La artificiell gravitation i rymden det är variationen av naturlig gravitation (G-kraft) på ett artificiellt sätt, särskilt i rymden, men också på jorden. Detta kan uppnås i praktiken genom att använda ojämna krafter, huvudsakligen centrifugalkraft och linjär hastighet.
Likaså är det en nödvändig teknik för mänsklig uthållighet i universum, genom himmelska stationer eller rymdmiljöer. Vid denna tidpunkt forskar astrofysik och flygteknik på och använder nya metoder för reproduktion och hantering av dessa områden. gravitationell.
Genom historien har många tekniker presenterats för att skapa artificiell gravitation, precis som det också har skett inom science fiction-området där både verkliga och artificiella krafter har använts i båda fallen. Men i praktiken, studier i artificiell gravitation i yttre rymden för mänskligt bruk har de ännu inte utförts, särskilt på grund av det faktum att det begärs från himmelska skepp med stora förlängningar att de skulle kunna komma åt den tillräckliga rotationen för att tillhandahålla den nödvändiga centripetala snabbheten.
Tekniker för generering av artificiell gravitation i rymden
Tyngdkraften konstgjord i rymden kan det representeras på många sätt:
vridning
Ett roterande skepp kommer att orsaka känslan av gravitation i din hjälm. Rotationen flyttar vilken kropp som helst inuti skeppet mot dess väggar, vilket ger intrycket av en verve gravitationell på väg utåt. "Zesten", ofta krediterad som centrifugalkraft, är faktiskt ett uttryck för enheter inom skeppet som låtsas färdas i en rak linje på grund av apati.
Fartygets väggar tillhandahåller den begärda centripetalkraften så att kropparna går i en cirkel (om de sträckte sig i en rak linje skulle de lämna skeppets gränser). Sålunda är tyngdkraften som föremålen känner av ett enkelt kraftmotstånd hos föremålet på väggarna som protesterar med väggens centripetalkraft på kroppen, enligt Newtons tredje lag.
I denna mening, ur mänsklighetens synvinkel som roterar i miljön, den artificiell gravitation i rymden genom rotation, fortsätter den i vissa sken på samma sätt som normal gravitation, men den har följande egenskaper:
Centrifugalkraft
Till skillnad från verklig gravitation, som exciterar mot ett centrum, tillhandahåller denna spinnpseudokraft en rotations-"gravitation" som exciterar bort från rotationsaxeln. Konstgjorda gravitationsnivåer varierar bara med avståndet från mitten av översättning. Med en liten rotationsradie skulle mängden tyngdkraft som kändes ovanför bli vältaligt olik den mängd som kändes vid fötterna.
Detta kan skapa rörelse och pinsamma förändringar i kroppens tillstånd. Enligt fysik inblandade, långsammare rotationer eller med en större rotationsradie skulle tämja eller utesluta denna nackdel, för den tredje Newtons lag.
Coriolis-effekten
Detta ger en skenbar kraft som fortsätter på föremål som skakas i förhållande till en roterande berättelseram. Denna antagna kraft fortsätter i rät vinkel mot vickningen och rotationsaxeln och tenderar att böja rörelsen i motsatt riktning mot omgivningens spinn. Om en astronaut i en situation av allvar Om det snurrande konstgjorda föremålet vickar mot eller bort från rotationsaxeln kommer du att känna en stimulerande kraft mot eller bort från rotationsriktningen.
Dessa krafter löper på innerörat och kan orsaka yrsel, illamående och förvirring. Att förlänga rotationsperioden (långsammare översättningshastighet) utsätter corioliskraft och dess konsekvenser. I allmänhet har man funnit att vid 2 rpm eller mindre finns det inga fientliga effekter från Coriolis-krafter; till högre priser kan vissa människor utbilda sig till det och andra inte; men vid huvudhastigheter vid 7 rpm kan få människor träna..
Det är ännu inte känt om långvarig exponering för höga nivåer av Corioliskrafter ökar benägenheten att passa. De illamåendeframkallande effekterna av Coriolis-effekten kan också minskas genom att beskriva movimiento av huvudet.
Vetenskapen bakom artificiell gravitation i rymden som dyker upp i science fiction-filmer
Vad krävs för att på konstgjord väg fejka gravitation i rymden? Alla som har sett lite på bio kommer att hävda att det räcker med att göra ett skepp som roterar på sig själv för att koncentrisk kraft likna gravitationen. Svaret är hypotetiskt korrekt, men att inse det syftet är något helt annat.
Idén med hjulformade himlastationer som rullar så att deras besättningar kan fortsätta fästa vid marken istället för att flyta är inte ny. Vi har sett den i dussintals filmer från 2001: A Space Odyssey to The Martian. På 60-talet NASA han gjorde en gigantisk förfalskare för att försöka experimentera om centrifugalkraften som exciteras av ett föremåls snurrande kunde användas för att förfalska gravitationen inuti föremålet. Effekterna var effektiva, men ett sådant skepp har aldrig erhållits. Varför?
Anledningen är bara praktisk. att bygga en kosmisk station alltså behövs en oorganiserad summa av egendomar och kapital.
Den första svårigheten är stationens gigantiska. I fallet som invaderar oss är centrifugalkraften lika med diametern vid rotationshastigheten, och de himmelska skeppen av denna typ som vi ser på bio oroar sig inte mycket för beräkningar. År 2001: A space Odyssey, till exempel, har den galaktiska stationen en diameter på 300 meter och roterar med en hastighet av cirka 1 rpm. Det arrangemanget är knappt tillräckligt för att fejka månens gravitation, som är 1/6 av jordens. Att dyka upp a allvar som för förlängningen av jorden skulle den behöva rulla med 2,4 rpm.
Om rymdfarkosten var av en mer förnuftig storlek (25 meters radie) skulle den behöva köras med 6 rpm, vilket möjligen skulle vara opraktiskt för testning och skulle vilseleda rymdfarare. Samtidigt beror gravitationen på vägen till rotationscentrum. I en så liten station skulle gravitationen som upptäcks vid en persons fötter vara olik den som observeras vid huvudet. Om vi går tillbaka till ISS, faktiskt en del av nåden med vår verkliga station i rymden är att den låter oss lägga märke till mikrogravitation.
Slutligen, för att det ska låtsas att gravitationen effektivt, en station celeste Den måste vara väldigt stor, och att bara sätta stavarna i omloppsbana för att bygga den är otroligt dyrt. Att lägga ett kilo vikt i omloppsbana på en av SpaceX:s befintliga Falcon 9-raketer kostar 2700 9 dollar. När företaget börjar manövrera sin nya Falcon 1.650 lastade skillnad, kommer det priset att vara föremål för $XNUMX XNUMX per kilo last.
Förmodligen kan priset sänkas den dag vi kan utvinna metaller från asteroiderna som dyker upp i solsystemet och bearbeta dem i kosmos. Även då kommer det att vara en branschutmaning att bygga landmärken med 60 kilometer i diameter som stationen i filmen Elyssium. Extraordinärt om du vill veta om artificiell gravitation i rymden.