近日，我国新增一个地 面微重力实验装置 ——中国科学院空间应用工程与技术中心研制建设的 电磁弹射微重力实验装置 (4秒)启动试运行。由于技术要求较高等原因，在中国科学院的设施建成之前，全球也只有德国有一台类似的设备，德国汉诺威大学的爱因斯坦电梯装置。 这个电磁弹射微重力实验装置是亚洲首个，世界第二。
●○为什么建设电磁微重力装置？○●
发射实验飞船或利用空间站，在太空环境下展开实验，是最为理想的选择，但考虑到成本、所需时间等问题，全球没有任何一个国家，可以只是通过在太空中进行实验，完成所有的验证工作。因此，各科技强国都在尝试， 在大气层内，模拟失重环境。装置采用电磁抛射方式在地面模拟微重力、月球重力、火星重力等模式，为空间科学实验提供有效的地面验证机会 。
●○电磁微重力实验装置优势○●
电磁微重力实验装置在实验效率、试验载荷强度和运行成本方面都具有巨大优势：
1）在 实验效率 方面，传统落塔平均每天仅可以做2-3次实验，抛物线飞机每次可以飞行30架次以上，但实验准备周期约2-3个月。本装置可以达到每天近百次实验的频率，准备时间1-2天， 极大的提高了科学实验的效率 。
2）在 实验载荷强度 要求方面，传统落塔在降落回收阶段，试验舱和实验载荷要承受20g左右的冲击，很大程度上限制了常规科学仪器的使用。在本装置中， 实验舱所受的电磁驱动力是全程可控的 ，无论是微重力、月球重力还是火星重力模拟实验，实验舱的回收加速度都可控制在3g左右，因此 常规科学仪器都可以用于实验 。
3）在 运行成本 方面，此装置采用储能和电磁驱动技术，运行仅消耗电能， 单次实验消耗电能仅1千瓦时左右 ，便于 开展大规模的科学实验 。
●○工作原理及重要参数○●
工作原理是利用电磁弹射，将一个实验舱垂直加速到一定速度后释放，在上抛和下落的过程之中，实验舱会有4秒的时间，处于微重力，也就是人们常说的“失重”状态之中，一些需要微重力环境的科学验证工作，就可以完成。
我国的实验装置可以维持的微重力时间达4秒、微重力达10μg（十万分之一重力加速度）、过载加速度不超过5g（5个重力加速度）、实验间隔不超过10分钟， 达到国际先进水平 。
此外，在当前阶段，实验装置每次提供微重力环境的时间为4秒。而大部分的传统落塔，能够产生微重力环境的时间也在4、5秒左右。只有极少数利用矿井等改造的实验设施，能够提供约10秒的实验时间。通过抛物线飞机的方式，获得的实验时间一般也就在10秒左右。并且， 中国科学院正在规划建造可以提供20秒实验时间的电磁弹射装置，为我国的空间科学研究提供更加高效的平台 。
●○助力太空医疗，望攻克癌症治疗○●
太空微重力环境会给人体生理带来显著影响，不仅仅会让肌肉和骨骼退化，还包括 器官功能的衰退、视力的下降，甚至是基因水平的改变 。
但有趣的是，微重力也会带来许多潜在的医学益处。研究人员发现，癌细胞得以聚集主要依赖彼此之间的机械力，且很大程度上受重力环境干扰。由此可见，微重力的太空环境 似乎可以破坏癌细胞的聚集及扩散方式，更好地被人体自身免 疫系统所清除 。随后，Choshua及其研究团队在实验室中模拟了微重力环境对癌 细胞的影响。研究发现，当放置在微重力环境中时， 四种不同类型的癌症细胞(卵巢癌、乳腺癌、鼻癌和肺癌)中80%到90%的细胞都失去了正常功能 。这项研究结果使得科学家兴奋无比，因为这或许意味着真正意义上的太空环境可以成为杀死癌细胞的“天堂”，而达到这一目的仅仅通过改变重力的大小就可实现。
●○助力开启太空制造新时代○●
哥伦比亚号航天飞机事故的原因是在航天飞机返回地球前，航天员其实已经发现了航天飞机左翼的缺陷，就是这个缺陷导致了惨痛事故的发生。后来调查研究发现， 在轨的应急维修能力是保障航天安全的重要手段。
首先，在哥伦比亚号失事之后，NASA确实重视了提升在轨活动能力的工作，开展了一些比如元器件焊接这样的实验。德国汉诺威大学也展示了利用爱因斯坦电梯装置在微重力条件下研究的焊接技术。
其次，为了提升人类在地外的活动和生存能力， 未来太空焊接，3D打印等很多制造要在太空完成。太空失重下，许多条件都与地球上存在着差异，主要是因为：一是航天员在微重力情况下保持自身的姿态和动作的精确是很困难的；二是无论是液体、固体还是颗粒材料，在微重力环境中都难以精确地控制。 所以， 通过微重力试验装置模拟太空条件，解决很多太空制造方面的技术难题 。
我国中科院团队利用失重飞机在地面上进行太空环境模拟，让飞机进行一个自由落体的抛物线下降，产生22秒的微重力环境，实际上每一次起飞降落中间会有31次重复循环的过程，所以打印的过程不是利用了一个22秒，而是31个22秒，打印出来“中国科学院”这五个字。
最后，太空制造一旦大门打开，未来便会呼啸而来。早在2016年，国际空间站已经使用3D打印机制造了一些非常实用的太空零件了。 中国也在2017年正式成立了太空制造技术重点实验室，并取得了丰富的进展 。
●○加速太空环境人体影响研究○●
微重力环境带来益处的同时，也会带来巨大的风险。据研究显示，在没有重力的太空中呆上几个月可能会导致 大脑膨胀，并增加宇航员患上痴呆症的风险 。
一方面， 人类在太空中体验到的失重将血液从胳膊和腿重新导向大脑，导致颅腔内的压力增大 。研究人员认为，血液流向大脑的过程可能会导致大脑体积膨胀，脑下垂体萎缩。脑下垂体是人体内分泌系统的一部分，向血液中释放激素，其损害可能是不可弥补的。研究小组怀疑，这可能会导致行走困难、膀胱控制问题，而且如果 宇航员在地球引力之外待的时间过长，患痴呆症的风险也会增加 。
另一方面，长时间在太空中工作会导致 宇航员产生视力 问题，但这项新研究表明，这种影响“可能更严重”。
目前， 研究人员也正在研究对抗微重力影响的方法，这是人类未来在进行9个月或更长时间的火星之旅做准备 。
●○加速太空环境植物生长研究○●
科研人员对不同空间站环境下的植物生长情况进行了观察和分析，选择了三个具有代表性的空间站环境，分别是 国际空间站、月球基地空间站和火星基地空间站 。经过观察和数据分析，发现微重力环境对植物的形态和发育有着显著的影响：
1）在国际空间站中，植物的生长速度明显较慢，株高和根系发育相对受限 。这可能是由于微重力环境中植物的水分和养分吸收受到限制，以及植物细胞壁合成和细胞分裂等基本生理过程受到抑制所致。
2）在月球基地空间站的低重力环境中，植物的形态变化更为明显。植物的茎变得更细长且脆弱，叶片呈现出更大的表面积和薄而透明的特征，这可能是由于植物在低重力环境下生长时，无需抵抗地心引力的作用，导致茎干的加粗和叶片的变薄。
3）在火星基地空间站的微重力环境中，植物的生长受到了更大的挑战，由于火星上的重力较地球更弱，植物的根系发育明显受限，而茎干则表现出更多的弯曲和蔓延 。这可能是由于植物在微重力环境中的根系重力感应受到干扰，导致根系的生长方向难以稳定。
●○结论○●
朋友们，我们当前及未来一段时间必将处于一个科技蓬勃发展的时代， 尤其是在太空探索方面，电磁微重力实验装置的问世必将大大加速未来的太空生活、太空制造、太空医疗的进程 。未来已经到来，就在我们的眼前。