Umjetna gravitacija i metode njenog stvaranja. Zašto nemamo veštačku gravitaciju u svemiru? Kako povećati gravitaciju

Ne znam odakle sam došao, kuda idem, pa čak ni ko sam.

E. Schrödinger

Brojni radovi zabilježili su zanimljiv efekat, koji se sastojao u promjeni težine objekata u prisustvu rotirajućih masa. Promjena težine dogodila se duž ose rotacije mase. U radovima N. Kozyreva uočena je promjena težine rotirajućeg žiroskopa. Štoviše, ovisno o smjeru rotacije rotora žiroskopa, došlo je do smanjenja ili povećanja težine samog žiroskopa. U radu E. Podkletnova uočeno je smanjenje težine objekta koji se nalazi iznad supravodljivog rotirajućeg diska, koji se nalazio u magnetskom polju. U radu V. Roshchina i S. Godina smanjena je težina masivnog rotirajućeg diska napravljenog od magnetnog materijala, koji je i sam bio izvor magnetnog polja.

U ovim eksperimentima može se identifikovati jedan zajednički faktor - prisustvo rotirajuće mase.

Rotacija je svojstvena svim objektima našeg Univerzuma, od mikrokosmosa do makrokosmosa. Elementarne čestice imaju svoj mehanički moment - okretanje; sve planete, zvijezde, galaksije također rotiraju oko svoje ose. Drugim riječima, rotacija bilo kojeg materijalnog objekta oko svoje ose je njegovo integralno svojstvo. Postavlja se prirodno pitanje: koji razlog uzrokuje takvu rotaciju?

Ako je hipoteza o hronopolju i njegovom utjecaju na prostor tačna, onda možemo pretpostaviti da do širenja prostora dolazi zbog njegove rotacije pod utjecajem hronopolja. Odnosno, hronopolje u našem trodimenzionalnom svijetu širi prostor, iz područja podprostora u područje superprostora, vrteći ga prema strogo definiranoj zavisnosti.

Kao što je već napomenuto, u prisustvu gravitacione mase, energija hronopolja se smanjuje, prostor se sporije širi, što dovodi do pojave gravitacije. Kako se udaljavate od gravitacijske mase, energija hronopolja se povećava, brzina širenja prostora raste, a gravitacijski utjecaj se smanjuje. Ako se u bilo kojem području blizu gravitacijske mase brzina širenja prostora nekako poveća ili smanji, to će dovesti do promjene težine objekata koji se nalaze u ovom području.

Vjerovatno je da su eksperimenti s rotirajućim masama izazvali takvu promjenu brzine širenja prostora. Prostor je na neki način u interakciji s rotirajućom masom. Uz dovoljno veliku brzinu rotacije masivnog objekta, možete povećati ili smanjiti brzinu širenja prostora i, shodno tome, promijeniti težinu objekata koji se nalaze duž osi rotacije.

Autor je pokušao eksperimentalno provjeriti iznesenu pretpostavku. Za rotirajuću masu uzet je avio-žiroskop. Dizajn eksperimenta odgovara eksperimentu E. Podkletnova. Utezi materijala različite gustoće balansirani su na analitičkim vagama s preciznošću mjerenja do 0,05 mg. Težina tereta bila je 10 grama. Ispod ponderisane skale nalazio se žiroskop, koji se rotirao prilično velikom brzinom. Frekvencija struje napajanja žiroskopa bila je 400 Hz. Korišteni su žiroskopi različitih masa s različitim momentima inercije. Maksimalna težina rotora žiroskopa dostigla je 1200 g. Žiroskopi su rotirani i u smeru kazaljke na satu i u suprotnom smeru.

Dugoročni eksperimenti od druge polovine marta do avgusta 2002. godine nisu dali pozitivne rezultate. Ponekad su uočena manja odstupanja u težini unutar jedne divizije. Mogu se pripisati greškama koje nastaju zbog vibracija ili drugih vanjskih utjecaja. Međutim, priroda ovih odstupanja bila je nedvosmislena. Kada je žiroskop rotiran u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, uočeno je smanjenje težine, a kada se rotirao u smjeru kazaljke na satu, uočeno je povećanje.

Tokom eksperimenta, položaj žiroskopa i smjer njegove ose mijenjali su se pod različitim uglovima u odnosu na horizont. Ali ni to nije dalo nikakve rezultate.

U svom radu, N. Kozyrev je primetio da se promene u težini žiroskopa mogu detektovati u kasnu jesen i zimu, a čak i u ovom slučaju, očitavanja su se menjala tokom dana. Očigledno je to zbog položaja Zemlje u odnosu na Sunce. N. Kozyrev je izvodio svoje eksperimente u Pulkovskoj opservatoriji, koja se nalazi na oko 60° severne geografske širine. U zimskom periodu, položaj Zemlje u odnosu na Sunce je takav da je pravac gravitacije na ovoj geografskoj širini skoro okomit na ravan ekliptike (7°) tokom dana. One. osa rotacije žiroskopa bila je praktično paralelna sa osom ravni ekliptike. U ljeto, da bi se dobili rezultati, eksperiment je morao biti isproban noću. Možda isti razlog nije dozvolio da se eksperiment E. Podkletnova ponovi u drugim laboratorijama.

Na geografskoj širini Žitomira (oko 50° sjeverne geografske širine), gdje je eksperimente izvodio autor, ugao između smjera gravitacije i okomice na ravan ekliptike ljeti iznosi skoro 63°. Možda su iz tog razloga uočena samo manja odstupanja. Ali moguće je i da je uticaj bio i na balansirajuća opterećenja. U ovom slučaju razlika u težini se očitovala zbog različite udaljenosti od vaganog i balansnog tereta do žiroskopa.

Može se zamisliti sljedeći mehanizam promjene težine. Rotacija gravitacionih masa i drugih objekata i sistema u Univerzumu nastaje pod uticajem hronopolja. Ali rotacija se dešava oko jedne ose, čiji položaj u prostoru zavisi od nekih faktora koji su nam još uvek nepoznati. Shodno tome, u prisustvu takvih rotirajućih objekata, širenje prostora pod uticajem hronopolja dobija usmereni karakter. Odnosno, u smjeru ose rotacije sistema, širenje prostora će se dogoditi brže nego u bilo kojem drugom smjeru.

Prostor se može zamisliti kao kvantni plin koji ispunjava sve čak i unutar atomskog jezgra. Između prostora i materijalnih objekata unutar kojih se nalazi postoji interakcija koja se može pojačati pod utjecajem vanjskih faktora, na primjer u prisustvu magnetnog polja. Ako se rotirajuća masa nalazi u ravnini rotacije gravitacionog sistema i rotira u istom smjeru dovoljno velikom brzinom, tada će se duž osi rotacije prostor brže širiti zbog interakcije prostora i rotirajuće mase. Kada se pravci gravitacije i širenja prostora poklope, težina objekata će se smanjiti. Uz suprotnu rotaciju, širenje prostora će se usporiti, što će dovesti do povećanja težine.

U slučajevima kada se pravci gravitacije i širenja prostora ne poklapaju, rezultujuća sila se neznatno menja i teško je registrovati.

Rotirajuća masa će promijeniti jačinu gravitacionog polja na određenom mjestu. U formuli za jačinu gravitacionog polja g = (G· M) / R 2 gravitaciona konstanta G i mase Zemlje M ne može promijeniti. Shodno tome, vrijednost se mijenja R– udaljenost od centra Zemlje do objekta koji se mjeri. Zbog dodatnog širenja prostora ova vrijednost se povećava za Δ R. Odnosno, čini se da se opterećenje za ovu količinu diže iznad površine Zemlje, što dovodi do promjene jačine gravitacionog polja g" = (G· M) / (R + Δ R) 2 .

U slučaju usporavanja širenja prostora, vrijednost Δ Rće biti oduzeto od Ršto će dovesti do debljanja.

Eksperimenti sa promjenama težine u prisustvu rotirajuće mase ne dopuštaju postizanje visoke preciznosti mjerenja. Možda brzina rotacije žiroskopa nije dovoljna da izazove primjetnu promjenu težine, jer dodatno proširenje prostora nije jako značajno. Ako se slični eksperimenti izvode s kvantnim satovima, tada se veća preciznost mjerenja može postići poređenjem očitavanja dva sata. U području gdje se prostor brže širi, napetost hronopolja se povećava, a sat će se kretati brže i obrnuto.

Izvori informacija:

1. Kozyrev N.A. O mogućnosti eksperimentalnog istraživanja svojstava vremena. // Vrijeme u nauci i filozofiji. Praga, 1971. str. 111...132.
2. Roshchin V.V., Godin S.M. Eksperimentalno proučavanje nelinearnih efekata u dinamičkom magnetskom sistemu. , 2001.
3. Yumashev V.E.

Koncept stanice iz 1969. godine, koja je trebala biti sastavljena u orbiti iz završenih faza programa Apollo. Stanica je trebalo da se okreće oko svoje centralne ose kako bi stvorila veštačku gravitaciju

Zašto? Jer ako želite ići u drugi zvjezdani sistem, morat ćete ubrzati svoj brod da stignete tamo, a zatim ga usporiti kada stignete. Ako se ne možete zaštititi od ovih ubrzanja, čeka vas katastrofa. Na primjer, da bi se ubrzao do punog zamaha u Zvjezdanim stazama, na nekoliko posto brzine svjetlosti, moralo bi se doživjeti ubrzanje od 4000 g. Ovo je 100 puta veće ubrzanje, koje počinje ometati protok krvi u tijelu.

Lansiranje spejs šatla Kolumbija 1992. godine pokazalo je da se ubrzanje dešava tokom dugog perioda. Ubrzanje letjelice bit će višestruko veće, a ljudsko tijelo neće moći da se nosi s tim

Osim ako ne želite da budete bestežinski tokom dugog putovanja – kako se ne biste izložili strašnom biološkom habanju poput gubitka mišića i kostiju – na tijelu mora postojati stalna sila. Za bilo koju drugu silu to je prilično lako učiniti. U elektromagnetizmu, na primjer, neko bi mogao smjestiti posadu u provodnu kabinu i mnoga vanjska električna polja bi jednostavno nestala. Bilo bi moguće postaviti dvije paralelne ploče unutra i stvoriti konstantno električno polje koje gura naboje u određenom smjeru.

Kad bi samo gravitacija radila na isti način.

Jednostavno ne postoji gravitacioni provodnik, niti je moguće zaštititi se od gravitacione sile. Nemoguće je stvoriti jednolično gravitaciono polje u prostoru, na primjer, između dvije ploče. Zašto? Jer za razliku od električne sile koju stvaraju pozitivni i negativni naboji, postoji samo jedna vrsta gravitacionog naboja, a to je masa-energija. Gravitaciona sila se uvek privlači i od nje nema bežanja. Možete koristiti samo tri vrste ubrzanja - gravitacijsko, linearno i rotacijsko.

Velika većina kvarkova i leptona u Univerzumu sastoji se od materije, ali svaki od njih ima i antičestice napravljene od antimaterije, čije gravitacione mase nisu određene.

Jedini način na koji bi se mogla stvoriti umjetna gravitacija koja bi vas zaštitila od efekata ubrzanja vašeg broda i omogućila vam konstantan potisak "naniže" bez ubrzanja bio bi otključavanje čestica negativne mase gravitacije. Sve čestice i antičestice koje smo do sada pronašli imaju pozitivnu masu, ali te mase su inercijalne, što znači da se o njima može suditi samo kada je čestica stvorena ili ubrzana. Inercijska masa i gravitaciona masa su iste za sve čestice koje poznajemo, ali nikada nismo testirali našu ideju na antimateriji ili antičesticama.

Trenutno se izvode eksperimenti u ovoj oblasti. Eksperiment ALPHA u CERN-u stvorio je antivodonik: stabilan oblik neutralne antimaterije, i radi na izolaciji istog od svih drugih čestica. Ako je eksperiment dovoljno osjetljiv, moći ćemo izmjeriti kako antičestica ulazi u gravitacijsko polje. Ako padne, kao obična materija, tada ima pozitivnu gravitacionu masu i može se koristiti za izgradnju gravitacionog provodnika. Ako padne nagore u gravitacionom polju, sve menja. Samo jedan rezultat, i umjetna gravitacija bi odjednom mogla postati moguća.

Mogućnost dobijanja veštačke gravitacije nam je neverovatno privlačna, ali se zasniva na postojanju negativne gravitacione mase. možda tolika masa, ali to još nismo dokazali

Ako antimaterija ima negativnu gravitacijsku masu, onda bismo stvaranjem polja normalne materije i plafona od antimaterije mogli stvoriti vještačko gravitacijsko polje koje bi vas uvijek povlačilo prema dolje. Stvaranjem gravitacijsko vodljive ljuske u obliku trupa naše svemirske letjelice, zaštitili bismo posadu od sila ultra-brzog ubrzanja koje bi inače bile smrtonosne. I najbolje od svega, ljudi u svemiru više ne bi doživljavali negativne fiziološke efekte koji danas muče astronaute. Ali dok ne pronađemo česticu s negativnom gravitacionom masom, umjetna gravitacija će se dobiti samo zbog ubrzanja.

Problemi sa vestibularnim sistemom nisu jedina posledica dužeg izlaganja mikrogravitaciji. Astronauti koji provode više od mjesec dana na ISS-u često pate od poremećaja sna, usporene kardiovaskularne funkcije i nadimanja.

NASA je nedavno završila eksperiment u kojem su naučnici proučavali genom braće blizanaca: jedan od njih proveo je skoro godinu dana na ISS-u, drugi je imao samo kratke letove i većinu vremena proveo na Zemlji. Dugotrajni boravak u svemiru doveo je do toga da se 7% DNK prvog astronauta zauvijek promijenilo - riječ je o genima povezanim s imunološkim sistemom, formiranjem kostiju, gladovanjem kisikom i viškom ugljičnog dioksida u tijelu.

NASA je uporedila blizance astronauta da vidi kako se ljudsko tijelo mijenja u svemiru

U uslovima mikrogravitacije, osoba će biti prisiljena ostati neaktivna: ne govorimo o astronautima koji borave na ISS-u, već o letovima u duboki svemir. Kako bi otkrili kako bi takav režim utjecao na zdravlje astronauta, Evropska svemirska agencija (ESA) smjestila je 14 volontera u krevet nagnut na stranu glave na 21 dan. Eksperiment, koji će testirati najnovije metode borbe protiv bestežinskog stanja - kao što su poboljšane vježbe i režimi prehrane - planiraju zajednički provesti NASA i Roscosmos.

Ali ako ljudi odluče poslati brodove na Mars ili Veneru, bit će potrebna ekstremnija rješenja – umjetna gravitacija.

Kako gravitacija može postojati u svemiru

Prije svega, vrijedi shvatiti da gravitacija postoji posvuda - na nekim mjestima je slabija, na drugima jača. I svemir nije izuzetak.

ISS i sateliti su stalno pod uticajem gravitacije: ako je objekat u orbiti, on pada oko Zemlje, jednostavnije rečeno. Sličan efekat nastaje ako bacite loptu naprijed - prije nego što udari o tlo, ona će malo letjeti u smjeru bacanja. Ako bacite loptu jače, ona će letjeti dalje. Ako ste vi Superman, a lopta je raketni motor, ona neće pasti na tlo, već će letjeti oko nje i nastaviti rotirati, postepeno ulazeći u orbitu.

Mikrogravitacija pretpostavlja da ljudi unutar broda nisu u zraku - oni padaju s broda, koji zauzvrat pada oko Zemlje.

Budući da je gravitacija sila privlačenja između dvije mase, ostajemo na površini Zemlje kada hodamo po njoj, umjesto da lebdimo u nebo. U ovom slučaju, cijela masa Zemlje privlači masu naših tijela u svoj centar.

Kada brodovi odu u orbitu, oni slobodno plutaju u svemiru. Oni su i dalje podložni gravitacijskom privlačenju Zemlje, ali brod i objekti ili putnici u njemu podložni su gravitaciji na isti način. Postojeći uređaji nisu dovoljno masivni da bi stvorili uočljivu privlačnost, pa ljudi i predmeti u njima ne stoje na podu, već „lebde“ u zraku.

Kako stvoriti umjetnu gravitaciju

Veštačka gravitacija kao takva ne postoji; da bi je stvorio čovek treba da nauči sve o prirodnoj gravitaciji. U naučnoj fantastici postoji koncept simulacije gravitacije: omogućava posadi svemirskih brodova da hoda po palubi i objektima da stoje na njoj.

U teoriji, postoje dva načina za stvaranje simulirane gravitacije, a nijedan od njih još uvijek nije korišten u stvarnom životu. Prvi je upotreba centripetalne sile za simulaciju gravitacije. Brod ili stanica moraju biti konstrukcija nalik točku koja se sastoji od nekoliko segmenata koji se stalno rotiraju.

Prema ovom konceptu, centripetalno ubrzanje uređaja, gurajući module prema centru, stvoriće privid gravitacije ili uslove slične onima na Zemlji. Ovaj koncept je demonstriran u filmovima Stanleya Kubricka 2001: Odiseja u svemiru i Interstellar Christophera Nolana.

Koncept uređaja koji stvara centripetalno ubrzanje kako bi simulirao gravitaciju

Autorom ovog projekta smatra se njemački raketni naučnik i inženjer Wernher von Braun, koji je vodio razvoj rakete Saturn 5, koja je dopremila posadu Apolla 11 i nekoliko drugih vozila s ljudskom posadom na Mjesec.

Kao direktor NASA-inog centra za svemirske letove Marshall, von Braun je popularizirao ideju ruskog naučnika Konstantina Ciolkovskog o stvaranju toroidalne svemirske stanice zasnovane na dizajnu čvorišta koji podsjeća na točak bicikla. Ako se točak rotira u prostoru, tada inercija i centrifugalna sila mogu stvoriti neku vrstu umjetne gravitacije koja vuče predmete prema vanjskom obodu točka. Ovo će omogućiti ljudima i robotima da hodaju po podu, kao na Zemlji, umjesto da lebde u zraku, kao na ISS-u.

Međutim, ova metoda ima značajne nedostatke: što je svemirska letjelica manja, to se mora brže rotirati - to će dovesti do pojave takozvane Cornolisove sile, u kojoj će na tačke koje se nalaze dalje od centra gravitacija jače utjecati od onih bliže tome. Drugim riječima, gravitacija će biti jača na glavama astronauta nego na nogama, što im se neće svidjeti.

Da bi se izbjegao ovaj efekat, veličina broda mora biti nekoliko puta veća od veličine nogometnog igrališta - stavljanje takvog uređaja u orbitu bit će izuzetno skupo, s obzirom na to da cijena jednog kilograma tereta prilikom komercijalnog lansiranja varira od 1,5 hiljada dolara na 3 hiljade dolara.

Druga metoda stvaranja simulacije gravitacije je praktičnija, ali i izuzetno skupa – govorimo o metodi ubrzanja. Ako brod prvo ubrza na određenom segmentu puta, a zatim se okrene i počne usporavati, tada će nastati učinak umjetne gravitacije.

Za implementaciju ove metode bit će potrebne ogromne rezerve goriva - činjenica je da motori moraju raditi gotovo neprekidno, s izuzetkom kratke pauze usred putovanja - za vrijeme okretanja broda.

Pravi primjeri

Uprkos visokim troškovima lansiranja svemirskih letelica koje simuliraju gravitaciju, kompanije širom sveta pokušavaju da izgrade takve brodove i stanice.

Fondacija Gateway, istraživačka fondacija koja planira izgraditi rotirajuću stanicu u Zemljinoj orbiti, pokušava implementirati Von Braunov koncept. Pretpostavlja se da će se kapsule nalaziti po obodu točka, koje mogu kupiti javne i privatne avio kompanije za istraživanje. Neke kapsule će se prodavati kao vile najbogatijim stanovnicima svijeta, dok će se druge koristiti kao hoteli za svemirske turiste. predstavio koncept rotirajuće svemirske letjelice s modulima na naduvavanje, Nautilus-X, koji bi smanjio efekte mikrogravitacije na naučnike ukrcan.

Pretpostavljalo se da će projekat koštati samo 3,7 milijardi dolara - vrlo malo za takve uređaje - i da će za njegovu izgradnju biti potrebno 64 mjeseca. Međutim, Nautilus-X se nikada nije pomaknuo dalje od početnih crteža i prijedloga.

Zaključak

Za sada je najvjerovatniji način da se dobije simulirana gravitacija koja će zaštititi brod od efekata ubrzanja i osigurati stalnu gravitaciju bez potrebe za stalnim korištenjem motora je detekcija čestice negativne mase. Svaka čestica i antičestica koju su naučnici ikada otkrili ima pozitivnu masu. Poznato je da su negativna masa i gravitaciona masa jedna drugoj jednake, ali do sada istraživači to znanje nisu uspjeli dokazati u praksi.

Istraživači u eksperimentu ALPHA u CERN-u već su stvorili antivodonik - stabilan oblik neutralne antimaterije - i rade na tome da ga izoluju od svih ostalih čestica pri vrlo malim brzinama. Ako naučnici to uspiju, vjerovatno je da će u bliskoj budućnosti umjetna gravitacija postati stvarnija nego što je sada.

Čak je i osoba koju ne zanima svemir barem jednom pogledala film o svemirskim putovanjima ili pročitala o takvim stvarima u knjigama. U skoro svim ovakvim radovima ljudi hodaju po brodu, spavaju normalno i nemaju problema s jelom. To znači da ovi - izmišljeni - brodovi imaju umjetnu gravitaciju. Većina gledatelja ovo doživljava kao nešto sasvim prirodno, ali to uopće nije tako.

Umjetna gravitacija

Ovo je naziv za promjenu (u bilo kojem smjeru) gravitacije koja nam je poznata korištenjem različitih metoda. I to se ne radi samo u naučnofantastičnim djelima, već iu vrlo stvarnim zemaljskim situacijama, najčešće za eksperimente.

U teoriji, stvaranje umjetne gravitacije ne izgleda tako teško. Na primjer, može se ponovo stvoriti uz pomoć inercije, tačnije, potreba za ovom silom nije se pojavila jučer - to se dogodilo odmah, čim je osoba počela sanjati o dugim svemirskim letovima. Stvaranje umjetne gravitacije u svemiru omogućit će izbjegavanje mnogih problema koji nastaju tokom dužeg boravka u bestežinskom stanju. Mišići astronauta slabe, a kosti postaju manje jake. Putovanje u takvim uslovima mjesecima može uzrokovati atrofiju nekih mišića.

Dakle, danas je stvaranje umjetne gravitacije zadatak od najveće važnosti, bez te vještine to je jednostavno nemoguće.

Materijal

Čak i oni koji poznaju fiziku samo na nivou školskog programa shvataju da je gravitacija jedan od osnovnih zakona našeg sveta: sva tela međusobno deluju, doživljavajući međusobnu privlačnost/odbijanje. Što je tijelo veće, to je veća njegova gravitacijska sila.

Zemlja je za našu stvarnost veoma masivan objekat. Zato je privlače sva tijela oko nje, bez izuzetka.

Za nas to znači, koje se obično mjeri u g, jednako 9,8 metara po kvadratnoj sekundi. To znači da bismo bez oslonca pod nogama pali brzinom koja se svake sekunde povećava za 9,8 metara.

Dakle, samo zahvaljujući gravitaciji možemo normalno stajati, pasti, jesti i piti, razumjeti gdje je gore, a gdje dolje. Ako gravitacija nestane, naći ćemo se u bestežinskom stanju.

Kosmonautima koji se nađu u svemiru u stanju letenja - slobodnog pada - ovaj fenomen je posebno poznat.

Teoretski, naučnici znaju kako stvoriti umjetnu gravitaciju. Postoji nekoliko metoda.

Velika masa

Najlogičnija opcija je učiniti ga toliko velikim da se na njemu pojavi umjetna gravitacija. Na brodu ćete se moći osjećati ugodno, jer se orijentacija u prostoru neće izgubiti.

Nažalost, ova metoda je nerealna s razvojem moderne tehnologije. Za izgradnju takvog objekta potrebno je previše resursa. Osim toga, njegovo podizanje zahtijevalo bi nevjerovatnu količinu energije.

Ubrzanje

Čini se da ako želite postići g jednak onome na Zemlji, samo trebate dati brodu ravan (platformski) oblik i natjerati ga da se kreće okomito na ravninu s potrebnim ubrzanjem. Na taj način će se dobiti vještačka gravitacija, i to idealna gravitacija.

Međutim, u stvarnosti je sve mnogo komplikovanije.

Prije svega, vrijedi razmotriti pitanje goriva. Da bi stanica stalno ubrzavala, potrebno je imati neprekidno napajanje. Čak i ako se iznenada pojavi motor koji ne izbacuje materiju, zakon održanja energije će ostati na snazi.

Drugi problem je sama ideja stalnog ubrzanja. Prema našem znanju i fizičkim zakonima, nemoguće je ubrzavati u nedogled.

Osim toga, takvo vozilo nije prikladno za istraživačke misije, jer mora stalno ubrzavati - letjeti. Neće moći da stane da bi proučavao planetu, neće moći čak ni da je polako obleti – mora da ubrza.

Dakle, postaje jasno da nam takva umjetna gravitacija još nije dostupna.

Carousel

Svi znaju kako rotacija vrtuljka utječe na tijelo. Stoga se čini da je uređaj s umjetnom gravitacijom zasnovan na ovom principu najrealniji.

Sve što je unutar prečnika vrtuljka ima tendenciju da ispadne iz njega brzinom približno jednakom brzini rotacije. Ispostavilo se da na tijela djeluje sila usmjerena duž polumjera rotirajućeg objekta. Vrlo je sličan gravitaciji.

Dakle, potreban je brod cilindričnog oblika. Istovremeno, mora se rotirati oko svoje ose. Inače, umjetna gravitacija na svemirskom brodu, stvorena po ovom principu, često se demonstrira u naučnofantastičnim filmovima.

Brod u obliku bačve, rotirajući oko svoje uzdužne ose, stvara centrifugalnu silu čiji smjer odgovara polumjeru objekta. Da biste izračunali rezultirajuće ubrzanje, morate podijeliti silu s masom.

U ovoj formuli, rezultat proračuna je ubrzanje, prva varijabla je čvorna brzina (mjerena u radijanima u sekundi), druga je radijus.

Prema tome, da bismo dobili g na koji smo navikli, potrebno je pravilno kombinirati radijus svemirskog transporta.

Sličan problem naglašen je u filmovima kao što su Intersolah, Babilon 5, 2001: Odiseja u svemiru i sl. U svim ovim slučajevima, umjetna gravitacija je bliska Zemljinom ubrzanju zbog gravitacije.

Koliko god ideja bila dobra, prilično ju je teško realizirati.

Problemi sa metodom vrteške

Najočigledniji problem je istaknut u Odiseji u svemiru. Radijus "svemirskog nosača" je oko 8 metara. Da bi se dobilo ubrzanje od 9,8, rotacija se mora odvijati brzinom od približno 10,5 okretaja svake minute.

Na ovim vrijednostima pojavljuje se "Coriolisov efekat", koji se sastoji u tome da različite sile djeluju na različitim udaljenostima od poda. To direktno zavisi od ugaone brzine.

Ispostavilo se da će se u svemiru stvoriti umjetna gravitacija, ali prebrzo rotiranje tijela će dovesti do problema s unutrašnjim uhom. To pak uzrokuje poremećaj ravnoteže, probleme s vestibularnim aparatom i druge - slične - poteškoće.

Pojava ove prepreke sugerira da je takav model krajnje neuspješan.

Možete pokušati ići od suprotnog, kao što su to učinili u romanu “Svijet prstenova”. Ovdje je brod napravljen u obliku prstena, čiji je polumjer blizak poluprečniku naše orbite (oko 150 miliona km). Na ovoj veličini, njegova brzina rotacije je dovoljna da zanemari Coriolisov efekat.

Možete pretpostaviti da je problem riješen, ali to uopće nije slučaj. Činjenica je da puna revolucija ove strukture oko svoje ose traje 9 dana. To sugerira da će opterećenja biti prevelika. Da bi ih konstrukcija izdržala potreban je vrlo čvrst materijal kojim danas nemamo na raspolaganju. Uz to, problem je i količina materijala i sam proces izgradnje.

U igricama slične tematike, kao u filmu "Babylon 5", ovi problemi su nekako riješeni: brzina rotacije je sasvim dovoljna, Coriolisov efekat nije značajan, hipotetički je moguće napraviti takav brod.

Međutim, čak i takvi svjetovi imaju nedostatak. Njegovo ime je ugaoni moment.

Brod se, rotirajući oko svoje ose, pretvara u ogroman žiroskop. Kao što znate, izuzetno je teško natjerati žiroskop da odstupi od svoje ose zbog činjenice da je važno da njegova količina ne napusti sistem. To znači da će biti vrlo teško dati smjer ovom objektu. Međutim, ovaj problem se može riješiti.

Rješenje

Umjetna gravitacija na svemirskoj stanici postaje dostupna kada O'Neill cilindar priskoči u pomoć. Za kreiranje ovog dizajna potrebni su identični cilindrični brodovi, koji su povezani duž osi. Trebali bi se rotirati u različitim smjerovima. Rezultat takvog sklopa je nula ugaonog momenta, tako da ne bi trebalo biti poteškoća u davanju broda u traženom smjeru.

Ako je moguće napraviti brod sa radijusom od oko 500 metara, onda će raditi tačno kako treba. Istovremeno, umjetna gravitacija u svemiru bit će prilično udobna i pogodna za duge letove na brodovima ili istraživačkim stanicama.

Space Engineers

Kreatori igre znaju kako stvoriti umjetnu gravitaciju. Međutim, u ovom svijetu fantazije, gravitacija nije uzajamno privlačenje tijela, već linearna sila dizajnirana da ubrza objekte u datom smjeru. Privlačnost ovdje nije apsolutna; mijenja se kada se izvor preusmjeri.

Umjetna gravitacija na svemirskoj stanici se stvara korištenjem posebnog generatora. Ujednačen je i jednakosmjeran u opsegu generatora. Dakle, u stvarnom svijetu, ako ste ušli ispod broda s instaliranim generatorom, bili biste povučeni prema trupu. Međutim, u igri će heroj pasti sve dok ne napusti perimetar uređaja.

Danas je čovječanstvu nedostupna umjetna gravitacija u svemiru stvorena takvim uređajem. Međutim, čak ni sjedokosi programeri ne prestaju sanjati o tome.

Sferni generator

Ovo je realističnija opcija opreme. Kada je instaliran, gravitacija je usmjerena prema generatoru. To omogućava stvaranje stanice čija će gravitacija biti jednaka planetarnoj.

Centrifuga

Danas se umjetna gravitacija na Zemlji nalazi u raznim uređajima. Zasnovani su, uglavnom, na inerciji, jer tu silu osjećamo na sličan način kao i gravitacijski utjecaj - tijelo ne razlikuje koji uzrok uzrokuje ubrzanje. Na primjer: osoba koja se penje u liftu doživljava utjecaj inercije. Očima fizičara: podizanje lifta dodaje ubrzanje kabine ubrzanju slobodnog pada. Kada se kabina vrati u izmjereno kretanje, "dobitak" u težini nestaje, vraćajući uobičajene senzacije.

Naučnici su dugo bili zainteresovani za veštačku gravitaciju. U te svrhe najčešće se koristi centrifuga. Ova metoda je pogodna ne samo za svemirske letjelice, već i za zemaljske stanice gdje je potrebno proučavati efekte gravitacije na ljudsko tijelo.

Učite na Zemlji, prijavite se u...

Iako je proučavanje gravitacije počelo u svemiru, to je vrlo zemaljska nauka. I danas je napredak u ovoj oblasti našao svoju primjenu, na primjer, u medicini. Znajući da li je moguće stvoriti umjetnu gravitaciju na planeti, može se koristiti za liječenje problema s mišićno-koštanim ili nervnim sistemom. Štaviše, proučavanje ove sile provodi se prvenstveno na Zemlji. To omogućava astronautima da sprovode eksperimente dok su pod strogom pažnjom lekara. Umjetna gravitacija u svemiru je druga stvar, tamo nema ljudi koji mogu pomoći astronautima u slučaju nepredviđene situacije.

Imajući u vidu potpunu bestežinsko stanje, ne može se uzeti u obzir satelit koji se nalazi u niskoj orbiti Zemlje. Na ove objekte, iako u maloj mjeri, utječe gravitacija. Sila gravitacije koja nastaje u takvim slučajevima naziva se mikrogravitacija. Prava gravitacija se doživljava samo u vozilu koje leti konstantnom brzinom u svemiru. Međutim, ljudsko tijelo ne osjeća ovu razliku.

Možete doživjeti bestežinsko stanje tokom skoka u dalj (prije nego što se nadstrešnica otvori) ili tokom paraboličnog spuštanja aviona. Takvi eksperimenti se često izvode u SAD-u, ali u avionu ovaj osjećaj traje samo 40 sekundi - ovo je prekratko za potpunu studiju.

U SSSR-u su još 1973. znali da li je moguće stvoriti umjetnu gravitaciju. I ne samo da su ga stvorili, već su ga i na neki način promijenili. Upečatljiv primjer umjetnog smanjenja gravitacije je suho uranjanje, uranjanje. Da biste postigli željeni efekat, potrebno je postaviti debeli film na površinu vode. Osoba je postavljena na njega. Pod težinom tijela tijelo tone pod vodom, ostavljajući samo glavu na vrhu. Ovaj model pokazuje okruženje niske gravitacije bez podrške koje karakteriše okean.

Nema potrebe ići u svemir da biste iskusili suprotnu silu bestežinskog stanja - hipergravitaciju. Kada svemirska letjelica poleti i sleti u centrifugu, preopterećenje se može ne samo osjetiti, već i proučavati.

Tretman gravitacijom

Gravitaciona fizika takođe proučava efekte bestežinskog stanja na ljudsko telo, pokušavajući da minimizira posledice. Međutim, veliki broj dostignuća ove nauke može biti od koristi i običnim stanovnicima planete.

Doktori polažu velike nade u istraživanje ponašanja mišićnih enzima kod miopatije. Ovo je ozbiljna bolest koja vodi do rane smrti.

Tijekom aktivnog fizičkog vježbanja, u krv zdrave osobe ulazi velika količina enzima kreatin fosfokinaze. Razlog za ovu pojavu je nejasan; možda opterećenje djeluje na ćelijsku membranu na način da ona postane "rupasta". Pacijenti s miopatijom imaju isti učinak bez vježbanja. Promatranja astronauta pokazuju da je u bestežinskom stanju protok aktivnog enzima u krv značajno smanjen. Ovo otkriće sugerira da će korištenje imerzije smanjiti negativan utjecaj faktora koji dovode do miopatije. Trenutno se izvode eksperimenti na životinjama.

Liječenje nekih bolesti se već provodi korištenjem podataka dobivenih proučavanjem gravitacije, uključujući i umjetnu gravitaciju. Na primjer, liječenje cerebralne paralize, moždanog udara i Parkinsonove bolesti provodi se korištenjem odijela za stres. Istraživanje pozitivnih efekata potpore, pneumatske cipele, skoro je završeno.

Hoćemo li letjeti na Mars?

Najnovija dostignuća astronauta daju nadu u realnost projekta. Postoji iskustvo u pružanju medicinske podrške osobi tokom dugog boravka daleko od Zemlje. Istraživački letovi na Mjesec, čija je gravitacijska sila 6 puta manja od naše, također su donijeli mnogo koristi. Sada astronauti i naučnici sebi postavljaju novi cilj - Mars.

Prije nego što stanete u red za kartu za Crvenu planetu, trebali biste znati šta čeka tijelo već u prvoj fazi rada - na putu. U prosjeku, put do pustinjske planete trajat će godinu i po dana - oko 500 dana. Na putu ćete se morati osloniti samo na vlastite snage, pomoć jednostavno nema gdje čekati.

Mnogi faktori će potkopati vašu snagu: stres, zračenje, nedostatak magnetnog polja. Najvažniji test za tijelo je promjena gravitacije. Tokom putovanja, osoba će se „upoznati“ sa nekoliko nivoa gravitacije. Prije svega, to su preopterećenja prilikom polijetanja. Zatim - bestežinsko stanje tokom leta. Nakon ovoga - hipogravitacija na odredištu, pošto je gravitacija na Marsu manja od 40% Zemljine.

Kako se nosite s negativnim efektima bestežinskog stanja na dugom letu? Nadamo se da će razvoj u oblasti umjetne gravitacije pomoći u rješavanju ovog problema u bliskoj budućnosti. Eksperimenti na pacovima koji putuju na Cosmos 936 pokazuju da ova tehnika ne rješava sve probleme.

Iskustvo OS je pokazalo da korištenje kompleksa za obuku koji mogu odrediti potrebno opterećenje za svakog astronauta pojedinačno može donijeti mnogo veće koristi za tijelo.

Za sada se veruje da na Mars neće leteti samo istraživači, već i turisti koji žele da osnuju koloniju na Crvenoj planeti. Za njih će, barem po prvi put, osjećaji u bestežinskom stanju nadjačati sve argumente ljekara o opasnostima dužeg boravka u takvim uslovima. Međutim, za nekoliko sedmica i njima će biti potrebna pomoć, zbog čega je toliko važno pronaći način za stvaranje umjetne gravitacije na svemirskom brodu.

Rezultati

Koji se zaključci mogu izvući o stvaranju umjetne gravitacije u svemiru?

Među svim opcijama koje se trenutno razmatraju, rotirajuća struktura izgleda najrealnije. Međutim, sa trenutnim razumijevanjem fizičkih zakona, to je nemoguće, jer brod nije šuplji cilindar. Unutra postoje preklapanja koja ometaju implementaciju ideja.

Osim toga, radijus broda mora biti toliko velik da Coriolisov efekat nema značajan učinak.

Da biste kontrolirali nešto poput ovoga, potreban vam je gore spomenuti O'Neill cilindar, koji će vam dati mogućnost upravljanja brodom. U ovom slučaju povećavaju se šanse za korištenje takvog dizajna za međuplanetarne letove, a pritom se posadi pruža udoban nivo gravitacije.

Prije nego što čovječanstvo uspije ostvariti svoje snove, želio bih vidjeti malo više realizma i još više znanja o zakonima fizike u naučnofantastičnim djelima.