Как да се генерира изкуство на гравитацията Цветна наука
футуризъм сряда, 07 ноември 2018 г. от Тимо ван Неерден
В космоса, независимо дали е в орбита на звезда или е далеч от която и да е звезда, гравитацията вече не съществува: чувството за тежест не съществува. В международната космическа станция, МКС, астронавтите плуват и се придвижват безтегловност.
МКС е лаборатория за изследване на ефектите от свободата от гравитацията, така че тази ситуация е доста полезна. В хипотезата за междупланетно пътуване от няколко месеца обаче силата на гравитацията на планетата трябва да бъде заменена с нещо друго: изкуствена гравитация.
Защо се нуждаете от изкуствена гравитация ?
Казах го: в МКС се иска постоянна ситуация "0-g" за целите на Научно изследване (и в малка степен туристическа).
Животът и човешкото същество са еволюирали на Земята, в точно определено поле на гравитацията. Тялото е свикнало и се възползва от това. Без гравитацията функционирането му се променя и не винаги е в правилната посока.
Например, без гравитация краката вече не трябва да издържат ежедневно тежестта на тялото: мускулите вече не се използват, нито костите. В резултат на това те атрофират и отслабват. Връщането в сушата тогава е трудно. Също така астронавтите, които трябва да останат няколко седмици в нулева гравитация, правят много упражнения, за да избегнат това: силата на привличането на Земята, която иначе ги държи на земята, се замества с ластици по време на тези упражнения.
Сред другите ефекти можем да споменем деформацията на черепа и окото и следователно на зрението. Много астронавти с перфектно зрение преди пътуването си в космоса се връщат на Земята и трябва да носят очила.
НАСА успя да разработи медицински техники за лечение на загуба на костна маса и деформация на очната ябълка (решения, които са изключително полезни за хора, които имат тези проблеми патологично, което, разбира се, е едно от предимствата на останалите космически изследвания). Това е добре, но не решава целия проблем и не е жизнеспособно решение в дългосрочен план, например в хипотезата за междупланетно пътуване.
Следователно възможността за изкуствено пресъздаване на гравитацията е неизбежна. Има няколко решения за постигане на това и ние ще ги проучим тук.
Изкуствена гравитация
Ускорението на гравитацията на Земята е сила, която ни държи на земята.
Следователно в кораба трябва да намерим сила, която да ни държи на земята. Можем да използваме ластици с твърдост, еквивалентна на силата на гравитацията, но това не би било практично за придвижване. Би било също така физически възможно да има колан от магнити, но това също не е идеално, като се има предвид, че магнитните полета могат да повлияят на бордовото оборудване.
Друго решение, което би позволило всички обекти да бъдат отнесени към земята отново, би било ламинарен въздушен поток нагоре и надолу: достатъчно вятър от вятъра, който да ни държи приковани към земята. Силата е сила, така че по принцип би действала ... ако изключим турбуленцията във въздуха и други неудобства, свързани със самия вятър.
Има още две по-практични решения, които понякога вече се използват в научната фантастика.
Решение 1: въртящ се кораб
Независимо дали във филмите от 2001 г., Космическата одисея от 1969 г. или Междузвездната през 2014 г., корабите, в които се движат героите, се въртят. Тогава центробежното ускорение задържа астронавтите на земята на кораба.
Според законите на Нютон обаче ускорението, което изпитва дадено тяло, води до сила, упражнена върху това тяло. Това важи за ускорението като производно (или изменение) на скоростта, както и за ускорението на гравитацията. Двете са еквивалентни и затова не е напълно погрешно да се говори за „центробежна сила“, както понякога я чуваме: просто трябва да видите откъде идва тази сила и да имате предвид всичко, което трябва да знаете.
Създаването на изкуствена гравитация по този начин е осъществимо и дори е много практично: можете да увеличите тази сила повече или по-малко, просто като карате кораба да се върти повече или по-бързо върху себе си.