Какво е микрогравитация на Online Science
Какво е микрогравитация?
Лесно е да се предположи, че астронавтите плуват в космоса, защото са по-далеч от Земята и там гравитационното привличане на нашата планета е по-ниско. Луната обаче е много по-далеч от Земята, отколкото Международната космическа станция, например, но все пак обикаля около Земята, защото е постоянно привлечена от нашата планета.
Гравитацията е сила на привличане, която винаги присъства между два обекта, които имат маса. Но ние се нуждаем от големи обекти, като планети или техните сателити, за да осъзнаем, че гравитацията работи. Ускореното движение на обект с маса към центъра на Земята обикновено се описва с гравитационно ускорение, обозначено с „g“, което има стандартна стойност 9,81 m/s 2.
Но можем да създадем среда, в която да не усещаме влиянието на гравитацията. Такава среда обикновено се описва като „микрогравитация“ или „нулево гравитационно ускорение“, именно защото обектите там изглежда нямат тегло.
Но какво всъщност означава „безтегловност“?
Ефектът от дадена сила може да се наблюдава, когато срещу нея има друга сила, т.е. реакционна сила. Тъй като имаме маса, гравитационното привличане на Земята ще ни отведе с ускорено движение към центъра на планетата. За щастие земната кора е на път. Но ако нямаше нищо, което да ни попречи да паднем, тогава бихме могли да почувстваме, че нямаме тегло.
Това е първият начин за „бягство“ от гравитацията: свободно падане! Някои хора вярват, че това се случва и в случая с парашутисти, но парашутист никога не е в свободно падане, тъй като триенето с въздуха може да забави падането на предметите. За научни експерименти обаче изследователите могат да преодолеят този проблем, като премахнат въздуха от някои кули, с височина до 150 м, наречени вакуумно падащи кули. В продължение на около четири секунди се провеждат експерименти вътре в тези кули при условия на "микрогравитация", до сблъсъка на обекти при свободно падане със земята.
Друг начин за постигане на „свободно падане“ е извеждането на определени обекти в орбита около Земята (например Международната космическа станция). Там центробежната сила „изтласква“ обектите в орбита в посока, обратна на гравитационното привличане на Земята. Следователно обект в „свободно падане“ в орбита около Земята с правилната скорост и надморска височина може да изглежда безтегловност. Международната космическа станция е в тези условия и е невероятна научна лаборатория за изследване на микрогравитацията.
Двама астронавти от Международната космическа станция излизат в космоса. Кредит: НАСА
Но от какво се нуждаят учените по микрогравитация? Чрез изследване на микрогравитацията можем да научим повече за това как работи светът около нас и в това отношение вече са получени невероятни резултати.
Например учените са изследвали как металите взаимодействат в сплавите при условия на микрогравитация, което води до по-леки лопатки за газови турбини в самолетни двигатели. Освен това точността на измерването на времето на Земята е подобрена чрез използването на атомни часовници в космическото пространство, а медицински инструменти, които първоначално са били създадени за тестване на налягането в костюмите на астронавтите, сега се използват за наблюдение на травмата на главата в болниците.
Микрогравитацията се използва и за решаване на загадката за това как се формират планетите. Известно е, че преобладаващият материал в регионите, където се образуват планетите, са малки зърна прах и лед. Как се събират, за да образуват планета? Как да стигнем от частици от порядъка на милиметри до обекти от порядъка на километри. Към момента не е известно какво ще прави след напускането на поста.
За да разрешат тази загадка, изследователите са проектирали експерименти, които са трудни за изпълнение на Земята, тъй като частиците, участващи в тези експерименти, са крехки и бавни, а зърната прах се чупят или просто удрят в земята поради земната гравитация. . Следователно изследователите възнамеряват да извършат толкова много експерименти от този вид в условия на микрогравитация, които се предизвикват от параболичен полет.
Параболичните полети със самолета са метод, чрез който тези вътре в самолета могат да изпитат чувство на безтегловност, поради маневри на изкачване и спускане. Това усещане продължава около 22 секунди, но се повтаря поне 31 пъти при такъв полет.
Въпреки че изследователите са успели да сблъскат различни частици по този начин за своите експерименти за това как са се образували планетите, те все още не са успели да ги накарат да се обединят.
Какво следва? Изследванията ще продължат, докато могат да бъдат финансирани. Въпреки че Международната космическа станция ще започне да функционира до 2020-2024 г., някои големи компании вече разработват „космически самолети“, които биха могли да носят туристи за „ръба на космоса“ за няколко минути, за да изпитат безтегловност. Такива полети са и идеални възможности за учените да провеждат експерименти. Той също така е предназначен за изграждане на малки, евтини спътници, които биха могли да се използват за научни експерименти.