2021年9月17日13時34分，神州十二號以前所未有的精度降落內蒙古東風着陸場，在着陸後3分鐘左右搜救人員就到達現場，整個任務已經達到了飛船回收所能達到的極致，也讓全球航天為之側目。
隨後航天員在飛船着陸現場接受了採訪，也是航天員返回地球舉行的歡迎儀式，但相信有一幕應該深深刺痛了大家，返回地球的航天員都是坐在椅子上的，而在其他回收現場，甚至是抬着航天員走向後勤車。
對於熟悉航天醫學的朋友都知道，這是飛船與空間站內長期失重造成常見現象，幾乎所有的航天員返回地球都需要一個比較長的適應過程，在天上待得越久，其恢復時間也越久！嚴重影響了生活與工作，能在天上模擬出一個重力環境嗎？讓以後的空間站任務就像出趟差那麼簡單！
長期失重對人體影響有多大？
失重很好玩，飛來飛去，搬個重物不要太輕鬆，但事實上航天員卻沒心情玩！而且長時間在這個環境下，對人體影響會相當大：
首先第一個就是人體前庭器官的位置傳感器失效，會有非常嚴重的眩暈，不過這個問題適應下也就差不多了，比較麻煩的事情在後面，長期失重下，有幾個問題，第一個是身體舒展，在地球上就算你躺着也費勁，但失重不會，肌肉無需保持緊張感。
所以肌肉萎縮會隨之發生，第二個嚴重問題是血液減少，紅細胞減少！因為失重後體液重新分佈，跑到上半身，身體感覺血液多了就會自動調節體液功能，但總血量與紅細胞減少會引發心率不齊甚至心肌缺氧等心臟功能障礙等。
其他的還能導致免疫力下降，比地球上更容易生病，失重也容易導致鈣質大量流失等等，當然在太空中鍛煉可以解決肌肉萎縮的問題，使用負壓褲也能給解決血液量減少的問題，還有使用藥物也能補鈣以及改善免疫力，但這些手段都只能改善卻無法徹底解決，就沒有一勞永逸解決的辦法嗎？
如何模擬重力環境，國際空間站的重力艙為何取消？
說你模擬重力環境，各位一定記得國際空間站有一個離心重力艙被取消了，它究竟是什麼原理，為什麼又會被取消呢？
國際空間站的重力艙僅僅停留在計劃中，甚至都還沒有實施，它的原理是利用離心力來模擬重力環境，但由於結構比較小，受制於火箭的整流罩直徑無法製造得太大，經過評估後取消了這個艙室，但至少告訴了大家一個可能，在太空製造人工重力是有可能的！
模擬重力環境，有幾種可能？
重力環境非常特殊，在地球上司空見慣的現象，在空間站卻沒有，這裡的繞地產生的離心力和重力相等，所以處在失重或者稱微重力狀態，一般來說在失重狀態下模擬重力有幾種方式：
1、1個G的加速度不斷加速或者以1個G的加速度不斷減速
2、用離心力來模擬重力環境；
3、製造重力場的方式來重建重力環境；
第一個在火箭發射時或者在航天器返回地球都會遭遇過載，前者是加速度產生，後者減速過快產生，但問題是一個需要不斷加速，另一個需要不斷減速，前者大約一年多點就會接近光速！
所以似乎可以這樣玩，不斷加速，然後快到光速了再掉頭不斷減速，然後反覆！估計為了模擬重力，不知道要消耗多少燃料，再有錢也不能這樣燒，所以是行不通的。
人在科幻片中經常可以看到人直接站在飛船上，從理論上來看在飛船上製造一個重力場確實可以，但重力環境就現在而言，需要一個將達的質量體來實現，比如地球那麼大才能提供1個G的重力環境，帶着地球走？還要飛船幹什麼？除此以外，似乎很難想像還有其他技術可以實現。
最後就只剩下了「離心力」模擬這種方式。
大家都知道「離心力」這種方式，比如在雜技場上摩托車能在巨大的垂直環形內壁內行駛，利用的就是「離心力」，因此只要製造一個類似國際空間站的模擬重力艙即可實現，而且結構簡單，要多大重力，只需要調整轉速即可！
但是問題來了，人站在離心結構模擬上，一般的理解就是頭部指向旋轉中心，腳下則與接觸點切線方向垂直，此時你會發現一個問題，頭部所收到的離心力和腳底部位是不一樣的。所以這個時候前庭器官感受到的位置狀態和腳下的狀態存在差異，會非常不舒服。
另一個則是由於模擬重力環境的尺寸不夠大，所以要足夠的離心力來模擬重力環境的話，需要比較高的轉速，此時會因為前庭器官的同時還明顯感覺到了位移以及空間位置的變化，很快就會眩暈，這種環境下待久了估計人得發瘋！
用離心力來模擬舒適的重力環境，需要多大的結構？
因此一定要有足夠大的環境來模擬重力環境，那麼究竟要多大的結構呢？這是可以計算出來的，比如人的前庭器官對旋轉感覺比較明顯，一定要比較慢一點，每分鐘超過三轉就會感覺不舒服，因此要將轉速控制在1.5~2圈/分。另一個則是重力環境，我們不需要模擬1:1的重力，只需0.5G即可，那麼只需如下計算：
0.5G的環境即為：4.9M/S^2
w要求為2轉/分，換算成弧度約0.2094395弧度/秒
那麼可以得出所需要的半徑為R=111.7M
各位可是要看仔細了，這是半徑！比國際空間站的寬度還要大（國際空間站長度是太陽翼尺寸，寬度是艙室尺寸），所以想要在太空實現重力環境，得造一個直徑大約220多米的空間站。
究竟用什麼結構比較好？
圓環形顯然是最合適的，中心對稱看起來也美觀，比如在《火星救援》中的「赫爾姆斯號」飛船，中間就有一個環形的生活艙，它能在從地球到火星的途中提供一個重力環境。
《星際穿越》中的「永恆號」則是多個艙室連接起來的環形，畢竟在太空中無所謂氣動外形，只要能達到足夠的向心加速度，那麼只需在旋轉時配平即可。
還有個典型的結構則是《阿凡達》中的長桿狀，它的中心位於「創業之星號」的軸心上，以每分鐘2-3圈的速度繞着運行，如此速度下橫杆的長度可以降低一些，但會犧牲舒適度或者降低重力加速度。
《太空旅客》中的「阿瓦隆號」則是整體螺旋狀，飛船飛行的時候滾轉模擬產生重力。
四種結構都比較不錯，但前兩種的結構，直徑為220米的圓環，周長達到了691米，顯然是一個超級工程，而最後一種「阿瓦隆」飛船，顯然不是人類現在的技術所能製造，因此在當前狀態下最容易實現的是長桿型的模擬重力艙。
比如降低要求，只需要0.2G的環境，轉速在2圈左右的情況下，其長桿迴轉半徑可以減小到44.68米，也就是長桿的長度為89米左右，基本上現在的國際空間站轉起來即可滿足要求！
當然空間站不是沒法轉，它只是並非按旋轉產生重力的結構設計，如果要產生重力環境的話必須要專門為重力環境設計沿着長桿設計梯度模擬重力環境的艙室，越靠近中間重力越微弱，越靠近兩端重力約大，在長桿的頂端達到最大「重力環境」為0.2G。
為什麼要環形和長桿型，球形行不行？
在模擬產生重力的環境下，球形並不是一個合適的形狀，除了在「赤道」位置兩端有合適的模擬重力外，其他位置會產生並非垂直於地板的「分力」，比如參考《太空無垠》中的穀神星空間站，倒個水都要歪出去很遠。
其實早在上世紀70~80年代的「太空大航海時代」早就規劃設計了超級環形空間站，有長圓筒狀的，有超級環形的，在《極樂空間》中這樣的空間站，上世紀的科學家早就想像過了，實在是非常壯觀。
但就現在而言，長桿狀是最接近現實的選擇，其實現成本也最低！長桿圍繞中心可以不設計機械密封旋轉裝置（未來對接非常麻煩，對接前可以先停轉），也可以設計成具有中心艙室的結構，使用連接機構保持中心不轉，但會存在連接機械結構的問題，顯然前者結構簡單。
延伸閱讀：如何製造零重力環境？
重力環境在地面上是不需要模擬的，反而要模擬零重力環境以供訓練與實驗，一般現代零重力環境有幾種實現方式，一種是自由落體，另一種使用飛行器在躍升到高空到下降時保持一定的上升與下降速率來模擬失重環境。
前者時間自由落體時間可以通過高度計算出來，後者也可以根據飛行器的躍升曲線以及極限升限計算出來，但很顯然時間都比較短（使用飛機模擬時間長一些），而且零重力模擬成本比較高，比如歐洲的零重力航班，票價每人超過6000美元！■
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