La искусственная гравитация в космосе это изменение естественной гравитации (силы G) искусственным образом, особенно в космосе, но также и на Земле. На практике этого можно достичь, используя неравные силы, главным образом центробежную силу и линейную скорость.
Точно так же это необходимая технология для выживания человека во Вселенной через небесные станции или космическую среду. В настоящее время астрофизики и аэрокосмическая техника исследуют и внедряют новые методы воспроизведения и управления этими полями. гравитационный.
На протяжении всей истории было представлено множество методов для создания искусственной гравитации, точно так же, как это произошло в области научной фантастики, где в обоих случаях использовались как реальные, так и искусственные силы. Однако на практике исследования в космическое пространство с искусственной гравитацией для использования человеком они еще не осуществлены, особенно в связи с тем, что от небесных кораблей большой протяженности требуется, чтобы они могли получить достаточное вращение для обеспечения необходимой центростремительной быстроты.
Методы создания искусственной гравитации в космосе
Гравитация искусственный в пространстве это может быть представлено множеством способов:
вращение
Вращающийся корабль вызовет ощущение гравитации внутри вашего шлема. Вращение перемещает любое тело внутри корабля к его стенам, создавая впечатление воодушевления. гравитационный направился наружу. «Изюминка», часто приписываемая центробежной силе, на самом деле является выражением сущностей внутри корабля, которые из-за апатии притворяются, что движутся по прямой.
Стены корабля создают требуемую центростремительную силу, так что тела ходят по кругу (если бы они вытянулись по прямой линии, они вышли бы за пределы корабля). Таким образом, сила тяжести, ощущаемая предметами, представляет собой простое силовое сопротивление предмета на стенах, противодействующее центростремительной силе стены на тело, согласно Третий закон Ньютона.
В этом смысле, с точки зрения вращающегося в окружающей среде человечества, искусственная гравитация в пространстве при вращении она действует в каком-то смысле так же, как нормальная гравитация, но обладает следующими свойствами:
Центробежная сила
В отличие от реальной гравитации, которая возбуждает к центру, эта псевдосила вращения обеспечивает вращательную «гравитацию», которая возбуждает от оси вращения. Уровни искусственной гравитации меняются только в зависимости от расстояния от центра перевод. При малом радиусе вращения сила тяжести, ощущаемая над головой, красноречиво отличается от силы тяжести, ощущаемой ногами.
Это может вызвать движение и смущающие изменения в состоянии тела. Согласно физика более медленные вращения или с большим радиусом вращения укрощали бы или исключали бы этот недостаток, для третьего Закон Ньютона.
Эффект Кориолиса
Это дает кажущуюся силу, действующую на объекты, которые сотрясаются относительно вращающегося сюжетного кадра. Эта предполагаемая сила действует под прямым углом к покачиванию и оси вращения и имеет тенденцию искривлять движение в направлении, противоположном вращению среды. Если космонавт в ситуации тяжесть Если вращающийся искусственный объект покачивается к оси вращения или от нее, вы почувствуете стимулирующую силу в направлении вращения или от него.
Эти силы воздействуют на внутреннее ухо и могут вызывать головокружение, тошноту и спутанность сознания. Удлинение периода вращения (более низкая скорость перевода) сила Кориолиса и его последствия. В целом установлено, что при 2 об/мин или менее неблагоприятное воздействие сил Кориолиса отсутствует; при более высоких показателях одни люди могут научиться этому, а другие нет; но на основных скоростях при 7 об/мин мало кто может тренироваться.
Пока неизвестно, увеличивает ли длительное воздействие высоких уровней сил Кориолиса склонность к подгонке. Эффект Кориолиса, вызывающий тошноту, также можно уменьшить, ограничивая движение головы.
Наука, стоящая за искусственной гравитацией в космосе, которая появляется в научно-фантастических фильмах
Что требуется для искусственной имитации гравитации в космосе? Любой, кто видел немного кино, будет утверждать, что достаточно сделать корабль, который вращается сам по себе для концентрическая сила быть похожей на гравитацию. Ответ гипотетически правильный, но осознание этой цели — это совсем другое.
Идея космических станций в форме колес, которые катятся, чтобы их экипажи могли оставаться прикрепленными к земле, а не плавать, не нова. Мы видели это в десятках фильмов от «Космической одиссеи 2001 года» до «Марсианина». В 60-х гг. НАСА он сделал гигантский фальсификатор, чтобы попытаться поэкспериментировать, можно ли использовать центробежную силу, возникающую при вращении объекта, для имитации гравитации внутри этого объекта. Эффекты были эффективными, но такой корабль так и не был получен. Почему?
Причина чисто практическая. построить космическая станция таким образом, необходима неорганизованная сумма поместий и капитала.
Первая трудность – гигантские размеры станции. В случае, когда нас вторгается, центробежная сила равна диаметру скорости вращения, и небесные корабли такого типа, которые мы видим в кино, не сильно заботятся о расчетах. В 2001: Космическая Одиссея, например, галактическая станция имеет диаметр 300 метров и вращается со скоростью около 1 об/мин. Этого устройства едва хватает, чтобы имитировать лунную гравитацию, которая составляет 1/6 от земной. появиться тяжесть как и расширение Земли, оно должно было бы вращаться со скоростью 2,4 об/мин.
Если бы космический корабль был более разумного размера (радиус 25 метров), он должен был бы работать со скоростью 6 об/мин, что, возможно, было бы нецелесообразно для испытаний и вводило бы в заблуждение космонавтов. В то же время гравитация зависит от пути к центру вращения. На такой маленькой станции сила тяжести, обнаруженная у ног человека, была бы не равна той, что наблюдается у головы. Возвращаясь к МКС, на самом деле частью изящества нашей настоящей космической станции является то, что она позволяет нам замечать микрогравитация.
Наконец, чтобы эффективно имитировать гравитацию, станция Селеста Он должен быть очень большим, и просто вывести стержни на орбиту для его постройки невероятно дорого. Вывод килограмма груза на орбиту на одной из существующих ракет SpaceX Falcon 9 стоит 2700 долларов. Когда компания начнет маневрировать своим новым загруженным Falcon 9, эта цена будет составлять 1.650 долларов за килограмм груза.
Вероятно, цена может быть снижена, когда мы сможем извлекать металлы из астероидов, возникающих в Солнечной системе, и обрабатывать их в космос. Даже в этом случае строительство достопримечательностей диаметром 60 километров, таких как станция в фильме «Элиссиум», будет сложной задачей для отрасли. Чрезвычайно, если вы хотите знать об искусственной гравитации в космосе.