为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

有两种情况人会失重，一是你远离了地球引力，地球引力已经影响不到你或者几乎影响不到你，另一种是你在一个容器里以相等于地球引力的重力加速度向地心方向快速移动，这两种情况都会使你失重。还有一个就是你处在地心，四周引力平衡，但这种情况不会发生。

而飞机不过一两万米，远远达不到地球引力影响不到的高度，所以坐飞机不会失重。

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

问题虽然有趣，但是其实本质上还是概念混淆，飞机的速度跟飞船的速度能一样吗？而本题的关键就在与飞行器的速度。

由于地球本身不是一个正球体，无论是飞机还是飞船，其轨迹也无法保证是一个正圆。为了简单起见，在这里都认为飞机和飞船都保持正圆的轨迹运行，如下图。

下面不得不上公式了。根据小学三年级就学过的匀速圆周运动，其速度与半径之间存在着关系，如下。其中，G为万有引力常量，M为地球质量，R为轨道半径，v为速度。可见：半径越大，速度越小。下式的前提是引力全部提供向心力，即完全失重。

所谓失重，指的是重力变小的一种情况。物体在运动过程中，由于加速度的产生，引起了物体重力减小。因此，失重的本质在于物体存在加速度。失重状态下，人体感觉受地球引力变小了，人体往上飘。临界状态下，完全失重状态就是太空漂浮的状态，如下图。

既然失重的本质在于加速度，而小学三年级就学过匀速圆周运动存在法向加速度，这个所谓的法向加速度就是指向圆心的加速度，如下图。

假如飞机和飞船都是完全失重状态，那么由于飞机飞的慢，非船飞的快，飞机的轨道半径应该比飞船的轨道半径大的多。但是，由于飞机离地面近，飞机的重力并不是全部提供向心力，即不是完全失重。飞机的速度不够，产生的法向加速度较小，无法让飞机完全失重，只能部分失重。这个部分失重相对于自重而言太小，几乎可以忽略。

实际上，飞机也是存在失重状态的，只不过失重感太小。飞机的速度较小，而离地面又近，产生的法向加速度小，重力不足以全部提供向心力。而飞船则是速度和半径都吻合，完全符合完全失重的状态。

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

这是一个非常有意思的话题，其实现代失重的飞行训练就是在飞机中完成的，执行这种始终训练的飞机经过特种改装，而且最关键的是飞行线路有特殊要求，否则就无法实现失重模拟了！

失重有几种实现方式，一种是自由落体中会出现失重，另一种则是环绕地球的圆周飞行中，“离心力”和引力平衡的状态，而飞机来模拟失重则是前者，它是如何实现的呢？

• 垂直下降速度等于自由落体速度

这不就是飞机坠毁了么？完全不是，这是飞机在可控状态下达到这个速度，当然为了达到可控的目的，飞机不可能垂直下降的，而是会飞出一个下降坡度来，而这个坡度是有要求的，无论这个坡度的角度几何，但有一个要求，即垂直分量上的下降速度为地球的重力加速度，也就是9.8米/秒^2！

失重飞机进行的抛物线飞行线路图

看起来是一个抛物线？至少有一段是的！由于飞机的气动性能都不一样，所以每种型号的飞机都有一个失重的最佳曲线，根据飞机的性能不一样，失重时间模拟也并不一样，当然还有更多的飞机根本就不适合这种任务。

为了保证足够的训练时间，对飞机的抛物线顶点高度是越高越好，因为垂直下降分量是一样的，从它的定点高度就可以算出这架飞机最多能模拟多久失重了！比如上图抛物线顶点是9300米，下降到8300米开始改为平飞！那么其总的失重时间为：

t=√2h/g=14.29S

那么加上上升段（在自由状态下继续上升到抛物线顶端的时间）的失重时间，理论课模拟时间为28.6秒，但实际时间一般都小于这个时间，比如上图的抛物线即为A310 ZERO-G的飞行轨迹，它的总模拟失重时间为22S。

22秒的时间实在是够短，但在这个时间中可以做很多事情了，比如体验失重的感觉，还有在失重条件下做一些未来在太空失重条件下会操作的设备与动作等，甚至还有练习吃饭！在现代航天中，失重训练是每个航天大国的宇航员必经之路。

飞机上的失重我们了解过了，分别是上升的后半程和下降的前半程，利用的无非就是和重力加速度一致这种方式，那么飞船呢，它又是怎么来实现的？

国际空间站的生活

• 第一宇宙速度

很多朋友都搞不清楚第一宇宙速度是怎么算出来的，其实很简单，即环绕地球的圆周运动产生的离心力和重力相等时的速度，即为第一宇宙速度，在地球表面（地球半径按6370千米半径计算），大约是7.9千米/秒！理论上只要地球自转再快16倍，那么只在地球赤道上的所有物体都在失重状态下了！当然这不可能，要不然地球就散架了哈！

因此达到失重就是所有的卫星和飞船必须具备的，否则它就会掉下来，当然飞船获得了这个失重的状态，那么在其中的乘员同样也达到了失重条件！

所以日常航班上达不到这个7.9千米/秒，也没有打算给各位飞一个零重力抛物线，因为各位买机票的钱似乎不太够，而且飞机也没有改装，所以就洗洗睡吧！

在地球上制造失重的方式是非常有限的，除了飞机用抛物线轨迹飞出来以外还有如下几种方式：

1、落管 2、落塔；

4、水下训练 5、探空火箭；

7、平流层气球

落管和落塔其实就是同一个方式，不同的是直接丢进落管的东西到最后是会被摧毁的，而在落塔中则不一样，因为最后会有一个减速缓冲过程，但在落管中测试是就比较暴力了，比如液滴测试，或者其他不介意快速减速过程的，比如要测试在失重状态下的某些传感器动作之类！当然测试时管子中需要真空状态，否则多少会影响一些数据，不过以人体来感觉还是差不多的！

水下训练则是人体在水中的浮力等于重力时的装台，一般这种状态下会穿上模拟的宇航服，一来模拟太空工作环境，而来提供额外的浮力，比较笨重，最多只能提供一些舱外工作的训练，但事实上人体只是在水中处于浮力平衡的容器内，这个失重状态跟人体无关，只是提供近似模拟。

探空火箭和平流程气球，其实就是提供一个自由落体的环境，因为存在空气阻力，所以总是会差那么一点，但如果要求不高，那么这种方式是比较好的，比如从40千米高度丢下，到地面的零重力支撑时间为：90S，当然存在空气阻力，这个时间上是有差异的！

在这些模拟失重的方法中，水下训练最节省成本的（但制造一个大水池也不便宜），然后是落管和落塔，再是平流层气球，然后是抛物线飞机，最后是探空火箭，这个一次性的大玩具最贵了，飞机还可以用N次，不过是费点油！

说完了失重，再来说说重力怎么制造？其实重力很容易被制造，难的是如何制造1g的重力，因为拿个大铁球，它对你也有引力，你就能感觉到重力，但可惜这个引力太围绕，如果要制造1g，那就需要像地球一样的天体才能模拟出1g的重力来，当然这不可能，所以我们投机取巧了！

离心力来模拟重力，所以我们看到上世纪80-90年代的大型环形空间站是有原因的，因为将会转动整个空间站，用以产生离心力来模拟重力，种花家计算过，如果要在人体舒适状态下模拟的话，这个圆环至少需要220米直径以上，转速1.5-2圈，能模拟出比较舒服的重力环境！

因此这个条件下，国际空间站最大尺寸（算上太阳能电池）也不过110米，大约只有一半，所以想要实现有点难哦！

不过还有另一种模式比较简单，直接以1g的加速度飞行，然后速度到极限了，再掉过头来以1g的加速度减速，一直轮替，这种方式不介意飞行器大小，但极其耗费燃料，只有装上了瑟尔发电机的飞船才可以哈！

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

飞机在地球引力范围内飞行，飞船飞行在地球引力范围以外了。

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

飞机离地球近，飞船离地球远万有引力被忽略了

为什么在飞机上人不会失重，而到了飞船里人就会失重？

谁说飞机不会失重？

如果飞机失事了失去控制，开始自由落体，如果你在飞机上，马上就能体验到失重的感觉。失重，说白了就是自由落体！

当然正常飞行的飞机上你是不会感觉到失重的，决定是否失重的关键并不在于高度，而是在于速度。

听说过牛顿大炮吗？看下图：

再高山上发射大炮，通常情况下炮弹是会落到地面上的，因为速度不够快。但假设大炮能发射速度足够快的炮弹（如今我们知道这个速度是宇宙第一速度），那么炮弹就不会落到地面上，而是会环绕地球飞行。

但无论炮弹会不会落到地面上，其实炮弹都是一直在向地面坠落的，一直都有向地面坠落的趋势，而坠落不代表一定会落到地面上，坠落的过程就是自由落体的过程，也就是失重的过程。

严格来讲，我们从2米高的墙上跳下来的过程也是一种失重，只不过由于我们总是以非常明显的地面作为参照物，所以很难感受到那真的是失重。

飞机的速度不够快，远远达不到第一宇宙速度，说简单的就是飞机没有在做自由落体运动，有一个向上的力量支撑着飞机。而飞船完全是在做自由落体运动，注意自由落体并不代表垂直落向地面，正是因为速度的存在。