La kunstmatige zwaartekracht in de ruimte het is de variatie van natuurlijke zwaartekracht (G-kracht) op een kunstmatige manier, vooral in de ruimte, maar ook op aarde. Dit kan in de praktijk worden bereikt door gebruik te maken van ongelijke krachten, in wezen middelpuntvliedende kracht en lineaire snelheid.
Evenzo is het een noodzakelijke technologie voor het voortbestaan van de mens in het universum, via hemelstations of ruimteomgevingen. Op dit moment onderzoeken en gebruiken astrofysica en lucht- en ruimtevaart nieuwe methoden voor de reproductie en het beheer van deze velden. zwaartekracht.
Door de geschiedenis heen zijn er talloze technieken gepresenteerd om kunstmatige zwaartekracht te creëren, net zoals dat ook is gebeurd op het gebied van science fiction, waar in beide gevallen zowel echte als kunstmatige krachten zijn gebruikt. In de praktijk blijkt echter dat studies in de kunstmatige zwaartekracht kosmische ruimte voor menselijk gebruik zijn ze nog niet uitgevoerd, vooral vanwege het feit dat het wordt gevraagd van hemelse schepen met grote uitbreidingen die toegang zouden kunnen krijgen tot voldoende rotatie om de noodzakelijke centripetale snelheid te leveren.
Technieken voor het genereren van kunstmatige zwaartekracht in de ruimte
de zwaartekracht kunstmatig in de ruimte kan het op verschillende manieren worden weergegeven:
omwenteling
Een roterend schip zal het gevoel van zwaartekracht in je helm veroorzaken. De rotatie beweegt elk lichaam in het schip naar de wanden, waardoor het lijkt op een verve zwaartekracht naar buiten geleid. De 'zin', vaak gecrediteerd als middelpuntvliedende kracht, is eigenlijk een uitdrukking van entiteiten binnen het schip die doen alsof ze in een rechte lijn reizen vanwege apathie.
De wanden van het schip leveren de gevraagde middelpuntzoekende kracht zodat de lichamen in een cirkel lopen (als ze zich in een rechte lijn zouden uitstrekken, zouden ze de grenzen van het schip verlaten). De zwaartekracht die door de objecten wordt gevoeld, is dus een eenvoudige krachtweerstand van het object op de muren die protesteert met de middelpuntzoekende kracht van de muur op het lichaam, volgens de De derde wet van Newton.
In die zin, vanuit het oogpunt van de mensheid die in de omgeving draait, is de kunstmatige zwaartekracht in de ruimte door rotatie verloopt het in sommige schijn op dezelfde manier als normale zwaartekracht, maar het heeft de volgende eigenschappen:
Centrifugale kracht
In tegenstelling tot de echte zwaartekracht, die naar een centrum toe exciteert, levert deze spin-pseudokracht een roterende 'zwaartekracht' die van de rotatie-as af exciteert. Kunstmatige zwaartekrachtniveaus variëren alleen met de afstand tot het centrum van vertaling. Met een kleine draaistraal zou de hoeveelheid zwaartekracht die boven je hoofd wordt gevoeld welsprekend ongelijk zijn aan de hoeveelheid die aan de voeten wordt gevoeld.
Dit kan beweging en gênante veranderingen in de toestand van het lichaam veroorzaken. Volgens de natuurkunde betrokken, langzamere rotaties of met een grotere rotatiestraal zou dit nadeel temmen of uitsluiten, voor de derde wet van Newton.
Het Coriolis-effect
Dit geeft een schijnbare kracht die inwerkt op objecten die worden geschud ten opzichte van een draaiend verhaalframe. Deze veronderstelde kracht verloopt loodrecht op de wiebel en de rotatie-as en heeft de neiging om de beweging in de tegenovergestelde richting van de spin van de omgeving te buigen. Als een astronaut in een situatie van zwaartekracht Als het draaiende kunstmatige object naar of van de rotatie-as beweegt, voelt u een stimulerende kracht naar of van de rotatierichting af.
Deze krachten werken op het binnenoor en kunnen duizeligheid, misselijkheid en verwarring veroorzaken. Verlenging van de rotatieperiode (lagere translatiesnelheid) onderwerpt de coriolis kracht en de gevolgen ervan. In het algemeen blijkt dat er bij 2 tpm of minder geen vijandige effecten van Coriolis-krachten zijn; bij hogere tarieven kunnen sommige mensen zichzelf hierin opvoeden en anderen niet; maar tegen hoofdsnelheden op 7 toeren kunnen maar weinig mensen trainen.
Het is nog niet bekend of langdurige blootstelling aan hoge niveaus van Coriolis-krachten de neiging om te passen vergroot. De misselijkheid-inducerende effecten van het Coriolis-effect kunnen ook worden verminderd door de movimiento van het hoofd.
De wetenschap achter kunstmatige zwaartekracht in de ruimte die naar voren komt in sciencefictionfilms
Wat is er nodig om de zwaartekracht in de ruimte kunstmatig te vervalsen? Iedereen die een beetje film heeft gezien, zal beweren dat het genoeg is om een schip te maken dat op zichzelf draait voor de concentrische kracht vergelijkbaar zijn met de zwaartekracht. Het antwoord is hypothetisch correct, maar dat doel realiseren is iets heel anders.
Het idee van wielvormige hemelstations die zo rollen dat hun bemanning aan de grond kan blijven hangen in plaats van te zweven, is niet nieuw. We hebben het gezien in tientallen films uit 2001: A Space Odyssey to The Martian. In de jaren zestig werd de NASA hij maakte een gigantische vervalser om te proberen te experimenteren of de middelpuntvliedende kracht die wordt opgewekt door de spin van een object kan worden gebruikt om de zwaartekracht in dat object te vervalsen. De effecten waren effectief, maar een dergelijk schip is nooit verkregen. Waarom?
De reden is louter praktisch. een bouwen kosmisch station er is dus een ongeorganiseerde som van landgoederen en kapitaal nodig.
De eerste moeilijkheid is de reus van het station. In het geval dat ons binnenvalt, is de middelpuntvliedende kracht gelijk aan de diameter tot de rotatiesnelheid, en de hemelschepen van dit type die we in de bioscoop zien, maken zich niet veel zorgen over berekeningen. In 2001: A Space Odyssey, bijvoorbeeld, het galactische station heeft een diameter van 300 meter en draait met een snelheid van ongeveer 1 rpm. Die opstelling is nauwelijks genoeg om de maanzwaartekracht te vervalsen, die 1/6 van die van de aarde is. verschijnen als zwaartekracht net als die van de uitbreiding van de aarde zou het met 2,4 tpm moeten rollen.
Als het ruimtevaartuig een verstandiger formaat had (25 meter straal), zou het met 6 tpm moeten draaien, wat mogelijk onpraktisch zou zijn om te testen en ruimtevaarders zou misleiden. Tegelijkertijd is de zwaartekracht afhankelijk van het pad naar het rotatiecentrum. In zo'n klein station zou de zwaartekracht die aan de voeten van een persoon wordt ontdekt, ongelijk zijn aan die aan het hoofd. Terugkerend naar het ISS, eigenlijk is een deel van de gratie van ons echte station in de ruimte dat het ons in staat stelt om op te merken microzwaartekracht.
Kortom, om de zwaartekracht effectief te veinzen, een station Celeste Het moet erg groot zijn, en het is ongelooflijk duur om de staven in een baan om de aarde te brengen om het te bouwen. Een kilo gewicht in een baan om de aarde brengen op een van SpaceX' bestaande Falcon 9-raketten kost $ 2700. Wanneer het bedrijf begint met het manoeuvreren van zijn nieuwe Falcon 9-beladen verschil, zal die prijs worden onderworpen aan $ 1.650 per kilo vracht.
Waarschijnlijk kan de prijs worden verlaagd op de dag dat we metalen kunnen extraheren uit de asteroïden die in het zonnestelsel verschijnen en deze in de kosmos. Zelfs dan zal het bouwen van oriëntatiepunten met een diameter van 60 kilometer, zoals het station in de film Elyssium, een uitdaging zijn voor de industrie. Bijzonder voor het geval je meer wilt weten over kunstmatige zwaartekracht in de ruimte.