La แรงโน้มถ่วงเทียมในอวกาศ เป็นการแปรผันของแรงโน้มถ่วงตามธรรมชาติ (แรง G) ในลักษณะที่ประดิษฐ์ขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอวกาศ แต่รวมถึงบนโลกด้วย สิ่งนี้สามารถทำได้ในทางปฏิบัติโดยใช้แรงไม่เท่ากัน แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง และความเร็วเชิงเส้นเป็นหลัก
ในทำนองเดียวกัน เป็นเทคโนโลยีที่จำเป็นสำหรับการคงอยู่ของมนุษย์ในจักรวาล ผ่านสถานีท้องฟ้าหรือสภาพแวดล้อมในอวกาศ ในเวลานี้ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์และวิศวกรรมการบินและอวกาศกำลังค้นคว้าและปรับใช้วิธีการใหม่ในการทำซ้ำและการจัดการในสาขาเหล่านี้ แรงโน้มถ่วง.
ตลอดประวัติศาสตร์ มีการนำเสนอเทคนิคมากมายเพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม เช่นเดียวกับที่เคยเกิดขึ้นในสาขานิยายวิทยาศาสตร์ซึ่งทั้งสองกรณีใช้ทั้งแรงจริงและแรงประดิษฐ์ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ การศึกษาใน อวกาศแรงโน้มถ่วงเทียม สำหรับการใช้งานของมนุษย์พวกเขายังไม่ได้ดำเนินการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากความจริงที่ว่ามีการร้องขอจากเรือสวรรค์ที่มีส่วนขยายขนาดใหญ่ที่พวกเขาสามารถเข้าถึงการหมุนที่เพียงพอเพื่อให้เกิดความรวดเร็วสู่ศูนย์กลางที่จำเป็น
เทคนิคการสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมในอวกาศ
แรงโน้มถ่วง เทียม ในอวกาศสามารถแสดงได้หลายวิธี:
การหมุน
เรือที่หมุนได้จะทำให้เกิดความรู้สึกของแรงโน้มถ่วงภายในหมวกของคุณ การหมุนจะเคลื่อนร่างใดๆ ในเรือไปทางผนัง ทำให้ดูเหมือนความมีชีวิตชีวา แรงโน้มถ่วง มุ่งหน้าออกไปด้านนอก "ความเอร็ดอร่อย" ซึ่งมักถูกมองว่าเป็นแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง แท้จริงแล้วเป็นการแสดงออกถึงตัวตนภายในเรือที่แกล้งทำเป็นเดินทางเป็นเส้นตรงเนื่องจากความไม่แยแส
ผนังของเรือส่งแรงสู่ศูนย์กลางที่ร้องขอเพื่อให้ร่างเดินเป็นวงกลม ดังนั้นแรงโน้มถ่วงที่สัมผัสได้จากวัตถุจึงเป็นแรงต้านอย่างง่ายของวัตถุบนผนังที่ประท้วงด้วยแรงสู่ศูนย์กลางของผนังบนร่างกายตาม กฎข้อที่สามของนิวตัน
ในแง่นี้ จากมุมมองของมนุษยชาติที่หมุนเวียนอยู่ในสิ่งแวดล้อม แรงโน้มถ่วงเทียม ในอวกาศโดยการหมุนจะมีลักษณะบางอย่างในลักษณะเดียวกับแรงโน้มถ่วงปกติ แต่มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:
แรงเหวี่ยง
ซึ่งแตกต่างจากแรงโน้มถ่วงจริงซึ่งกระตุ้นไปยังจุดศูนย์กลาง แรงหมุนหลอกนี้ให้ 'แรงโน้มถ่วง' แบบหมุนซึ่งกระตุ้นห่างจากแกนของการหมุน ระดับแรงโน้มถ่วงเทียมนั้นแปรผันตามระยะห่างจากจุดศูนย์กลางของ การแปล. ด้วยรัศมีการหมุนวนเล็กน้อย ปริมาณของแรงโน้มถ่วงที่สัมผัสได้เหนือศีรษะจะไม่เท่ากันกับปริมาณที่สัมผัสที่เท้า
สิ่งนี้สามารถสร้างการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงที่น่าอายในสถานะของร่างกาย ให้เป็นไปตาม ฟิสิกส์ ที่เกี่ยวข้อง การหมุนช้าลงหรือมีรัศมีการหมุนที่ใหญ่กว่าจะทำให้เชื่องหรือไม่รวมข้อเสียนี้สำหรับประการที่สาม กฎของนิวตัน.
ผล Coriolis
สิ่งนี้ทำให้เกิดพลังที่ชัดเจนซึ่งเกิดขึ้นกับวัตถุที่สั่นสะเทือนเมื่อเทียบกับกรอบเรื่องราวที่หมุนได้ แรงที่สันนิษฐานนี้ดำเนินการในมุมฉากจนถึงการแกว่งและแกนของการหมุน และมีแนวโน้มที่จะทำให้การเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับการหมุนของสิ่งแวดล้อม หากนักบินอวกาศอยู่ในสถานการณ์ของ แรงโน้มถ่วง หากวัตถุประดิษฐ์ที่หมุนอยู่เคลื่อนตัวเข้าหาหรือออกจากแกนของการหมุน คุณจะรู้สึกถึงแรงกระตุ้นที่พุ่งเข้าหาหรือออกจากทิศทางการหมุน
แรงเหล่านี้จะไหลเข้าสู่หูชั้นในและอาจทำให้เกิดอาการวิงเวียนศีรษะ คลื่นไส้ และสับสนได้ ยืดระยะเวลาของการหมุน (ความเร็วในการแปลช้าลง) วิชา แรงโคริโอลิส และผลที่ตามมา โดยทั่วไปแล้วจะพบว่าที่ 2 รอบต่อนาทีหรือน้อยกว่านั้นไม่มีผลร้ายจากแรงโคริโอลิส ในอัตราที่สูงกว่า บางคนสามารถให้ความรู้แก่ตนเองได้ และบางคนไม่สามารถทำได้ แต่ในอัตราหลักที่ 7 รอบต่อนาที น้อยคนที่จะฝึกได้
ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าการสัมผัสสารโบลิโอลิสในระดับสูงเป็นเวลานานๆ มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นหรือไม่ ผลกระทบที่กระตุ้นอาการคลื่นไส้ของอาการโคริโอลิสยังสามารถลดลงได้ด้วยการครอบ การเคลื่อนไหว ของหัว
วิทยาศาสตร์เบื้องหลังแรงโน้มถ่วงเทียมในอวกาศที่ปรากฏในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์
สิ่งที่จำเป็นในการปลอมแปลงแรงโน้มถ่วงในอวกาศ? ใครเคยดูหนังบ้างจะเถียงว่าสร้างเรือที่หมุนเองได้ก็พอแล้ว แรงศูนย์กลาง จะคล้ายกับแรงโน้มถ่วง คำตอบนั้นถูกต้องตามสมมุติฐาน แต่การตระหนักว่าจุดประสงค์นั้นแตกต่างกันมาก
แนวคิดของสถานีท้องฟ้ารูปล้อที่หมุนเพื่อให้ลูกเรือสามารถยึดติดกับพื้นแทนที่จะลอยได้ไม่ใช่เรื่องใหม่ เราได้เห็นมันในภาพยนตร์หลายสิบเรื่องจากปี 2001: A Space Odyssey to The Martian ในปี 60 นาซา เขาสร้างหุ่นจำลองขนาดมหึมาเพื่อลองทดสอบว่าแรงเหวี่ยงที่ตื่นเต้นจากการหมุนของวัตถุนั้นสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงปลอมภายในวัตถุนั้นได้หรือไม่ เอฟเฟกต์นั้นได้ผล แต่เรือลำนั้นไม่เคยได้รับมา ทำไม?
เหตุผลเป็นเพียงในทางปฏิบัติ เพื่อสร้าง สถานีอวกาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีที่ดินและทุนที่ไม่เป็นระเบียบ
ความยากประการแรกคือความใหญ่โตของสถานี ในกรณีที่บุกรุกเรา แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความเร็วของการหมุน และเรือสวรรค์ประเภทนี้ที่เราเห็นในโรงภาพยนตร์ไม่ต้องกังวลกับการคำนวณมากนัก ในปี 2001 ตัวอย่างเช่น ยานอวกาศโอดิสซีย์ สถานีกาแลคซี่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 เมตร และหมุนด้วยความเร็วประมาณ 1 รอบต่อนาที การจัดเรียงนั้นแทบจะไม่เพียงพอที่จะทำให้แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ปลอม ซึ่งเท่ากับ 1/6 ของโลก ปรากฏ แรงโน้มถ่วง เช่นเดียวกับส่วนต่อขยายของโลกจะต้องหมุนที่ 2,4 รอบต่อนาที
หากยานอวกาศมีขนาดที่เหมาะสมกว่า (รัศมี 25 เมตร) ยานอวกาศจะต้องวิ่งที่ 6 รอบต่อนาที ซึ่งอาจจะไม่เหมาะสำหรับการทดสอบและอาจทำให้นักบินอวกาศเข้าใจผิด ในขณะเดียวกัน แรงโน้มถ่วงก็ขึ้นอยู่กับเส้นทางสู่ศูนย์กลางของการหมุนด้วย ในสถานีเล็กๆ ดังกล่าว แรงโน้มถ่วงที่ค้นพบที่เท้าของคนจะไม่เท่ากันกับที่สังเกตที่ศีรษะ กลับไปที่สถานีอวกาศนานาชาติ อันที่จริงส่วนหนึ่งของความสง่างามของสถานีจริงของเราในอวกาศก็คือมันทำให้เราสังเกตเห็นได้ ไร้น้ำหนัก.
โดยสรุป สำหรับการแสร้งทำเป็นแรงโน้มถ่วงอย่างมีประสิทธิภาพ สถานี เซเลสเต มันต้องมีขนาดใหญ่มาก และเพียงแค่วางแท่งเหล็กขึ้นในวงโคจรเพื่อสร้างมันก็มีราคาแพงอย่างไม่น่าเชื่อ การนำน้ำหนักหนึ่งกิโลกรัมเข้าสู่วงโคจรบนจรวด Falcon 9 ที่มีอยู่ของ SpaceX มีราคา 2700 เหรียญ เมื่อบริษัทเริ่มปรับเปลี่ยนส่วนต่างโหลดของ Falcon 9 ใหม่ ราคานั้นจะอยู่ที่ $1.650 ต่อกิโลกรัมของสินค้า
น่าจะเป็นราคาที่สามารถตัดได้ในวันที่เราสามารถสกัดโลหะจากดาวเคราะห์น้อยที่ปรากฏในระบบสุริยะและประมวลผลใน จักรวาล. ถึงอย่างนั้น การสร้างสถานที่สำคัญที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 กิโลเมตร เช่น สถานีในภาพยนตร์ Elyssium จะเป็นความท้าทายของอุตสาหกรรม ไม่ธรรมดาในกรณีที่คุณต้องการทราบเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงเทียมในอวกาศ