La umelá gravitácia vo vesmíre je to variácia prirodzenej gravitácie (G sila) umelým spôsobom, najmä vo vesmíre, ale aj na Zemi. To sa dá v praxi dosiahnuť použitím nerovnakých síl, v podstate odstredivej sily a lineárnej rýchlosti.
Rovnako je to nevyhnutná technológia pre ľudské zotrvanie vo vesmíre, prostredníctvom nebeských staníc alebo vesmírnych prostredí. V súčasnosti astrofyzika a letecké inžinierstvo skúmajú a zavádzajú nové metódy na reprodukciu a riadenie týchto oblastí. gravitačné.
Počas histórie bolo prezentovaných množstvo techník na vytvorenie umelej gravitácie, rovnako ako sa to stalo aj v oblasti sci-fi, kde sa v oboch prípadoch použili skutočné aj umelé sily. V praxi však štúdie v umelá gravitácia vo vesmíre pre ľudskú potrebu ešte neboli vykonané, najmä preto, že sa od nebeských lodí veľkých rozmerov požaduje, aby mali prístup k dostatočnej rotácii, aby poskytli potrebnú dostredivú rýchlosť.
Techniky generovania umelej gravitácie vo vesmíre
Gravitácia umelý v priestore môže byť reprezentovaný mnohými spôsobmi:
otáčania
Rotujúca loď spôsobí vo vašej prilbe pocit gravitácie. Rotácia posúva akékoľvek teleso vo vnútri lode smerom k jej stenám, čo vytvára dojem vervy gravitačné smeroval von. „Rýchlosť“, často pripisovaná ako odstredivá sila, je v skutočnosti vyjadrením entít vo vnútri lode, ktoré predstierajú, že cestujú v priamej línii kvôli apatii.
Steny lode dodávajú dostredivú silu požadovanú tak, aby telesá kráčali v kruhu (ak by sa rozprestierali v priamke, opustili by hranice lode). Gravitácia pociťovaná predmetmi je teda jednoduchý silový odpor predmetu na stenách, ktorý protestuje s dostredivou silou steny na tele, podľa Tretí Newtonov zákon.
V tomto zmysle je z pohľadu ľudstva, ktoré rotuje v prostredí, tzv umelá gravitácia v priestore rotáciou prebieha v niektorých podobách rovnako ako normálna gravitácia, ale má tieto vlastnosti:
Odstredivá sila
Na rozdiel od skutočnej gravitácie, ktorá excituje smerom k stredu, táto rotačná pseudo-sila dodáva rotačnú „gravitáciu“, ktorá excituje preč od osi rotácie. Úrovne umelej gravitácie sa líšia len vzdialenosťou od stredu preklad. Pri malom polomere otáčania by sa množstvo gravitácie pociťovanej nad hlavou výrečne nerovnalo množstvu pociťovanej na nohách.
To by mohlo spôsobiť pohyb a trápne zmeny v stave tela. Podľa fyzika Po tretie, pomalšie rotácie alebo s väčším polomerom rotácie by túto nevýhodu skrotili alebo vylúčili Newtonov zákon.
Coriolisov efekt
To dáva zdanlivú silu, ktorá pôsobí na predmety, ktoré sú otrasené vzhľadom na otáčajúci sa rám príbehu. Táto predpokladaná sila postupuje v pravom uhle k kývaniu a osi rotácie a má tendenciu ohýbať pohyb v opačnom smere ako rotácia prostredia. Ak je astronaut v situácii gravitácia Ak sa rotujúci umelý predmet krúti smerom k osi otáčania alebo od nej, budete cítiť stimulačnú silu smerom k smeru otáčania alebo od neho.
Tieto sily pôsobia na vnútorné ucho a môžu spôsobiť závraty, nevoľnosť a zmätenosť. Predĺženie doby otáčania (nižšia rýchlosť posunu) podmieňuje coriolisova sila a jeho dôsledky. Vo všeobecnosti sa zistilo, že pri 2 otáčkach za minútu alebo menej neexistujú žiadne nepriateľské účinky Coriolisových síl; pri vyšších sadzbách sa niektorí ľudia môžu k tomu vzdelávať a iní nie; ale pri hlavných rýchlostiach pri 7 otáčkach za minútu dokáže trénovať málokto.
Zatiaľ nie je známe, či dlhodobé vystavenie vysokým úrovniam Coriolisových síl zvyšuje náchylnosť na prispôsobenie sa. Nevoľnosť vyvolávajúce účinky Coriolisovho efektu môžu byť tiež znížené obmedzením pohyb hlavy.
Veda za umelou gravitáciou vo vesmíre, ktorá sa objavuje vo filmoch sci-fi
Čo je potrebné na umelé predstieranie gravitácie vo vesmíre? Každý, kto videl trochu kina, bude tvrdiť, že stačí vyrobiť loď, ktorá sa otáča sama na sebe koncentrická sila byť podobný gravitácii. Odpoveď je hypoteticky správna, ale uvedomenie si tohto účelu je niečo celkom iné.
Myšlienka nebeských staníc v tvare kolesa, ktoré sa otáčajú tak, aby ich posádky mohli zostať pripevnené k zemi namiesto plávania, nie je nová. Videli sme to v desiatkach filmov od roku 2001: Vesmírna odysea až po Marťana. V 60. rokoch minulého storočia sa NASA vyrobil gigantického falšovateľa, aby sa pokúsil experimentovať, či by sa odstredivá sila vzrušená otáčaním predmetu dala použiť na predstieranie gravitácie vo vnútri tohto predmetu. Účinky boli účinné, ale takáto loď nebola nikdy získaná. prečo?
Dôvod je len praktický. postaviť a kozmická stanica preto je potrebný neusporiadaný súčet majetkov a kapitálu.
Prvým problémom je gigantická veľkosť stanice. V prípade, že k nám vtrhne, sa odstredivá sila rovná priemeru rýchlosti rotácie a nebeské lode tohto typu, ktoré vidíme v kine, si s výpočtami veľké starosti nerobia. Napríklad v roku 2001: Vesmírna odysea má galaktická stanica priemer 300 metrov a otáča sa rýchlosťou asi 1 ot./min. Toto usporiadanie sotva stačí na predstieranie lunárnej gravitácie, ktorá je 1/6 zemskej. objaviť sa a gravitácia ako pri predĺžení Zeme by sa musel otáčať rýchlosťou 2,4 ot./min.
Ak by vesmírna loď mala rozumnejšiu veľkosť (25 metrový polomer), musela by bežať rýchlosťou 6 otáčok za minútu, čo by bolo možno nepraktické na testovanie a mohlo by to vesmírnych plavcov zavádzať. Gravitácia zároveň závisí od dráhy do stredu otáčania. V takej malej stanici by gravitácia objavená pri nohách človeka nebola rovnaká ako gravitácia pozorovaná na hlave. Vráťme sa späť k ISS, súčasťou pôvabu našej skutočnej stanice vo vesmíre je vlastne to, že nám umožňuje všímať si mikrogravitácia.
Pre efektívne predstieranie gravitácie je to jednoznačne stanica Celeste Musí byť veľmi veľký a samotné umiestnenie tyčí na obežnú dráhu na jeho stavbu je neuveriteľne drahé. Vynesenie kilogramu hmotnosti na obežnú dráhu jednej z existujúcich rakiet Falcon 9 od SpaceX stojí 2700 9 dolárov. Keď spoločnosť začne manévrovať so svojím novým naloženým rozdielom Falcon 1.650, bude táto cena podliehať XNUMX XNUMX USD za kilogram nákladu.
Pravdepodobne sa cena môže znížiť v deň, keď budeme schopní extrahovať kovy z asteroidov, ktoré sa objavia v slnečnej sústave a spracovať ich v kozmos. Dokonca aj vtedy bude výstavba pamiatok s priemerom 60 kilometrov, ako je stanica vo filme Elyssium, výzvou v tomto odvetví. Mimoriadne v prípade, že chcete vedieť o umelej gravitácii vo vesmíre.