Ar galime imituoti sunkumą?

Sede misericordiosos (Liepa 2019).

Anonim

Sukurti gravitaciją be masės yra kaip sukurti oranžinę be geltonos; to negalima padaryti. Dėl šios priežasties negalima sukurti gravitacijos, o tik jį imituoti, pakeldami astronautai jėgas, kurių imamasi. Vienas iš būdų tai padaryti yra sėdėti astronautu kalneliuose.

Pagreitis yra raktas

Einšteinas turėjo epifaniją. Jis suprato, kad be lango žmogus negalėtų suvokti, ar liftas nukrito žemyn dėl gravitacijos įtakos ar tiesiog plukdo tuščią erdvę, visiškai izoliuotą pačiame nutolusiame Visatos kampe: abiem atvejais jis jaustųsi nesvarus. Tai esminių Einšteino atradimų esmė: viskas yra santykinė

.

ir pagreitis yra raktas.

Einšteino žodžiais tariant: "nėra jokio eksperimento, kurį galėtumėte padaryti, kad būtų galima atskirti vienodo gravitacinio lauko ir vienodo pagreičio efektus". Kitaip tariant, astronautas negalėtų atskirti zondavimo metu susidėvėjusios jėgos spartėjanti aukštyn 9, 8 m / s² iš jėgos, su kuria Žemė traukia kosmonautą ant jo paviršiaus. Tokiu būdu, nors erdvėlaivis nesudaro gravitacijos, jis imituoja poveikį. Jei tai nebūtų linijinis pagreitis, jūs neturėtumėte jaustis pritvirtinti prie savo sėdynės arba stumti priešinga greitėjimo kryptimi, kai kalneliai lenktyniauja žemyn.

Nors linijinis greitėjimas erdvėlaivio yra puikus būdas imituoti gravitaciją, nepamirškime, kad tai pasiekiama kurui. Atminkite, kad stiprintuvai netgi negali atsilaisvinti, nes tuo momentu, pagal Niutono pirmąjį judesio įstatymą, erdvėlaivis pradės važiuoti pastoviu greičiu. Be greitėjimo, keleiviai tampa nesvarūs. Taigi, jei greitintuvai skleidžiami su pertraukomis, astronautai turi tikėtis gana nemalonus važiavimo, kuriame trumpais svorio periodais suspaudžiami staigaus nesvarumo periodai.

Išcentrinė jėga

Tuo pačiu būdu, kad išcentrinė jėga priverčia vandenį į kibiras, jis taip pat gali prisukti pasukamas erdvėlaivio keleivius prie jo šonų ir paviršiaus. Jei jums įdomu, kodėl ištvermė žiauriai sukasi filme " Interstellar", tai buvo daroma taip, kad imituotų sunkumą su išcentrine jėga, gauta procese. Dauguma NASA gravitacijos imituojančių prototipų "sukasi" į priekį arba "sukasi" vietoje. Taip

.

. kas yra sugautas?

Kaip jau minėta, pagreitis yra labai svarbus. Rotacinis arba kampinis pagreitis yra spindulys arba atstumas tarp keleivio ir sukimosi ašies, taip pat kampinio greičio kvadratas. Šie du kintamieji siūlo du apribojimus.

Atsižvelgiant į tai, kad greitis yra pastovus, didelis spindulys pagreitis yra didelis, kaip ir imituojamos gravitacijos, tačiau didelį erdvėlaivį statyti yra brangus. Kita vertus, atsižvelgiant į tai, kad spindulys yra pastovus ir, pageidautina, mažas, didelis kampinis greitis, simuliuojamas gravitacijos lygis nebus vienodas. Jei plokštuma yra per maža, net mažiausi nuotolių skirtumai turės pastebimų pasekmių. Dėl mažo erdvėlaivio gravitacija aplink galvos dėl jo atstumo nuo ašies yra didesnė už svorį aplink kojas!

(Nuotraukų kreditas: tarp žvaigždžių)

Vis dėlto problemos neužbaigtos. Žinoma, kai kurios erdvėlaivių mašinos yra pavojingos. Tai sakant, stacionarūs objektai prisideda prie trinties. Todėl inžinieriai turi statyti mašinas arba subtilus įrankius taip, kad jie galėtų pasisukti ir vis dar likti nepakitę. Be to, staigiai sukantis sutrikdys erdvėlaivio orbitą? Atsižvelgiant į priešpaskutines priemones, kosminiu laivu reikės išleisti degalus, todėl visas projektas gali būti juokingai neveiksmingas.

Tikimės, kad netolimoje ateityje inžinieriai sėkmingai nustatys optimalią erdvėlaivių dydį ir greitį, kad imituotų sunkumą per ilgus planetos iki planetos atstumus. Galbūt jie suras visiškai naują techniką. Tačiau kodėl NASA ar "SpaceX" išleidžia milijardus dolerių į krepšelius suprojektuotus erdvėlaivius? Ar tai absoliučiai būtina? Arba tai beprasmė ekstravagancija?

Kodėl svarbu imituoti sunkumą?

(Nuotraukų kreditas: Star Trek)

"Spacelab Life Sciences" surinko 18 eksperimentų, atliktų dviejų vyrų ir dviejų moterų aplinkoje be gravitacijos, nustatė, kad jų baltųjų kraujo ląstelių atsakas ir raumenų masė sumažėjo. Jei to buvo nepakankamai, per 24 valandas nuo nesvarumo jų kraujo tūris sumažėjo 10%. Ir net jei to nepakako, ilgesnio nesvarumo padariniai ir toliau grėdo juos grįžus į Žemę: kai skysčiai prasiskverbė į apatinę kūno dalį, jų širdies ritmas padidėjo, todėl pacientai patyrė kraujospūdžio kritimą ir sumažino gebėjimą mankštintis.

Atsižvelgiant į nuolatinio nesvarumo pavojus, jei kada nors bus mananti misija į Marsą, imituotas sunkumas bus būtinas dalyvių sveikatai. Tokios sudėtingos technologijos, kaip " Atgal į ateitį", yra besisukančios batus, dažnai pirmiausia suprantamos mokslinėje fantastikoje. Tačiau, kaip Nike neseniai aktualizavo savarankiškus batus, tikimės, kad NASA ir SpaceX netrukus aktualizuos imituotą gravitaciją. Jei ne su krepšinio sprogmenimis, tai galbūt su daugiamilijoniniu metru ilgiu tarpplanetiniu kalneliu?