La gravità artificiale nello spazio è la variazione della gravità naturale (forza G) in modo artificiale, soprattutto nello spazio, ma anche sulla Terra. Ciò può essere ottenuto in pratica utilizzando forze disuguali, essenzialmente forza centrifuga e velocità lineare.
Allo stesso modo, è una tecnologia necessaria per la persistenza umana nell'universo, attraverso stazioni celesti o ambienti spaziali. In questo momento, l'astrofisica e l'ingegneria aerospaziale stanno ricercando e implementando nuovi metodi per la riproduzione e la gestione di questi campi. gravitazionale.
Nel corso della storia sono state presentate numerose tecniche per creare la gravità artificiale, così come è avvenuto anche nel campo della fantascienza dove, in entrambi i casi, sono state utilizzate forze sia reali che artificiali. Tuttavia, in pratica, gli studi nel spazio esterno a gravità artificiale per uso umano non sono stati ancora effettuati, soprattutto per il fatto che è richiesto a navi celesti di grande estensione che possano accedere alla rotazione sufficiente a fornire la necessaria prontezza centripeta.
Tecniche di generazione di gravità artificiale nello spazio
La gravità artificiale nello spazio può essere rappresentato in numerosi modi:
rotazione
Una nave rotante provocherà la sensazione di gravità all'interno del tuo casco. La rotazione sposta qualsiasi corpo all'interno della nave verso le sue pareti, dando l'aspetto di una verve gravitazionale diretto verso l'esterno. La "scorza", spesso accreditata come forza centrifuga, è in realtà un'espressione di entità all'interno della nave che fingono di viaggiare in linea retta a causa dell'apatia.
Le pareti della nave forniscono la forza centripeta richiesta affinché i corpi camminino in cerchio (se si estendessero in linea retta lascerebbero i limiti della nave). Pertanto, la gravità avvertita dagli oggetti è una semplice forza di resistenza dell'oggetto sulle pareti che protesta con la forza centripeta della parete sul corpo, secondo la La terza legge di Newton.
In questo senso, dal punto di vista dell'umanità che ruota nell'ambiente, il gravità artificiale nello spazio per rotazione, procede in alcune sembianze allo stesso modo della normale gravità, ma ha le seguenti proprietà:
Forza centrifuga
A differenza della gravità reale, che eccita verso un centro, questa pseudo-forza di rotazione fornisce una "gravità" rotazionale che eccita lontano dall'asse di rotazione. I livelli di gravità artificiale variano solo con la distanza dal centro traduzione. Con un piccolo raggio di rotazione, la quantità di gravità percepita sopra la testa sarebbe eloquentemente disuguale alla quantità percepita ai piedi.
Questo potrebbe creare movimento e cambiamenti imbarazzanti nello stato del corpo. Secondo il fisica coinvolti, rotazioni più lente o con un raggio di rotazione maggiore domerebbero o escluderebbero questo inconveniente, per il terzo Legge di Newton.
L'effetto Coriolis
Questo dà una forza apparente che procede su oggetti che sono scossi rispetto a una cornice della storia rotante. Questa forza presunta procede ad angolo retto rispetto all'oscillazione e all'asse di rotazione e tende a piegare il movimento nella direzione opposta alla rotazione dell'ambiente. Se un astronauta in una situazione di gravità l'oggetto artificiale rotante si muove verso o lontano dall'asse di rotazione, sentirai una forza stimolante verso o lontano dalla direzione di rotazione.
Queste forze scorrono sull'orecchio interno e possono causare vertigini, nausea e confusione. L'allungamento del periodo di rotazione (velocità di traslazione più lenta) assoggetta il forza di Coriolis e le sue conseguenze. In generale, si trova che a 2 giri al minuto o meno, non ci sono effetti ostili dalle forze di Coriolis; a tassi più elevati, alcune persone possono educarsi ad esso e altri no; ma a velocità principali a 7 giri al minuto poche persone possono allenarsi.
Non è ancora noto se esposizioni prolungate ad alti livelli di forze di Coriolis aumentino la propensione all'adattamento. Gli effetti nauseabondi dell'effetto Coriolis possono essere attenuati anche circoscrivendo il Movimiento della testa.
La scienza dietro la gravità artificiale nello spazio che emerge nei film di fantascienza
Cosa è necessario per simulare artificialmente la gravità nello spazio? Chi ha visto un po' di cinema sosterrà che basta fare una nave che ruoti su se stessa per il forza concentrica essere simile alla gravità. La risposta è ipoteticamente corretta, ma rendersi conto che lo scopo è qualcosa di completamente diverso.
L'idea di stazioni celesti a forma di ruota che rotolano in modo che i loro equipaggi possano persistere attaccati al suolo invece di galleggiare non è nuova. L'abbiamo visto in dozzine di film da 2001: Odissea nello spazio a The Martian. Negli anni '60 il NASA ha creato un gigantesco falso per provare a sperimentare se la forza centrifuga eccitata dalla rotazione di un oggetto potesse essere utilizzata per simulare la gravità all'interno di quell'oggetto. Gli effetti erano efficaci, ma una nave del genere non è mai stata ottenuta. Come mai?
Il motivo è semplicemente pratico. costruire un stazione cosmica quindi, è necessaria una somma disorganizzata di proprietà e capitale.
La prima difficoltà è il gigantesco della stazione. Nel caso che ci invade, la forza centrifuga è pari al diametro alla velocità di rotazione, e le navi celesti di questo tipo che vediamo al cinema non si preoccupano molto dei calcoli. Nel 2001: Odissea nello spazio, ad esempio, la stazione galattica ha un diametro di 300 metri e ruota ad una velocità di circa 1 rpm. Quella disposizione è appena sufficiente per simulare la gravità lunare, che è 1/6 di quella terrestre. apparire a gravità come quello dell'estensione della Terra dovrebbe rotolare a 2,4 giri al minuto.
Se il veicolo spaziale fosse di dimensioni più ragionevoli (raggio di 25 metri), dovrebbe funzionare a 6 giri al minuto, il che potrebbe essere poco pratico per i test e fuorviare i viaggiatori spaziali. Allo stesso tempo, la gravità dipende dal percorso verso il centro di rotazione. In una stazione così piccola, la gravità scoperta ai piedi di una persona non sarebbe uguale a quella osservata alla testa. Tornando alla ISS, in realtà parte della grazia della nostra vera stazione nello spazio è che ci permette di notare microgravità.
In conclusione, per fingere la gravità in modo efficace, una stazione celeste Deve essere molto grande e solo mettere in orbita le aste per costruirlo è incredibilmente costoso. Mettere un chilo di peso in orbita su uno dei razzi Falcon 9 esistenti di SpaceX costa $ 2700. Quando la società inizierà a manovrare la sua nuova differenza di carico Falcon 9, quel prezzo sarà soggetto a $ 1.650 per chilo di carico.
Probabilmente il prezzo potrà essere ridotto il giorno in cui saremo in grado di estrarre metalli dagli asteroidi che emergono nel Sistema Solare ed elaborarli nel cosmo. Anche allora, la costruzione di punti di riferimento di 60 chilometri di diametro come la stazione nel film Elyssium sarà una sfida per il settore. Straordinario nel caso tu voglia conoscere la gravità artificiale nello spazio.