基本介紹
- 中文名：失重流體
- 外文名：Fluid loss
- 一級學科：航空航天
- 二級學科：空氣動力學
- 失重：物體失去了重力場的作用
- 流體：液體和氣體的總稱
失重,用納米磁性液體模擬製造失重的流體,失重或模擬失重條件下血管收縮,
失重
所謂重力，是物體所受地球的引力的一個分力（大小几乎等於引力）。引力的大小與質量成正比，與距離的平方成反比。就質量一定的天體來說，物體離它越遠，所受它的引力越小，即重力越小，在足夠遠的距離上，它的引力可以忽略不計。但宇宙中不只一個天體，眾多天體的引力會形成一個引力場。因此，太空不會是失重環境。當然，就局部地區來說，如在地月系統中，只考慮地球與月球的引力，在地球與月球之間的某些點上，地球與月球的引力相互抵消，重力為零。在日地之間也有引力平衡點。繞地球飛行的載人飛船，離地面一般只有幾百千米，那裡的太空當然不會是零重力環境，即使在36000千米高空繞地球飛行的太空飛行器，其周圍太空也不會是零重力，而只能是輕重力，即重力比地球表面上小（幾乎可以忽略不計）。 利用飛機作拋物線飛行或利用自由落體原理設計的失重塔只能提供短暫的失重感。太空飛行器在環繞地球運行或在行星際空間航行中處於持續的失重狀態。在環繞地球運行的軌道上，實際上只有太空飛行器的質心處於零重力，其他部分由於它們的向心力與地球引力不完全相等而獲得相對於質心的微加速度，這稱為微重力狀態。太空飛行器上軌道控制推進器點火、航天員的運動、電機的轉動以及微小的氣動阻力等都會使太空飛行器產生微加速度。因此，太空飛行器所處的失重狀態嚴格說是微重力狀態。太空飛行器旋轉會破壞這種狀態。在失重狀態下，人體和其他物體受到很小的力就能飄浮起來。長期失重會使人產生失重生理效應。失重對太空飛行器上與流體流動有關的設備有很大影響。利用航天失重條件能進行某些在地面上難以實現或不可能實現的科學研究和材料加工，例如生長高純度大單晶，製造超純度金屬和超導合金以及製取特殊生物藥品等。失重為在太空組裝結構龐大的太空飛行器提供了有利條件。
用納米磁性液體模擬製造失重的流體
微重力狀態對固體結構影響不大，但對流體行為影響很大，製造流體的微重力狀態是微重力科學的重要基礎工作。目前人們利用落井、落塔、落管、飛機、火箭等獲得微重力狀態，其微重力實驗時間很短，僅10s左右，很難滿足一般的實驗要求;利用衛星、太空梭等繞地球飛行的太空飛行器可獲得長時間的微重力狀態，但投資高，風險大，遠沒有地面上方便;有人試做了用超強磁場使玻璃晶體懸浮，再用雷射使玻璃晶體熔化而製造流體微重力狀態的實驗，這需要超導電磁體和複雜的設備才能產生這樣的超強磁場.顯然獲得流體微重力狀態難度很大。由於人類至今還未發現居里溫度高過熔點的材料，所以單純的流體材料都是弱磁性的。納米磁性液體是直徑10 (nm)左右的固體磁性微粒包裹一層表面活性劑分子後均勻地分散在水、油、脂或液態金屬等載液中形成的穩定的膠體溶液，納米磁性液體既具有鐵磁體的強磁性，又有一般液體的流動性。所以利用納米磁性液體的強磁性和流動性在普通磁場強度下製造流體的微重力狀態值得研究。
納米磁性液體既具有鐵磁體的強磁性，又有一般液體的流動性.磁力和重力均為非接觸的力，在納米磁性液體上可以實行力的合成，磁力和重力的共同作用使得納米磁性液體呈超重或失重狀態。
對於失重狀態的納米磁性液體，當納米磁性液體呈飽和磁化狀態，且處在均勻梯度磁場區域中時，納米磁性液體中的任意一微團處於此區域內的任意一點都可以受到一個與重力大小相等，方向相反的磁力的作用，使得納米磁性液體的內壓強接近0(Pa)，納米磁性液體被表面張力約束成球體，納米磁性液體處於微重力狀態。
在地面上用納米磁性液體製造流體的小區域微重力狀態，為研究微重力狀態下的流體科學開闢了新的道路.在地面的引力場環境中獲得經濟、方便、穩定的流體小區域微重力狀態，將有力地推動微重力學科的發展。
失重或模擬失重條件下血管收縮
在失重環境下，流體靜壓的消失將引起血液頭向轉移和再分配，而血液的再分布將會觸發一系列適應性機制，繼而引起多種生理系統尤其是心血管系統的改變。心血管系統適應失重模擬失重的直接後果是立位耐力和運動耐力下降。失重膜擬失重後血管收縮功能的變化被認為是立位耐力下降的重要原因。血管的主要功能是輸送血液、分配血量和進行物質交換等。血管功能的實現與血管內的壓力、血流狀態和血管結構等有密切關係。
實驗證明:由於流體靜壓消失和血液的頭向分布，失重模擬失重對身體不同部位血管的結構和功能有著不同性質和程度的影響。
綜上所述，失重/模擬失重條件下身體各部位的血管無論是結構還是功能上都發生了適應性的改變，這種改變的直接效應就是使航天員的心血管功能調節下降，從而參與了飛行後立位耐力和運動耐力降低的發生。目前有關失重或模擬失重下血管變化的機制研究較少，大部分實驗是在模擬失重條件下進行的，在失重條件下的實驗研究由於受到條件限制進行的很少，結果也不盡一致，這些都局限了我們對立位耐力不良發生的認識。隨著世界和我國載人航天事業的不斷發展，迫切需要對立位耐力不良的發生機制進行深入的研究，這對於理解其發生的機理和防護措施的研究都有著重要意義。
