La kunstig tyngdekraft i rummet det er variationen af naturlig tyngdekraft (G-kraft) på en kunstig måde, især i rummet, men på samme måde på Jorden. Dette kan opnås i praksis ved at bruge ulige kræfter, i det væsentlige centrifugalkraft og lineær hastighed.
Ligeledes er det en nødvendig teknologi for menneskelig vedholdenhed i universet, gennem himmelstationer eller rummiljøer. I dette øjeblik spørger astrofysik og rumfartsteknik efter og implementerer nye metoder til reproduktion og styring af disse felter. gravitationel.
Gennem historien er der blevet præsenteret talrige teknikker til at skabe kunstig tyngdekraft, som det også er sket inden for science fiction, hvor man i begge tilfælde har forsøgt at bruge både reelle kræfter og kunstige kræfter. Men i praksis er undersøgelser i kunstig tyngdekraft i det ydre rum Til menneskelig brug er de endnu ikke blevet udført, især på grund af det faktum, at der efterspørges himmelske skibe med store udvidelser, som kunne få adgang til tilstrækkelig rotation til at give den nødvendige centripetalhastighed.
Teknikker til generering af kunstig tyngdekraft i rummet
Tyngdekraften kunstig i rummet kan repræsenteres på mange måder:
rotation
Et roterende skib vil forårsage fornemmelsen af tyngdekraft inde i din morion. Rotationen bevæger ethvert legeme inde i skibet mod dets vægge, hvilket giver et udseende af en brio gravitationel på vej udad. "Fjederen", ofte krediteret som centrifugalkraft, er faktisk et udtryk for, at entiteterne i skibet foregiver at rejse i en lige linje på grund af apati.
Skibets vægge giver den centripetale kraft, der kræves for, at kroppene kan gå i en cirkel (hvis de strækker sig i en lige linje, ville de forlade skibets grænser). Således er tyngdekraften, som genstandene værdsætter, en simpel kraftmodstand fra objektet på væggene, der protesterer med væggens centripetale kraft på kroppen, ifølge Newtons tredje lov.
I denne forstand, set fra menneskehedens synspunkt, der roterer i miljøet kunstig tyngdekraft i rummet ved rotation, i nogle aspekter, forløber den på samme måde som normal tyngdekraft, men den har følgende egenskaber:
Centrifugal kraft
I modsætning til ægte tyngdekraft, som trækker mod et center, leverer denne roterende pseudokraft en rotations-"tyngdekraft", der trækker væk fra rotationsaksen. Kunstige tyngdekraftsniveauer varierer kun med afstanden fra centrum af oversættelse. Med en lille gyrationsradius ville mængden af tyngdekraften, der mærkes over hovedet, være veltalende ulige den mængde, der mærkes ved fødderne.
Dette kunne skabe bevægelse og pinlige ændringer i kroppens tilstand. Ifølge fysik involverede, langsommere rotationer eller med en større rotationsradius ville tæmme eller udelukke denne ulempe, for den tredje Newtons lov.
Coriolis-effekten
Dette giver en tilsyneladende kraft, der fortsætter på genstande, der er agiteret i forhold til en roterende ramme. Denne formodede kraft fortsætter vinkelret på vrikken og rotationsaksen og har en tendens til at krumme bevægelsen i den modsatte retning af omgivelsernes spin. Hvis en astronaut i en situation med tyngdekraft En snurrende kunstig vrikker mod eller væk fra rotationsaksen, du vil føle en skubbekraft mod eller væk fra rotationsretningen.
Disse kræfter virker på det indre øre og kan forårsage svimmelhed, kvalme og forvirring. Forlængelse af rotationsperioden (langsommere kørehastighed) udsætter coriolis kraft og dens konsekvenser. Generelt er det konstateret, at der ved 2 rpm eller mindre ikke er nogen fjendtlige virkninger fra Coriolis-kræfter; ved højere satser kan nogle mennesker uddanne sig selv, og andre kan ikke; men ved tophastigheder ved 7 rpm kan få mennesker træne.,
Det vides endnu ikke, om omfattende visninger ved høje niveauer af Coriolis-kræfter øger tilbøjeligheden til at passe. De kvalmefremkaldende virkninger af Coriolis-effekten kan ligeledes mindskes ved at omskrive bevægelse af hovedet.
Videnskab i kølvandet på kunstig tyngdekraft i rummet, der opstår i sci-fi-film
Hvad kræves der for kunstigt at forfalske tyngdekraften i rummet? Enhver, der har opfattet en smule biograf, vil hævde, at det er nok at lave et skib, der roterer på sig selv for koncentrisk kraft ligne tyngdekraftens. Svaret er hypotetisk korrekt, men at gøre det formål til virkelighed er en helt anden ting.
Ideen om hjulformede himmelstationer, der ruller, så deres besætninger kan forblive knyttet til jorden i stedet for at flyde, er ikke ny. Vi har lagt mærke til hende i snesevis af film fra 2001: A Space Odyssey to The Martian. I 60'erne blev NASA han byggede en gigantisk sham for at forsøge at eksperimentere, om den centrifugalkraft, der ophidses af et objekts spin, kunne bruges til at forfalske tyngdekraften inde i det objekt. Effekterne var effektive, men sådan et skib er aldrig blevet produceret. Fordi?
Årsagen er kun praktisk. at bygge en kosmisk station der er således behov for en ureguleret sum af ejendomme og kapital.
Den første vanskelighed er den gigantiske station. I det tilfælde, der invaderer os, er centrifugalkraften lig med diameteren ved rotationshastigheden, og de himmelske skibe af denne type, som vi ser i biografen, generer ikke meget med beregninger. I 2001: A space Odyssey, for eksempel, har galaksestationen en diameter på 300 meter og roterer med en hastighed på omkring 1 rpm. Dette arrangement er knap nok til at forfalske månens tyngdekraft, som er 1/6 af Jordens. at foregive en tyngdekraft ligesom Jordens forlængelse skulle den rulle med 2,4 o/min.
Hvis rumfartøjet var af en mere fornuftig størrelse (25 meter radius), ville det skulle rulle med 6 rpm, hvilket muligvis ville være upraktisk til test og ville vildlede rumfarende. Samtidig afhænger tyngdekraften af vejen til rotationscentret. I sådan en lille station ville tyngdekraften opdaget i en persons fødder være ulig den, der observeres i hovedet. Går vi tilbage til ISS, er faktisk en del af skønheden ved vores rigtige rumstation, at den giver os mulighed for at mærke med mikrotyngdekraft.
Afsluttende, for det at fake tyngdekraften effektivt, en station celeste Det skal være meget massivt, og bare det at sætte tryllestavene i kredsløb for at bygge det er utroligt dyrt. At sætte et pund vægt i kredsløb på en af SpaceX's eksisterende Falcon 9-raketter koster 2700 $. Når virksomheden begynder at arbejde på sin nye Falcon 9-lastforskel, vil prisen falde til $1.650 pr. pund last.
Prisen kan sandsynligvis sænkes den dag, vi er i stand til at udvinde metaller fra asteroider, der dukker op i solsystemet og behandle dem i kosmos. Selv da vil det være en industriudfordring at bygge strukturer med en diameter på 60 kilometer som stationen i filmen Elyssium. Ekstraordinært, hvis du vil vide kunstig tyngdekraft i rummet.