失重

失重，是指物體失去或部分失去了重力場的作用，當物體處於完全失重狀態時物體除了自身重力外，不會受到任何外界重力場影響。

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説，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 ^[6]  。

所謂完全失重，就是重力為零，即零重力。

所謂重力，是物體所受天體的引力 ^[7]  。

引力的大小與質量成正比，與距離的平方成反比 ^[7]  。

就質量一定的天體來説，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 ^[7]  。

當然，就局部地區來説，如在地一月系統中，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。在日一地之間也有引力平衡點 ^[7]  。

繞地球飛行的載人飛船，離地面一般只有幾百千米，那裏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航天器，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輕（小）一些 ^[7]  。

航天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航天器產生微加速度。因此，航天器所處的失重狀態嚴格説是微重力狀態。航天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。失重對航天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航天器提供了有利條件 ^[8]  。

失重不是重力消失或大幅度減小的結果（事實上，在100km高度上，地球重力僅僅比地球表面減少大約3%）。失重現象主要發生在軌道上或太空內或進行拋物線飛行的飛機內或在其他一些不正常情況下的（遠離星球或大重量物體）物體或人的自由下降。物體對支持物的壓力小於物體所受重力的現象叫失重。也就是失重小於實際重力，當近地物體的加速度向下時，其實際視重小於實際重力，我們就稱其處於失重狀態。當物體以加速度g向下加速運動時（自由落體）我們叫它完全失重狀態 ^[9]  。

平衡是我們最常見的物體的一種運動狀態。但是，力的平衡與失重完全是兩回事。例如，人站在地上，坐在椅子上，躺在牀上，乘坐飛機等速飛行等，都是處於力的平衡狀態，但並不失重。因為在這些情況下，人體內部各部分之間都存在相互的作用力。真正的失重模擬，應使人體各部分特別是體內器官、內臟之間互相作用力盡可能減小。在這種情況下，人的前庭器官中的耳石由於失重，不再與周圍的神經細胞接觸而向中樞神經傳輸信號，從而喪失定向功能。前庭器官與人體主管呼吸、消化、循環、排泄、發汗等功能的植物神經系統有密切關係。所以，一旦前庭器官不起作用，身體內臟之間正常的相互作用消失，就會引起航天飛行員產生頭暈噁心、嘔吐等症狀 ^[10]  。

在過去三十多年太空飛行中，蘇俄和美國的科學家收集了一些初步的數據。這些數據顯示，失重對內分泌、紅白血球的產量、內耳平衡器官及骨質的疏鬆，都有一定程度的影響，但最明顯的生理失重狀況，莫過於太空失水及其引起的一些症狀，如太空貧血、內分泌降低、雙腿肌肉萎縮等。失重還會引起骨骼失鈣的後果，與上了年紀的骨質疏鬆症（osteoporosis）極為相似 ^[10]  。

完全失重是一種理想的情況，在實際的航天飛行中，航天器除受引力作用外，不時還會受到一些非引力的外力作用。例如，在地球附近有殘餘大氣的阻力，太陽光的壓力，進入有大氣的行星時也有大氣對它的作用力。根據牛頓第二定律，力對物體作用的結果，是使物體獲得加速度。航天器在引力場中飛行時，受到的非引力的力一般都很小，產生的加速度也很小。這種非引力加速度通常只有地面重力加速度的萬分之一或更小。為了與正常的重力對比，就把這種微加速度現象叫做“微重力”。其實，航天器即使只受到引力作用，它的內部實際上也存在微重力，這是因為航天器不是一個質點，而是具有一定尺寸的物體。人們常用

來表示航天器中微重力的水平。微重力越小，失重越完全。總之，完全失重狀態只是理想狀態，微重力才是實際情況 ^[11]  。

在環繞地球飛行的飛船上，失重的原因是向心加速度為g，當速度達到第一宇宙速度能夠環繞地球飛行時，發生這種失重，如果我們把地球比作環繞太陽飛行的飛船，我們也是處於相對太陽的“失重”狀態，因為地球萬物沒有受到太陽“重力”的影響 ^[2]  。

人造地球衞星、宇宙飛船、航天飛機進入軌道後，其中的人和物將處於失重狀態．人造地球衞星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道後，可以認為是繞地球做圓周運動，做圓周運動的物體，速度的方向是時刻改變的，因而具有加速度，它的大小等於衞星所在高度處重力加速度的大小．這跟在以重力加速度下降的升降機中發生的情況類似，航天器中的人和物都處於完全失重狀態 ^[12]  。

在失重條件下，融化了的金屬的液滴，形狀呈絕對球形，冷卻後可以成為理想的滾珠．而在地面上,用現代技術製成的滾珠，並不絕對呈球形，這是造成軸承磨損的重要原因之一 ^[13]  。

玻璃纖維（一種很細的玻璃絲，直徑為幾十微米）是現代光纖通信的主要部件．在地面上，不可能製造很長的玻璃纖維，因為沒等到液態的玻璃絲凝固，由於它受到重力，將被拉成小段。而在太空的軌道上，將可以製造出幾百米長的玻璃纖維 ^[13]  。