航天器作轨道飞行时为什么会失重，用牛顿力学的语言说，是它的离心排斥力与天体对它的引力相互抵消。这种离心排斥力是由离心加速度产生的，即离心惯性。在爱因斯坦广义相对论中，引力并不是一种力，而是弯曲时空的一种属性。质量使时空弯曲，即将时空压出坑、阱来。不同质量的天体使时空弯曲的曲率不同，即压出不同深度的阱和沟（瞬时为阱、动态的为沟），这曲率值就是引力的大小，也就是“引力阱”的深度。广义相对论的一个重要理论是“加速度与引力等价”，这就是说，加速度可以抵消引力。形象地说，物体的运动加速度可以“填平”引力阱，或者说将弯曲时空拉平拉直。这里，我们或许可以说，失重是平直时空的属性。
任何形象比拟只能是简略的近似，一般是蹩(bié)脚的，很可能是荒谬(miù)的。
前面我们说了失重捉弄人的许多事例，其实，这不及失重为我们提供认识宇宙、发展科技文明的巨大机遇的万一。在失重环境中，浮力和对流消失，毛细作用和附着力增强，表面张力成为液体物质的一种主要力，物质的电势、磁势、热电音响，以及热和质量的传导等性质都发生变化。如何利用失重创造的这些独特的条件，更深刻地认识宇宙规律、提高科技文明水平，是人类的造化。
目前，科学家正在利用失重环境的特有条件，进行生命科学、宇宙动力学等等在地面上难以进行的实验研究；生产地面上难以均匀混合的新型合金和生长大型晶体等工业材料；高效率地制造地面上难以制造的高纯度的药物等等。
当然，在利用失重环境时，仍要小心被失重捉弄。美国科学家曾遇到过这样一件事，他们研制的一套试验装置，在地面上经反复检查测试，一切正常。但是，由航天飞机带入太空进行实验时，却毫无结果。在寻找失败原因时，仍然发现一切器材都很正常。经反复查找研究，才发现原因在一个并不重要的卤化灯上——卤化灯中的气体在失重环境中不对流！
万事开头难，失败是成功之母。让我们勇敢地打开“潘多拉”魔盒，迎难而上吧！
天上方数日，人间真的会是几千年吗？
由于质量与能量等价，使宇宙飞船无法以超光速航行，这是不是说，爱因斯坦的狭义相对论阻断了宇宙航行之路？不，正好相反，正是狭义相对论开通了宇宙航行之路。
且不说无法创造超光速的速度，即使可以，超光速几倍、十几倍、上万倍也是于事无补的。因这样到最近的仙女座星系，仍需要几百、几十万和上百万年，更不必奢望穷极宇宙了。
爱因斯坦狭义相对论虽然断言宇宙中物质的运动以光速为极限，任何物体的运动速度都不可能达到光速，但当一个物体高速运动时，会产生一种速度效应，即运动的尺子会变长，时钟会变慢；而对相对静止的物体来说，长度则收缩，时间则膨胀。运动速度越高，速度效应越显着，当无限接近光速时，运动的尺子变得无限长，运动的时钟几乎停摆；相对静止的物体则长度收缩为零，时间膨胀为无限大。
速度效应是事实吗？是的，前面提到的μ介子就是自然界的证据。天然的μ介子一般在离地面10千米高度上生成，按光速飞行计算，在它衰变之前只能走过600米的距离，远不能到达地面。但由于速度效应使时间膨胀（寿命延长），它实际上能到达地面。物理学家还将μ介子放在粒子加速器中进行加速实验，也使它的寿命延长了几十倍。其它粒子的加速实验结果，同样证明了速度效应的存在。
当速度远低于光速时，时间膨胀效应几乎测量不出来，如坐在以1000千米/小时的速度飞行的飞机上飞行60年，时间只膨胀了千分之一秒。而当达到90%的光速时，时间膨胀了两倍多；达到99%的光速时，则膨胀了7倍多；达到99.9%的光速时，膨胀22倍多；达到99.9999999%的光速时，膨胀2000多倍。当达到小数点后面10个9的光速时，时间膨胀了64000倍，如果宇宙飞船以这种速度航行，则只要36年的时间就可到达仙女座星系。
如果进一步提高宇宙飞船的速度，让时间膨胀182.5万倍，则只要1年多一点时间就可飞到仙女座星系，要飞到更远的星系也就成为可能了。而时间膨胀182.5万倍是个什么概念呢？那就是宇宙飞船上的5天，相当于地球上的5000年。这正是“天上方数日，人间几千年”。
太空是漆黑一片吗？
宇宙航行，美景无限。
宇宙飞船启航，这时速度较慢，仍可定眼观看宇宙背景。嗬，好一幅美丽的画面。在太空真空中看星星，与在地球上看不同，由于没有大气层的影响，星星显示的都是它们本来的颜色，即由于它们的温度不同，而分别呈黄、红、蓝、白颜色。它们射出的光芒也没有大气折射造成的闪烁。没有了大气层的影响，宇宙背景呈深邃(suì)的黑色，使满天星斗像是在黑色天鹅绒上用一颗颗晶莹剔(tī)透的宝石镶嵌(ｋàn)出的各种图案。飞船的运动，又使这一切具有动感，活像是在立体电影院中欣赏三维电影！
欣赏之余，又会有这样的沉思浮现脑际：宇宙背景为什么是漆黑的？无限的宇宙有无限的恒星，即使每颗恒星的光是暗淡的，但无限多个暗淡的星光迭加起来，也会形成巨大的光芒。
19世纪的天文学家H·奥伯斯，也曾为“夜空为什么是黑暗的”这个古老的问题困扰过。因此后来这被称为“奥伯斯佯谬”。
根据热力学理论，无限个恒星把热和光辐射到空间，会使宇宙空间的温度不断升高，即使在经过100多亿年后，宇宙空间还没有达到恒星表面温度那样的热动平衡状态，也应该是几千K的温度，宇宙背景应该在这个温度上发热发光，它怎么会是漆黑的呢？
现代宇宙学解开了这个佯谬。首先，恒星不是永恒地燃烧的，原始恒星和死亡了的恒星不发光，发光的主序恒星有一定的寿命；其次，宇宙不是静止的，而是在不断地膨胀着；最后，也是最根本的，宇宙不是无限的，它有有限的年龄，有有限数量的恒星。因此，有限的宇宙和有限数目的恒星的光的迭加，也是有限的，而且是很微弱的，因为宇宙的不断膨胀降低了温度和光芒。
从热力学角度看，就是从宇宙诞生至今，还没有达到热平衡所需要的足够时间。而且，如果宇宙一直膨胀下去，也将是在很低温度的水平上的平衡。如果这样，不仅现在的宇宙背景是漆黑的，将来也会是漆黑的。
宇宙飞船是怎样调节温差的？
宇宙飞船在太空中飞行时，由于始终受到太阳光的强烈照射，向阳的船体一侧温度会高达100℃以上，背阴的那边却要低到－200℃。宇宙中没有大气，不能用空调器，那么，宇宙飞船用什么方法来调节这么悬殊的温差呢？
人们在生活中早就发现，表面是黑色的物体吸热本领强，表面是白色的物体吸热本领差。因此人们通常在夏天穿浅色衣服，冬天穿深色衣服。科学家们根据这个原理在飞船壳体外表面涂上一层浅蓝色或银白色的涂料。当阳光照在它上面时，可以防止温度剧烈升高；它背向太阳的时候，白色又可以减少向外辐射热的作用。在飞船壳体的内面，涂上一层黑漆，就像一层黑色的衣服里子。由于黑色吸热和放热的本领都大，可以使壳体内部温度的那一面放出热，使温度低的那一面吸收热，这样就使得舱体内的温度趋于均衡。加上宇航员穿上用特殊材料做的宇航服，就能在太空中进行科学实验了。
太空对接是怎样完成的？
在浩瀚的宇宙太空，人类发射的航天器有时也需要互相对接，以便完成人员轮换、物资补给、设备维修等任务。不过，航天器的飞行速度很快，要使它们交会并对接，当然不是件容易的事。
那么，航空器是怎样完成这一过程的呢原来，航天科技人员是通过航天器轨道控制和航天器姿态控制实现对接的，其过程主要通过航天器控制系统完成。1965年12月15日，“双子星座”7号和“双子星座”6号在空间交会，当时它们在同一轨道上运行，又是同一速度，两个航天器仅相隔10厘米，这是世界上第一次实现航天器空间交会，为实现对接积累了经验。
对接通常都是在宇航员的指挥和操纵下进行的。例如，“双子星座”号飞船和“阿金纳”号火箭对接时，两者相距仅300米左右，相对速度为1.5～3米/秒时，宇航员通过手控调整飞船完成对接，随后“阿金纳”号火箭的对接环与飞船的小头紧密配合，连成一个整体。
航天器的轨道如何对接？
航天器的轨道会合和对接，是航天活动中一项必不可少的技术。对确定了载人登月计划的美国来说，更是急需解决的一项关键技术。
进入轨道的航天器，在轨道上做无动力惯性飞行。要使两个航天器对接起来，首先要让它们在同一条轨道上会合。这要求其中一个航天器用携带的小火箭发动机产生动力，进行变轨机动飞行，去追赶另一个航天器。人们分别把两个航天器叫做追踪航天器和目标航天器。
载人航天器之间，由于需要有环形通道，一般采用“异体同构－周边对接机构”，就是两个航天器上的对接机构是相同的，所有对接部件都在对接口的周边。
航天器的会合和对接，一般分为四个阶段，即地面引导、自动寻的、接近和停靠、对接合拢。
追踪航天器在地面控制中心的引导下，经过几次机动飞行，改变轨道，飞至目标航天器后面15－100千米处，使追踪航天器的测量装置能捕获到目标航天器。
追踪航天器用微波和激光等敏感器件测量与目标航天器的相对运动数据，并自动飞近到距目标航天器500－1000米的初始瞄准点。
追踪航天器首先捕获目标航天器的对接轴，然后在轨道平面外机动绕行，进入以对接口轴线为中心线的锥形对接走廊，然后逐渐调整飞行姿态，使其对接口轴线与目标航天器的对接口轴线重合。这时，两个航天器相距约100－200米。然后以3－1米/秒的相对速度接近。在这个过程中，追踪航天器必须随时精确测量与目标航天器之间的距离、相对速度和姿态。最后使用冷气喷射系统以0.15－0.18米/秒的速度与目标航天器相撞停靠。
相撞停靠后，关闭动力系统，两个航天器利用对接机构上的抓手、缓冲器和传力机构相互接触，环与环连接，并调平拉紧，然后用锁紧机构实现两个航天器的硬连接并密封。这时，两个航天器的对接通道可供人员往来。最后完成信息传输总线、电源线和流体管线的连接，使两个航天器成为一个整体。
完成会合和对接一般需要3－4小时。
为什么人在太空中衰老得快？
在太空飞行，尤其是超过月地空间的深空飞行，所遇到的首要问题就是长期失重。短期、近地空间的宇航活动会造成宇航员的“太空运动病”：头晕、出虚汗、流涎、恶心、呕吐等等。当然，这些症状通常都会在宇航员返回地面后逐渐消除。
可是，有一个问题却很难解决，那就是太空飞行会引起骨质疏松。人类的骨骼长期以来为适应地球引力，产生了一种“反地球引力”的机能。而一旦进入失量的太空环境，这些能力消失殆(dài)尽，就会使肌肉开始萎缩，骨骼中的矿物质减少。
过长的失重时间将造成骨骼的永久性损伤，极易导致骨折。另外，钙的大量流失也会加剧骨质疏松，造成不可逆转的后果。失重还可使脑垂体分泌激素的数量降低，这大大削弱了人体的新陈代谢和免疫功能。
以上因素都会引起人的衰(cuī)老，所以，人在太空中比在地球上衰老快。
人在太空中为什么会长高？
前苏联宇航员尤里·洛玛曼柯43岁时，在太空站生活了326天后回到地面时，身体竟长高了1厘米。人在太空中为什么会长高呢？
我们知道，人的脊柱骨由33块骨头组合而成，其中绝大多数骨头中间由椎间盘所分隔，椎间盘是一种坚韧的纤维组织，起保护脊柱的缓冲作用。在太空，由于地心引力对脊柱的影响不复存在，脊柱骨因为得到舒展而延伸，所以生活了一段时间后，人会长高。
也许有人会这样想，要是有朝一日，太空旅行成为可能，那么一个矮个人要想长高些，通过参加太空旅行团去旅行一年不就行了吗？其实是不行的。因为，这种长高与正常的身材增高是不同的。正常的增高是由于人体内较大的骨头的两端长出新的骨膜，并不断积累的结果。而太空人的高是在太空的特定环境下发生的，所以当他返回地球后，就会很快恢复原来的身高。
火箭到月球为什么不走直线？
当年，“阿波罗”首次登月，引起巨大的轰动。也许，你会理所当然地认为，它登月飞行所走的轨迹是直线，因为两点之间直线最短，肯定既经济又省时。
