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：中國科學院空間應用工程與技術中心失重實驗中心

監制：中國科學院計算機網絡中心

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 ZERO-G就要大顯身手了！可這失重飛機究竟為何物？下面就由中國科學院空間與技術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，唯一可獲得失重環境的載人飛行平臺。它通過連續進行拋物線飛行動作在機上產生失重和超重環境，能夠模擬太空失重、月球低重力及火星低重力，以及超重等環境。

那么飛機上的失重和超重是如何產生的？

首先，我們要明白，失重可不是指失去重力，而是當物體處于失重狀態時除了自身重力（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進行十幾次的拋物線飛行在每個拋物線飛行時，出現超重－失重－超重的變化。

而 ZERO-G的拋物線飛行軌跡如下：

拋物線圖示.gif

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，經歷約20s的1.8g的超重狀態飛機爬升到50°，駕駛員迅速減小油門至平衡空氣阻力大小，以580km/h的速度繼續爬升，歷時22s的失重在這時開始。

到達最高點8500高空后飛行速度減至最小約370km/h并轉為俯沖，當俯沖至角度42°，結束失重。

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？

當假設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典天體力學中的二體問題來考慮能更準確的模擬失重飛機進入失重狀態的軌跡。

經研究，飛機進入失重狀態之后的軌跡更近似于以地球質心為焦點之一的橢圓軌道遠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境，并具有準備周期短、實驗空間大，特別是支持常規地面科學實驗設備開展失重實驗等優點，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練，空間科學和應用研究、空間設備和技術驗證等。近期也常常被利用到電影特效拍攝、失重體驗科教活動等。據悉，中國已經出現了專業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”啊！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？！