據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》雜志報(bào)道，國(guó)際空間站仍在建造之中，相比之下，有關(guān)微重力的研究已經(jīng)有數(shù)十年歷史了。下面是微重力研究史上一些最酷最炫的實(shí)驗(yàn)。

1.太空中的火焰



太空中的火焰(右)和地面上的火焰(左)

微重力能夠產(chǎn)生更圓的溫度更低的火焰。在這張對(duì)照?qǐng)D中，正常重力條件下產(chǎn)生的火焰(左側(cè))和微重力環(huán)境下的火焰(右側(cè))之間的區(qū)別可謂一目了然。與在地球上不同的是，微重力條件下的低密度熱氣體不會(huì)上升。其結(jié)果是，粒子從高溫區(qū)向低溫區(qū)擴(kuò)散等其它過程占據(jù)了支配地位。在太空研究燃燒進(jìn)一步揭示了有關(guān)這種現(xiàn)象的基本物理學(xué)原理，進(jìn)而幫助研發(fā)用于未來太空探索任務(wù)的滅火技術(shù)。

2.失重下的液體對(duì)流



在沒有重力的情況下，表面張力成為流體物理學(xué)的統(tǒng)治者。在這張?jiān)诳臻g站拍攝的照片中，從金屬環(huán)內(nèi)鉆出的水好像被一個(gè)看不見的勺子攪動(dòng)。這種攪動(dòng)效應(yīng)是用一種光對(duì)水進(jìn)行不均衡加熱導(dǎo)致的。溫度差異致使表面張力失衡，最終讓水發(fā)生旋轉(zhuǎn)。類似這樣由表面張力觸發(fā)的移動(dòng)被稱之為“馬蘭哥尼對(duì)流”，在地球上極為不明顯，但還是可以在鋼水冷卻等環(huán)境下觀察到。

3.沸石立方體晶體



在微重力環(huán)境下，晶體的體積變得更大。這張沸石立方體晶體的對(duì)比圖就是一個(gè)最好證明，右側(cè)體積更大的晶體便是處在微重力環(huán)境下。晶體在微重力條件下“長(zhǎng)個(gè)”的原因在于：在液體中生長(zhǎng)的晶體以溶解的物質(zhì)為食，致使液體密度降低。

在地球上，低密度液體向上移動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)器皿內(nèi)形成對(duì)流，對(duì)流產(chǎn)生裂縫并限制晶體體積。但在微重力條件下，這種效應(yīng)并不存在。形成更大更純凈的晶體能夠幫助科學(xué)家進(jìn)一步了解晶體基本結(jié)構(gòu)和特性。沸石上面布滿微孔，可用于過濾和儲(chǔ)存物質(zhì)，例如用于未來燃料電池的氫。

4.魚胚胎



圖片展示的是日本青鳉胚胎。青鳉是世界上首批被用于研究胚胎在太空環(huán)境下發(fā)育的魚類之一。1994年，青鳉搭乘“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)入太空。重力在動(dòng)物生命周期之初扮演怎樣的重要角色仍舊是一個(gè)大謎團(tuán)。在太空出生的青鳉長(zhǎng)大后的體形與在地球上出生的同類類似。而對(duì)從老鼠到有爪蟾蜍的其它動(dòng)物進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示，無重狀態(tài)對(duì)它們的早期發(fā)育產(chǎn)生重要影響，很多實(shí)驗(yàn)動(dòng)物出現(xiàn)了畸形。

5.經(jīng)受太空輻射的“水熊”



在動(dòng)物上演太空飛行過程中，重力消失并不是唯一一個(gè)發(fā)生變化的環(huán)境因素。身在太空中，它們必須經(jīng)受更大劑量的太陽和宇宙輻射考驗(yàn)。雖然暴露在真空以及強(qiáng)輻射環(huán)境下，但青苔和細(xì)菌仍能夠繼續(xù)生存下去。

迄今為止，只有一種動(dòng)物能夠創(chuàng)造這種生命奇跡，它就是在顯微鏡下才能看到的無脊椎動(dòng)物“水熊”，也被稱之為緩步類動(dòng)物。在2007年歐洲進(jìn)行的一次火箭實(shí)驗(yàn)中，一些緩步類動(dòng)物被暴露在太陽強(qiáng)紫外線輻射和太空真空環(huán)境下，其它一些成員則免受輻射侵害，只暴露在真空環(huán)境下。在輻射環(huán)境下，只有少數(shù)緩步類動(dòng)物能夠繼續(xù)生存，而在真空環(huán)境下，幸存者的數(shù)量卻比比皆是。

6.太空回旋鏢試驗(yàn)



微重力環(huán)境下的各種演示讓宇航員和地球上的普通大眾分享興奮之情，同時(shí)向人們展示物體的特性。2008年，日本宇航員土井隆雄上演了拋回旋鏢一幕，驗(yàn)證回旋鏢能否飛回自己手中。令人感到驚訝的是，他最終做到了。彎曲的回旋鏢之所以能夠沿環(huán)形線路飛行是由穿過空氣時(shí)受力不均衡導(dǎo)致，而不是受重力影響。2009年初，另一位日本宇航員若田光一按照公眾的建議完成了一系列任務(wù)，其中包括駕駛飛毯、疊衣服以及滴眼藥水。

7.紅色細(xì)菌——鼠傷寒沙門氏菌



失重狀態(tài)可能讓宇航員抵御感染的能力降低一倍。太空飛行會(huì)減弱免疫系統(tǒng)，同時(shí)讓一系列細(xì)菌變得比在地球上更為可怕。2006年“亞特蘭蒂斯”號(hào)航天飛機(jī)進(jìn)行的一次太空飛行顯示，圖片中的紅色細(xì)菌——鼠傷寒沙門氏菌讓老鼠的致死率提高了近兩倍。

此外，微重力環(huán)境同樣會(huì)提高耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌毒性。金黃色葡萄球菌是一種耐抗生素“超級(jí)細(xì)菌”，是導(dǎo)致傳染病的主要罪魁禍?zhǔn)住Ｄ壳?，一家名?#8220;Astrogenetix”的公司正在研究這種毒性提高，希望能夠通過隔絕與之有關(guān)的因素方式研發(fā)疫苗。

8.國(guó)際空間站物質(zhì)實(shí)驗(yàn)箱



這個(gè)手提箱大小的試驗(yàn)設(shè)備看上去好像一個(gè)終極化妝箱，用于測(cè)試輻射對(duì)從陶瓷到孢子等一系列物質(zhì)的影響。它是第一個(gè)國(guó)際空間站物質(zhì)實(shí)驗(yàn)箱，于2001年被安裝在空間站上。2009年9月1日，“發(fā)現(xiàn)”號(hào)航天飛機(jī)宇航員從空間站上拆除了第6組實(shí)驗(yàn)箱。美國(guó)宇航局最近一份有關(guān)空間站科學(xué)研究的報(bào)告指出，空間站物質(zhì)實(shí)驗(yàn)箱可能是迄今為止安裝在這個(gè)軌道前哨上的最為多產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

9.迷你衛(wèi)星



國(guó)際空間站扮演了一個(gè)主人的角色，“招待”眾多迷你衛(wèi)星以及足球大小的設(shè)備。所有這些均是同步位置保持、連通與再定向試驗(yàn)衛(wèi)星(SPHERES)的組成部分。這個(gè)衛(wèi)星“三重唱”用于測(cè)試允許衛(wèi)星在最小化人為干涉情況下進(jìn)行編隊(duì)飛行的控制程序。衛(wèi)星之間的這種合作能夠成為功率強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡。更為強(qiáng)大的控制程序能夠?qū)崿F(xiàn)飛船的自動(dòng)對(duì)接，這種能力可以在軌道組裝設(shè)備過程中發(fā)揮重要作用。

10.研究微重力對(duì)宇航員的生理影響



太空研究的一個(gè)重要內(nèi)容便是研究微重力對(duì)宇航員的生理影響。研究顯示，自由下落能夠影響宇航員對(duì)體積和距離的判斷力，以及紅細(xì)胞和肌肉質(zhì)量減少。相比之下，骨骼將遭受最為嚴(yán)重的影響。

即時(shí)進(jìn)行高強(qiáng)度鍛煉，在太空飛行過程中，絕大多數(shù)人身體一些部位(例如臀部)的骨量每月平均也要減少大約1.5%左右，與絕經(jīng)后女性一年內(nèi)的流失量大致相等。研究人員正設(shè)法降低這種影響，其中一種方式就是利用垂直踏車模擬微重力環(huán)境。