什么是重力单位g ？
　　
　　在航天工程和医学的研究中，常常用到的重力单位是g。g是一个什么单位呢？它是一个物体在某种环境下所受到的加速度力。在地球上，由于地心引力的作用，物体受到的是1g的作用力，如果它进入另一个加速度是地心引力3倍的环境中，受到的将是3g的作用力。这样在地球上是50千克的人，到3g的环境中就变成150千克了。
　　我们在日常的生活中是否会碰到加速度环境的变化呢？如果你想体验一下g值增加时的感觉，可以到游乐场，在那种地方经常会有一种可以绕着轴心旋转的圆形装置，你站到里面以后，将背紧靠着墙。当这个装置开始旋转，而且旋转得越来越快时，你突然会觉得你脚下的地板离开了你的脚，可是你没有随着倒下，仍然站在原地。这就是由于旋转所产生的离心力将你牢牢地钉在墙上，这个力大约有3g。
　　
　　超重对航天员的影响
　　
　　美国航宇局的科学家对此很感兴趣，因为航天员在整个飞行过程中，不是都处于失重状态，在航天员发射和返回过程中都会遇到g值增加的情况，航天员从发射到进入地球轨道会遇到3.2g作用，而在返回的过程中也会有1.4g力作用在他们身上。在这种g值的作用下，头部的血液会被压向下肢，脑血液供应减少。一般情况下，人体会通过心血管系统的调节，保证脑部的供血。如果心血管调节功能不好的人，尤其是经过失重飞行，航天员心血管功能下降时，容易出现晕厥。航天飞机的航天员在返回的过程中，有的航天员就出现过短暂的意识丧失。
　　
　　美国航宇局的离心机
　　
　　马尔科姆·科恩是美国航宇局艾姆斯氏实验知觉和运动适应研究小组的成员，他正在进行超重对人体影响的研究，希望能够了解超重对人体有什么影响，人是如何适应超重环境的。在艾姆斯氏实验室里，有一台直径为17.69米的巨大离心机，它最高可以产生20g离心力。离心机的两端有机舱，里面配备了医学监视系统，可以检测被试者在进行实验时的一些生理指标的变化。离心机座舱的尺寸高2.31米，宽1.8米, 所以要求被试者的身高必须低于1.73米。这台离心机可以提供1～12.5g的离心力来进行医学研究。机舱的容积不大，狭窄的小屋内配备有一个洗手间、一台电视和装满电脑游戏、测试题和调查问卷的便携式电脑。当离心机开始旋转的时候，被试者开始回答关于自己对压力的感觉、疲劳情况和出现的运动症状；还要完成复杂的推理实验任务；他们的生理信息、头部运动和一般活动都被传感器和照相机拍下来。科学家通过观察、分析被试者实验期间的主观反应、工作能力和心血管指标的变化，可以了解人是如何调整自己去适应超重的环境的。
　　


　　这台离心机不仅可以用于超重医学实验研究，而且可以用于航天员超重耐力的选拔和训练。在进行航天员超重耐力选拔时，根据飞行中所遇到超重值的大小，制定了航天员超重耐力选拔标准，当候选人的超重耐力超过标准时，被认为基本上具备了承受航天超重的能力。为了巩固和提高航天员的超重耐力，还需要经常到离心机中训练，在离心机上进行超重训练是提高他们对超重环境耐受力的好办法。
　　
　　模拟人工重力
　　
　　长期飞行可以引起航天员体内生理状态的明显改变，例如，出现心血管病、肌肉萎缩、骨质疏松以及其他疾病。失重是导致人身体一系列变化的罪魁祸首，防止这些变化产生的最根本方法是给他们一个离心力，使他们像在地球上那样生活。要在太空中用离心机的原理产生类似于地球上的重力有两种方法，一种是在太空船中装一台小型的离心机，人在离心机的座舱中，就可以受到重力的作用；另一种方法是将太空船整个旋转起来，产生人工重力。这样就可以消除失重对人体的不利影响。
　　人工重力虽然是防止失重对人体不利影响的好方法，但要实现起来并不那么容易。如果在太空船中安装一台小型的离心机，必须使它飞速旋转才能产生足以有效的g水平。因为在这样小离心机上停留的人，在离心机旋转时身体各部分受到g值水平是不同的。假设你躺在一个短臂离心机的旋转轴上，头部靠近中央位置，腿朝外边，如果腿上的离心力是1g，那么头部只感觉到0.2g，甚至更低。这并不是人们在地球重力场上所经历的情况。
　　快速旋转还会产生另一种不良的反应：当你在一个快速运动的离心机中，快速转动头部的时候，你会感到很不舒服，出现像翻跟头一样的感觉。这种情况通常出现在内耳半规管中液体紊乱时。在一些使用离心机的实验中，经常用一个装置来固定被试者的头部，就是为了防止出现上述错觉。然而，在太空飞行的时候，固定头部是不现实的。
　　也许研究人员可以采用第二种方法，就是设计半径达数千米的离心机，它可以产生足够大的人工重力，而不需要快速旋转，这样就不会使人产生翻跟头的错觉。这种缓慢旋转的太空站的功能超过小型离心机，航天员很快就能适应这种环境。
　　


　　人工重力是不是好？是否可以解决失重所带来的一切问题？有副作用吗？在没有进行真正的实践以前，谁也很难准确地回答这个问题。人长期生活在一个旋转体内，旋转也可能对人有不利影响。在上世纪70年代苏联就进行了人工重力对生命过程影响的研究。他们在“宇宙-782”号生物卫星上安置了一台小离心机，当离心机旋转时，离心机平台上所产生的重力和地面重力相等。然后将装有细菌、植物种子和鱼卵的容器放到平台上，当离心机在飞行中旋转时，这些容器内的生物就受到重力的作用。生物卫星飞行了19.5天，返回地面后，发现失重对这些生物的影响消失了，它们的生长和发育与地面上一样。之后，30只鼠被放到“宇宙-936”号生物卫星上，其中10只放到离心机上，受人工重力的影响，20只在卫星上受失重的作用。离心机在入轨后以54转／分钟的速度开始旋转，产生的重力和地面相等，离心机在返回前2小时停止转动。这颗生物卫星飞了18.5天，结果在离心机上鼠的水和电解质丢失、骨骼肌萎缩、代谢的紊乱和骨骼的变化都比对照组鼠小。说明人工重力可减少失重对生理系统的影响。但是发现在离心机上的鼠又出现另外一些不良的副作用，例如脑皮层工作能力下降、脑蛋白质代谢受到抑制，前庭功能的敏感性增高，说明人工重力也有缺点。其原因也可能是由于离心机的臂太短，转速太快之故。人在转速快的离心机中也会产生前庭器官的一些反应和幻觉。所以，在设计人工重力空间站时，必须考虑到转速对人的影响。有人提出如果空间站的半径是30～300米的话，对人的不利影响会减少，不会出现明显的动作失调和前庭症状。
　　要真正地实现人工重力还有很多问题要研究解决，除了工程设计上的一些困难外，航天医学中也有很多问题有待解决，如人体对多大的旋转速度可以耐受？人工重力对人体的影响是什么？多大的g值可以满足需要等等。这些问题都需要解决才能进行空间站上人工重力设备的设计，这类实验都必须在离心机中进行。现在美国和俄罗斯等国家正在加紧这方面的研究，相信人工重力终将应用到太空，那时人们在太空中可以像在地球上那样生活、工作。