અવકાશમાં કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ: કોસ્મિક સાયન્સ

La અવકાશમાં કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ તે કૃત્રિમ રીતે, ખાસ કરીને અવકાશમાં, પણ પૃથ્વી પર પણ કુદરતી ગુરુત્વાકર્ષણ (જી બળ) ની વિવિધતા છે. અસમાન દળો, અનિવાર્યપણે કેન્દ્રત્યાગી બળ અને રેખીય ગતિનો ઉપયોગ કરીને વ્યવહારમાં આ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.

તેવી જ રીતે, તે અવકાશી મથકો અથવા અવકાશ વાતાવરણ દ્વારા, બ્રહ્માંડમાં માનવ દ્રઢતા માટે જરૂરી તકનીક છે. આ સમયે, એસ્ટ્રોફિઝિક્સ અને એરોસ્પેસ એન્જિનિયરિંગ આ ક્ષેત્રોના પ્રજનન અને સંચાલન માટે નવી પદ્ધતિઓનું સંશોધન અને ઉપયોગ કરી રહ્યાં છે. ગુરુત્વાકર્ષણ.

સમગ્ર ઇતિહાસમાં, કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ બનાવવા માટે અસંખ્ય તકનીકો રજૂ કરવામાં આવી છે, જેમ કે તે વિજ્ઞાન સાહિત્યના ક્ષેત્રમાં પણ બન્યું છે જ્યાં, બંને કિસ્સાઓમાં, વાસ્તવિક અને કૃત્રિમ બળોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. જો કે, વ્યવહારમાં, માં અભ્યાસ કરે છે કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ બાહ્ય અવકાશ માનવ ઉપયોગ માટે તેઓ હજુ સુધી હાથ ધરવામાં આવ્યા નથી, ખાસ કરીને એ હકીકતને કારણે કે મહાન વિસ્તરણના અવકાશી જહાજો પાસેથી વિનંતી કરવામાં આવી છે કે તેઓ જરૂરી કેન્દ્રિય ત્વરિતતા પૂરી પાડવા માટે પૂરતા પરિભ્રમણને ઍક્સેસ કરી શકે.

અવકાશમાં કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ પેદા કરવાની તકનીક

ગુરુત્વાકર્ષણ કૃત્રિમ અવકાશમાં તે અસંખ્ય રીતે રજૂ કરી શકાય છે:

પરિભ્રમણ

ફરતું જહાજ તમારા હેલ્મેટમાં ગુરુત્વાકર્ષણની સંવેદનાનું કારણ બનશે. પરિભ્રમણ વહાણની અંદરના કોઈપણ શરીરને તેની દિવાલો તરફ લઈ જાય છે, જે વેર્વનો દેખાવ આપે છે ગુરુત્વાકર્ષણ બહારની તરફ પ્રયાણ કર્યું. "ઝેસ્ટ", જેને ઘણીવાર કેન્દ્રત્યાગી બળ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે વાસ્તવમાં ઉદાસીનતાને કારણે સીધી રેખામાં મુસાફરી કરવાનો ઢોંગ કરતી વહાણની અંદરની સંસ્થાઓની અભિવ્યક્તિ છે.

વહાણની દિવાલો વિનંતી કરેલ સેન્ટ્રીપેટલ ફોર્સ પૂરી પાડે છે જેથી શરીર વર્તુળમાં ચાલે (જો તેઓ સીધી રેખામાં લંબાય તો તેઓ વહાણની મર્યાદા છોડી દેશે). આમ, પદાર્થો દ્વારા અનુભવાતી ગુરુત્વાકર્ષણ એ દિવાલો પરના પદાર્થનું એક સરળ બળ પ્રતિકાર છે જે શરીર પરની દિવાલના કેન્દ્રબિંદુ બળ સાથે વિરોધ કરે છે. ન્યુટનનો ત્રીજો નિયમ.

આ અર્થમાં, પર્યાવરણમાં ફરતી માનવતાના દૃષ્ટિકોણથી, ધ કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ પરિભ્રમણ દ્વારા અવકાશમાં, તે સામાન્ય ગુરુત્વાકર્ષણની જેમ જ કેટલીક સમાનતાઓમાં આગળ વધે છે, પરંતુ તેમાં નીચેના ગુણધર્મો છે:

કેન્દ્રત્યાગી બળ

વાસ્તવિક ગુરુત્વાકર્ષણથી વિપરીત, જે કેન્દ્ર તરફ ઉત્તેજિત થાય છે, આ સ્પિન સ્યુડો-ફોર્સ રોટેશનલ 'ગુરુત્વાકર્ષણ' પૂરું પાડે છે જે પરિભ્રમણની ધરીથી દૂર ઉત્તેજિત થાય છે. કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ સ્તર મધ્યથી અંતર સાથે બદલાય છે અનુવાદ. ગિરેશનની નાની ત્રિજ્યા સાથે, ઉપરથી લાગેલ ગુરુત્વાકર્ષણની માત્રા પગ પર અનુભવાતી રકમની છટાદાર રીતે અસમાન હશે.

આનાથી શરીરની સ્થિતિમાં હલનચલન અને મૂંઝવતી ફેરફારો થઈ શકે છે. અનુસાર ભૌતિકશાસ્ત્ર સામેલ, ધીમા પરિભ્રમણ અથવા પરિભ્રમણની મોટી ત્રિજ્યા સાથે આ ખામીને કાબૂમાં અથવા બાકાત કરશે, ત્રીજા માટે ન્યુટનનો કાયદો.

કોરિઓલિસ અસર

આ એક દેખીતી શક્તિ આપે છે જે ફરતી વાર્તા ફ્રેમની તુલનામાં હલાવવામાં આવતી વસ્તુઓ પર આગળ વધે છે. આ ધારેલું બળ વિગલ અને પરિભ્રમણની ધરી તરફ જમણા ખૂણા પર આગળ વધે છે અને ગતિને પર્યાવરણના સ્પિનની વિરુદ્ધ દિશામાં વાળવાનું વલણ ધરાવે છે. જો અવકાશયાત્રીની પરિસ્થિતિમાં ગુરુત્વાકર્ષણ ફરતી કૃત્રિમ વસ્તુ પરિભ્રમણની ધરી તરફ અથવા તેનાથી દૂર ફરે છે, તમે પરિભ્રમણની દિશા તરફ અથવા તેનાથી દૂર ઉત્તેજક બળ અનુભવશો.

આ દળો આંતરિક કાન પર ચાલે છે અને ચક્કર, ઉબકા અને મૂંઝવણનું કારણ બની શકે છે. પરિભ્રમણનો સમયગાળો લંબાવવો (અનુવાદની ધીમી ગતિ) વિષયો કોરિઓલિસ બળ અને તેના પરિણામો. સામાન્ય રીતે, એવું જોવા મળે છે કે 2 rpm અથવા તેનાથી ઓછા સમયે, કોરિઓલિસ દળોથી કોઈ પ્રતિકૂળ અસરો નથી; ઊંચા દરે, કેટલાક લોકો પોતાને શિક્ષિત કરી શકે છે અને અન્ય લોકો કરી શકતા નથી; પરંતુ 7 આરપીએમ પર મુખ્ય દરે થોડા લોકો તાલીમ આપી શકે છે.ના

તે હજુ સુધી જાણી શકાયું નથી કે શું કોરિઓલિસ દળોના ઉચ્ચ સ્તરોના વિસ્તૃત સંપર્કમાં ફિટ થવાની વૃત્તિ વધે છે. કોરિઓલિસ અસરની ઉબકા-પ્રેરક અસરોને પરિક્રમા કરીને પણ ઘટાડી શકાય છે. ચળવળ માથાના.

અવકાશમાં કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ પાછળનું વિજ્ઞાન જે સાયન્સ ફિક્શન મૂવીઝમાં દેખાય છે

અવકાશમાં કૃત્રિમ રીતે બનાવટી ગુરુત્વાકર્ષણ માટે શું જરૂરી છે? કોઈપણ જેણે થોડું સિનેમા જોયું છે તે દલીલ કરશે કે તે એક જહાજ બનાવવા માટે પૂરતું છે જે પોતાના પર ફરે છે. કેન્દ્રિત બળ ગુરુત્વાકર્ષણ સમાન બનો. જવાબ કાલ્પનિક રીતે સાચો છે, પરંતુ તે હેતુની અનુભૂતિ કંઈક અલગ છે.

પૈડાના આકારના અવકાશી સ્ટેશનો કે જે રોલ કરે છે જેથી કરીને તેમના ક્રૂ તરતા રહેવાને બદલે જમીન સાથે જોડાયેલા રહી શકે તે વિચાર નવો નથી. અમે તેને 2001: A Space Odyssey to The Martian થી લઈને ડઝનેક ફિલ્મોમાં જોઈ છે. 60 ના દાયકામાં, ધ નાસા તેણે પ્રયોગ કરવાનો પ્રયાસ કરવા માટે એક કદાવર બનાવટી બનાવ્યું કે જો કોઈ વસ્તુની ફરતી વખતે ઉત્તેજિત કેન્દ્રત્યાગી બળનો ઉપયોગ તે પદાર્થની અંદર બનાવટી ગુરુત્વાકર્ષણ કરવા માટે થઈ શકે. અસરો અસરકારક હતી, પરંતુ આવું જહાજ ક્યારેય મળ્યું નથી. શા માટે?

કારણ માત્ર વ્યવહારુ છે. બનાવવા માટે a કોસ્મિક સ્ટેશન આમ, એસ્ટેટ અને મૂડીની અવ્યવસ્થિત રકમની જરૂર છે.

પ્રથમ મુશ્કેલી સ્ટેશનની કદાવર છે. આપણા પર આક્રમણ કરે તેવા કિસ્સામાં, કેન્દ્રત્યાગી બળ પરિભ્રમણની ઝડપે વ્યાસ જેટલું હોય છે, અને આ પ્રકારના અવકાશી જહાજો જે આપણે સિનેમામાં જોઈએ છીએ તે ગણતરીઓ વિશે વધુ ચિંતા કરતા નથી. 2001 માં: સ્પેસ ઓડિસી, ઉદાહરણ તરીકે, ગેલેક્ટીક સ્ટેશનનો વ્યાસ 300 મીટર છે અને તે લગભગ 1 આરપીએમની ઝડપે ફરે છે. તે ગોઠવણ નકલી ચંદ્ર ગુરુત્વાકર્ષણ માટે ભાગ્યે જ પૂરતી છે, જે પૃથ્વીના 1/6 છે. દેખાવા માટે a ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વીના વિસ્તરણની જેમ તેને 2,4rpm પર ફરવું પડશે.

જો અવકાશયાન વધુ સમજદાર કદ (25 મીટર ત્રિજ્યા) નું હોત, તો તેને 6 આરપીએમ પર દોડવું પડશે, જે સંભવતઃ પરીક્ષણ માટે અવ્યવહારુ હશે અને અવકાશયાત્રીઓને ગેરમાર્ગે દોરશે. તે જ સમયે, ગુરુત્વાકર્ષણ પરિભ્રમણના કેન્દ્રના માર્ગ પર આધારિત છે. આવા નાના સ્ટેશનમાં, વ્યક્તિના પગમાં મળેલું ગુરુત્વાકર્ષણ માથા પર જોવા મળેલા ગુરુત્વાકર્ષણ કરતાં અસમાન હશે. ISS પર પાછા જવું, વાસ્તવમાં અવકાશમાં અમારા વાસ્તવિક સ્ટેશનની કૃપાનો એક ભાગ એ છે કે તે અમને ધ્યાન આપવાની મંજૂરી આપે છે માઇક્રોગ્રેવિટી.

નિષ્કર્ષમાં, ગુરુત્વાકર્ષણને અસરકારક રીતે દર્શાવવા માટે, એક સ્ટેશન સેલિએ તે ખૂબ મોટું હોવું જોઈએ, અને તેને બનાવવા માટે માત્ર સળિયાને ભ્રમણકક્ષામાં મૂકવું અતિ ખર્ચાળ છે. SpaceX ના હાલના ફાલ્કન 9 રોકેટમાંથી એક પર ભ્રમણકક્ષામાં એક કિલો વજન મૂકવાનો ખર્ચ $2700 છે. જ્યારે કંપની તેના નવા ફાલ્કન 9 લોડેડ તફાવતનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કરે છે, ત્યારે તે કિંમત કાર્ગો દીઠ $1.650ને આધીન રહેશે.

સંભવતઃ જે દિવસે આપણે સૌરમંડળમાં ઉદ્ભવતા એસ્ટરોઇડમાંથી ધાતુઓ કાઢી શકીશું અને તેની પર પ્રક્રિયા કરી શકીશું તે દિવસે કિંમતમાં ઘટાડો થઈ શકે છે. કોસમોસ. તો પણ, ફિલ્મ Elyssium માં સ્ટેશન જેવા 60-કિલોમીટર-વ્યાસના સીમાચિહ્નોનું નિર્માણ એક ઉદ્યોગ પડકાર હશે. જો તમે અવકાશમાં કૃત્રિમ ગુરુત્વાકર્ષણ વિશે જાણવા માંગતા હોવ તો અસાધારણ.