余大气的阻力，太阳光的压力，进入有大气的行星时也有大气对它的作用力。
完全失重状态只是理想状态，微重力才是实际情况。
我们再深入一点，把这个道理推广到整个太阳系，把地球当比作环绕太阳飞行的飞船，我们也是处于相对太阳的“失重”状态，因为地球万物没有受到太阳“重力”的影响。
人工重力
尽管在太空中失重给人一种“飘飘若仙”的感觉，但研究表明，长时间处于失重状态会给人的健康带来一系列问题，例如骨密度下降，肌肉流失和视力下降，甚至会对免疫系统产生不利影响。
在太空飞行过程中，宇航员很难保持平衡，睡眠被剥夺，心脏血管的运转趋于缓慢，出现肠胃气胀。此外，他们还会出现一系列太空病症状，例如眩晕、沮丧和乏力。
在长期的载人太空活动中，为了能够保证宇航员的身体健康，科学家们采用人工重力的方法，通过航天器整体或局部的旋转，使得航天器的乘员感受到离心力，从而模拟地球重力效果。
在电影《流浪地球》中，“领航者”号空间站不停地在旋转，旋转的轨道舱将产生向外的一个离心力，这样就像是你用一个绳子拽着石头开始旋转，而石头一直有向外飞的力，这个力就是离心力。而在环状轨道舱中的人就会被这个力“压在”空间站环状居住舱的筒壁上，这样的力其实和引力相差无几。
不过这当中依然存在一定的区别——离心力不会提供非常高的重力，你会感觉自己的身体轻飘飘的，而从另一个角度讲，离心力虽然能产生重力，但是空间站自身依然在旋转，所以如果你抛起一个物体，它不会落到原地，而是向前或向后移动一段距离。
另外值得一提的是，当前的人工重力技术只是停留在理论阶段，尚未达到实际应用的水平。而且目前的国际空间站不会采用旋转方法创造人工重力，因为国际空间站的主要任务之一就是失重状态下的一些科学试验，必须要处于失重环境。
所以，当航天员执行太空任务时，其实一定程度上是在用自己的身体健康来换取科学成果，他们这种为科学而献身的精神值得我们每一个人铭记。
这次的分享就到这里，下一次我们来聊聊重核聚变。
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