La künstliche Schwerkraft im Weltraum es ist die Variation der natürlichen Schwerkraft (G-Kraft) auf künstliche Weise, insbesondere im Weltraum, aber auch auf der Erde. Dies kann in der Praxis erreicht werden, indem ungleiche Kräfte verwendet werden, im Wesentlichen Zentrifugalkraft und lineare Geschwindigkeit.
Ebenso ist es eine notwendige Technologie für die menschliche Persistenz im Universum, durch Himmelsstationen oder Weltraumumgebungen. Astrophysik und Luft- und Raumfahrttechnik erforschen und nutzen derzeit neue Methoden zur Reproduktion und Bewirtschaftung dieser Felder. Gravitation.
Im Laufe der Geschichte wurden zahlreiche Techniken vorgestellt, um künstliche Schwerkraft zu erzeugen, so wie es auch im Bereich der Science-Fiction geschehen ist, wo in beiden Fällen sowohl reale als auch künstliche Kräfte eingesetzt wurden. In der Praxis werden jedoch Studien in der Weltraum mit künstlicher Schwerkraft Für den menschlichen Gebrauch wurden sie noch nicht durchgeführt, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass sie von Himmelsschiffen mit großen Ausdehnungen angefordert werden, die auf die ausreichende Rotation zugreifen könnten, um die notwendige zentripetale Schnelligkeit zu liefern.
Techniken zur Erzeugung künstlicher Schwerkraft im Weltraum
Die Schwerkraft künstlich im Weltraum kann es auf vielfältige Weise dargestellt werden:
Rotation
Ein rotierendes Schiff wird das Gefühl der Schwerkraft in Ihrem Helm hervorrufen. Die Drehung bewegt jeden Körper im Inneren des Schiffs zu seinen Wänden, was den Anschein eines Schwungs erweckt Gravitation nach außen geleitet. Die „Eifer“, die oft als Zentrifugalkraft bezeichnet wird, ist eigentlich ein Ausdruck von Wesenheiten innerhalb des Schiffs, die vorgeben, sich aufgrund von Apathie in einer geraden Linie zu bewegen.
Die Wände des Schiffs liefern die erforderliche Zentripetalkraft, damit die Körper im Kreis laufen (wenn sie sich in einer geraden Linie erstrecken, würden sie die Grenzen des Schiffs verlassen). Somit ist die von den Objekten gefühlte Schwerkraft ein einfacher Kraftwiderstand des Objekts an den Wänden, der mit der Zentripetalkraft der Wand auf den Körper protestiert, gemäß der Newtons drittes Gesetz.
In diesem Sinne, aus Sicht der Menschheit, die sich in der Umwelt dreht, die künstliche Schwerkraft im Weltraum durch Rotation verhält es sich in gewisser Weise wie die normale Schwerkraft, hat jedoch die folgenden Eigenschaften:
Zentrifugalkraft
Im Gegensatz zur echten Schwerkraft, die zu einem Zentrum hin anregt, liefert diese Spin-Pseudokraft eine rotierende „Schwerkraft“, die von der Rotationsachse weg anregt. Künstliche Schweregrade variieren nur mit der Entfernung vom Zentrum Übersetzung. Bei einem kleinen Kreiselradius wäre die über dem Kopf zu spürende Gravitation deutlich ungleich der an den Füßen zu spürenden Menge.
Dies könnte Bewegung und peinliche Veränderungen im Zustand des Körpers hervorrufen. Entsprechend der Physik aufwendigere, langsamere Rotationen oder mit größerem Rotationsradius würden diesen Nachteil bändigen oder ausschließen, zum dritten Newtonsches Gesetz.
Der Coriolis-Effekt
Dies ergibt eine scheinbare Kraft, die auf Objekte wirkt, die relativ zu einem rotierenden Geschichtsrahmen geschüttelt werden. Diese angenommene Kraft verläuft rechtwinklig zum Wackeln und zur Rotationsachse und neigt dazu, die Bewegung in die entgegengesetzte Richtung zum Spin der Umgebung zu biegen. Wenn ein Astronaut in einer Situation von Schwerkraft Wackelt das sich drehende künstliche Objekt zur Rotationsachse hin oder davon weg, spüren Sie eine stimulierende Kraft zur Rotationsrichtung hin oder davon weg.
Diese Kräfte wirken auf das Innenohr und können Schwindel, Übelkeit und Verwirrtheit verursachen. Die Verlängerung der Rotationsdauer (langsamere Übersetzungsgeschwindigkeit) betrifft die Corioliskraft und seine Folgen. Im Allgemeinen wird festgestellt, dass es bei 2 U/min oder weniger keine feindlichen Wirkungen von Coriolis-Kräften gibt; bei höheren Raten können sich einige Menschen dazu erziehen und andere nicht; aber bei Hauptraten bei 7 U / min können nur wenige Menschen trainieren.
Es ist noch nicht bekannt, ob eine längere Exposition gegenüber hohen Coriolis-Kräften die Neigung zum Anfall erhöht. Die übelkeitsauslösenden Wirkungen des Coriolis-Effekts können auch durch Umschreiben des abgeschwächt werden movimiento des Kopfes.
Die Wissenschaft hinter der künstlichen Schwerkraft im Weltraum, die in Science-Fiction-Filmen auftaucht
Was ist erforderlich, um die Schwerkraft im Weltraum künstlich vorzutäuschen? Jeder, der ein bisschen Kino gesehen hat, wird argumentieren, dass es ausreicht, ein Schiff zu bauen, das sich um sich selbst dreht konzentrische Kraft der Schwerkraft ähnlich sein. Die Antwort ist hypothetisch richtig, aber diesen Zweck zu erkennen, ist etwas ganz anderes.
Die Idee von radförmigen Himmelsstationen, die rollen, damit ihre Besatzungen am Boden bleiben können, anstatt zu schweben, ist nicht neu. Wir haben es in Dutzenden von Filmen von 2001 gesehen: A Space Odyssey bis The Martian. In den 60er Jahren die NASA Er baute einen gigantischen Fälscher, um zu versuchen zu experimentieren, ob die durch die Drehung eines Objekts angeregte Zentrifugalkraft verwendet werden könnte, um die Schwerkraft in diesem Objekt vorzutäuschen. Die Effekte waren effektiv, aber ein solches Schiff wurde nie beschafft. Warum?
Der Grund ist rein praktisch. ein bauen kosmische Station es wird also eine desorganisierte Summe von Vermögen und Kapital benötigt.
Die erste Schwierigkeit ist die gigantische Station. In dem Fall, der uns überfällt, ist die Zentrifugalkraft gleich dem Durchmesser bei Rotationsgeschwindigkeit, und die Himmelsschiffe dieses Typs, die wir im Kino sehen, kümmern sich nicht viel um Berechnungen. Im Jahr 2001: Odyssee im Weltraum beispielsweise hat die galaktische Station einen Durchmesser von 300 Metern und dreht sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 U/min. Diese Anordnung reicht kaum aus, um die Schwerkraft des Mondes vorzutäuschen, die 1/6 der der Erde beträgt. erscheinen a Schwerkraft wie die der Erdausdehnung müßte sie mit 2,4 U/min rollen.
Wenn das Raumfahrzeug eine vernünftigere Größe hätte (25 Meter Radius), müsste es mit 6 U / min laufen, was möglicherweise für Tests unpraktisch wäre und Raumfahrer irreführen würde. Gleichzeitig hängt die Schwerkraft vom Weg zum Rotationszentrum ab. In einer so kleinen Station wäre die an den Füßen einer Person festgestellte Schwerkraft ungleich der am Kopf beobachteten. Um auf die ISS zurückzukommen, besteht ein Teil der Anmut unserer realen Station im Weltraum darin, dass sie uns erlaubt, zu bemerken Mikrogravitation.
Abschließend, um die Schwerkraft effektiv vorzutäuschen, eine Station celeste Es muss sehr groß sein, und es ist unglaublich teuer, nur die Stäbe in die Umlaufbahn zu bringen, um es zu bauen. Ein Kilo Gewicht auf einer der vorhandenen Falcon-9-Raketen von SpaceX in die Umlaufbahn zu bringen, kostet 2700 US-Dollar. Wenn das Unternehmen beginnt, seine neue beladene Falcon 9 zu manövrieren, wird dieser Preis 1.650 USD pro Kilo Fracht unterliegen.
Wahrscheinlich kann der Preis an dem Tag gesenkt werden, an dem wir in der Lage sind, Metalle aus den im Sonnensystem auftauchenden Asteroiden zu extrahieren und sie im zu verarbeiten Kosmos. Selbst dann wird der Bau von Wahrzeichen mit einem Durchmesser von 60 Kilometern wie der Station im Film Elyssium eine Herausforderung für die Branche sein. Außergewöhnlich, wenn Sie etwas über künstliche Schwerkraft im Weltraum wissen möchten.