Graviteti artificial dhe metodat e krijimit të tij. Pse nuk kemi gravitet artificial në hapësirë? Si të rritet graviteti

Nuk e di nga kam ardhur, ku po shkoj, madje as kush jam.

E. Schrödinger

Një numër punimesh vunë re një efekt interesant, i cili konsistonte në një ndryshim në peshën e objekteve në prani të masave rrotulluese. Ndryshimi i peshës ndodhi përgjatë boshtit të rrotullimit të masës. Në veprat e N. Kozyrev, u vërejt një ndryshim në peshën e një xhiroskopi rrotullues. Për më tepër, në varësi të drejtimit të rrotullimit të rotorit të xhiroskopit, ka pasur ose një ulje ose rritje të peshës së vetë xhiroskopit. Në veprën e E. Podkletnov, u vu re një rënie në peshën e një objekti të vendosur mbi një disk rrotullues superpërçues, i cili ishte në një fushë magnetike. Në veprën e V. Roshchin dhe S. Godin, pesha e një disku masiv rrotullues të bërë nga materiali magnetik, i cili në vetvete ishte burim i një fushe magnetike, u zvogëlua.

Në këto eksperimente, mund të identifikohet një faktor i përbashkët - prania e një mase rrotulluese.

Rrotullimi është i natyrshëm në të gjitha objektet e Universit tonë, nga mikrokozmosi në makrokozmos. Grimcat elementare kanë momentin e tyre mekanik - rrotullimin; të gjithë planetët, yjet, galaktikat gjithashtu rrotullohen rreth boshtit të tyre. Me fjalë të tjera, rrotullimi i çdo objekti material rreth boshtit të tij është pronë e tij integrale. Lind një pyetje e natyrshme: cila arsye e shkakton një rrotullim të tillë?

Nëse hipoteza për kronofushën dhe ndikimin e saj në hapësirë ​​është e saktë, atëherë mund të supozojmë se zgjerimi i hapësirës ndodh për shkak të rrotullimit të saj nën ndikimin e kronofushës. Kjo do të thotë, kronofusha në botën tonë tredimensionale zgjeron hapësirën, nga rajoni i nënhapësirës në rajonin e superhapësirës, ​​duke e rrotulluar atë sipas një varësie të përcaktuar rreptësisht.

Siç është vërejtur tashmë, në prani të masës gravitacionale, energjia e kronofushës zvogëlohet, hapësira zgjerohet më ngadalë, gjë që çon në shfaqjen e gravitetit. Ndërsa largoheni nga masa gravitacionale, energjia e kronofushës rritet, shkalla e zgjerimit të hapësirës rritet dhe ndikimi gravitacional zvogëlohet. Nëse në ndonjë zonë afër masës gravitacionale shkalla e zgjerimit të hapësirës rritet ose zvogëlohet disi, kjo do të çojë në një ndryshim në peshën e objekteve të vendosura në këtë zonë.

Ka të ngjarë që eksperimentet me masa rrotulluese të shkaktuan një ndryshim të tillë në shkallën e zgjerimit të hapësirës. Hapësira ndërvepron disi me masën rrotulluese. Me një shpejtësi mjaft të lartë rrotullimi të një objekti masiv, mund të rrisni ose ulni shpejtësinë e zgjerimit të hapësirës dhe, në përputhje me rrethanat, të ndryshoni peshën e objekteve të vendosura përgjatë boshtit të rrotullimit.

Autori bëri një përpjekje për të verifikuar eksperimentalisht supozimin e bërë. Një xhiroskop i aviacionit u mor si një masë rrotulluese. Dizajni eksperimental korrespondonte me eksperimentin e E. Podkletnov. Peshat e materialeve me dendësi të ndryshme u balancuan në bilancet analitike me një saktësi matjeje deri në 0.05 mg. Pesha e ngarkesës ishte 10 gram. Nën shkallën e peshuar kishte një xhiroskop, i cili rrotullohej me një shpejtësi mjaft të lartë. Frekuenca e rrymës së furnizimit të xhiroskopit ishte 400 Hz. U përdorën xhiroskopë të masave të ndryshme me momente të ndryshme inercie. Pesha maksimale e rotorit të xhiroskopit arriti në 1200 g. Xhiroskopët rrotulloheshin në drejtim të akrepave të orës dhe në të kundërt.

Eksperimentet afatgjata nga gjysma e dytë e marsit deri në gusht 2002 nuk dhanë rezultate pozitive. Ndonjëherë vëreheshin devijime të vogla në peshë brenda një divizioni. Ato mund t'i atribuohen gabimeve që lindin për shkak të dridhjeve ose ndikimeve të tjera të jashtme. Sidoqoftë, natyra e këtyre devijimeve ishte e paqartë. Kur xhiroskopi rrotullohej në të kundërt të akrepave të orës, vërehej një rënie në peshë dhe kur rrotullohej në drejtim të akrepave të orës, u vërejt një rritje.

Gjatë eksperimentit, pozicioni i xhiroskopit dhe drejtimi i boshtit të tij ndryshuan në kënde të ndryshme ndaj horizontit. Por edhe kjo nuk dha asnjë rezultat.

Në veprën e tij, N. Kozyrev vuri në dukje se ndryshimet në peshën e xhiroskopit mund të zbuloheshin në fund të vjeshtës dhe dimrit, madje edhe në këtë rast, leximet ndryshuan gjatë ditës. Natyrisht, kjo është për shkak të pozicionit të Tokës në raport me Diellin. N. Kozyrev kreu eksperimentet e tij në Observatorin Pulkovo, i cili ndodhet rreth 60° gjerësi veriore. Në stinën e dimrit, pozicioni i Tokës në raport me Diellin është i tillë që drejtimi i gravitetit në këtë gjerësi është pothuajse pingul me rrafshin ekliptik (7°) gjatë ditës. Ato. boshti i rrotullimit të xhiroskopit ishte praktikisht paralel me boshtin e rrafshit ekliptik. Në verë, për të marrë rezultate, eksperimenti duhej të provohej gjatë natës. Ndoshta e njëjta arsye nuk lejoi që eksperimenti i E. Podkletnov të përsëritej në laboratorë të tjerë.

Në gjerësinë gjeografike të Zhitomir (rreth 50 ° gjerësi veriore), ku eksperimentet u kryen nga autori, këndi midis drejtimit të gravitetit dhe pingul me rrafshin ekliptik është pothuajse 63 ° në verë. Ndoshta për këtë arsye, janë vërejtur vetëm devijime të vogla. Por është gjithashtu e mundur që ndikimi të ketë qenë edhe në ngarkesat balancuese. Në këtë rast, ndryshimi në peshë u shfaq për shkak të distancës së ndryshme nga ngarkesat e peshuara dhe balancuese në xhiroskop.

Mund të imagjinohet mekanizmi i mëposhtëm për ndryshimin e peshës. Rrotullimi i masave gravitacionale dhe i objekteve dhe sistemeve të tjera në Univers ndodh nën ndikimin e fushës kronike. Por rrotullimi ndodh rreth një boshti të vetëm, pozicioni i të cilit në hapësirë ​​varet nga disa faktorë që janë ende të panjohur për ne. Prandaj, në prani të objekteve të tilla rrotulluese, zgjerimi i hapësirës nën ndikimin e kronofieldit fiton një karakter të drejtuar. Kjo do të thotë, në drejtim të boshtit të rrotullimit të sistemit, zgjerimi i hapësirës do të ndodhë më shpejt se në çdo drejtim tjetër.

Hapësira mund të imagjinohet si një gaz kuantik që mbush gjithçka edhe brenda bërthamës atomike. Ekziston një ndërveprim midis hapësirës dhe objekteve materiale brenda të cilave ndodhet, i cili mund të rritet nën ndikimin e faktorëve të jashtëm, për shembull në prani të një fushe magnetike. Nëse masa rrotulluese ndodhet në rrafshin e rrotullimit të sistemit gravitacional dhe rrotullohet në të njëjtin drejtim me një shpejtësi mjaft të lartë, atëherë përgjatë boshtit të rrotullimit hapësira do të zgjerohet më shpejt për shkak të bashkëveprimit të hapësirës dhe masës rrotulluese. Kur drejtimet e gravitetit dhe zgjerimi i hapësirës përkojnë, pesha e objekteve do të ulet. Me rrotullimin e kundërt, zgjerimi i hapësirës do të ngadalësohet, gjë që do të çojë në një rritje të peshës.

Në rastet kur drejtimet e gravitetit dhe zgjerimi i hapësirës nuk përkojnë, forca që rezulton ndryshon në mënyrë të parëndësishme dhe është e vështirë të regjistrohet.

Masa rrotulluese do të ndryshojë fuqinë e fushës gravitacionale në një vend të caktuar. Në formulën për forcën e fushës gravitacionale g = (G· M) / R 2 konstante gravitacionale G dhe masa e Tokës M nuk mund të ndryshojë. Si rezultat, vlera ndryshon R– distanca nga qendra e Tokës deri tek objekti që peshohet. Për shkak të zgjerimit shtesë të hapësirës, ​​kjo vlerë rritet me Δ R. Kjo do të thotë, ngarkesa duket se ngrihet mbi sipërfaqen e Tokës me këtë sasi, gjë që çon në një ndryshim në fuqinë e fushës gravitacionale. g" = (G· M) / (R + Δ R) 2 .

Në rastin e ngadalësimit të zgjerimit të hapësirës, ​​vlera e Δ R do të zbriten nga R që do të çojë në shtim në peshë.

Eksperimentet me ndryshimet e peshës në prani të një mase rrotulluese nuk lejojnë arritjen e saktësisë së lartë të matjes. Ndoshta shpejtësia e rrotullimit të xhiroskopit nuk është e mjaftueshme për të shkaktuar një ndryshim të dukshëm në peshë, pasi zgjerimi shtesë i hapësirës nuk është shumë i rëndësishëm. Nëse eksperimente të ngjashme kryhen me orët kuantike, atëherë saktësia më e lartë e matjes mund të arrihet duke krahasuar leximet e dy orëve. Në zonën ku hapësira po zgjerohet më shpejt, tensioni i kronofieldit rritet, dhe ora do të lëvizë më shpejt dhe anasjelltas.

Burimet e informacionit:

1. Kozyrev N.A. Mbi mundësinë e hetimit eksperimental të vetive të kohës. // Koha në shkencë dhe filozofi. Praga, 1971. F. 111...132.
2. Roshchin V.V., Godin S.M. Studim eksperimental i efekteve jolineare në një sistem magnetik dinamik. , 2001.
3. Yumashev V.E.

Koncepti i vitit 1969 i stacionit, i cili supozohej të mblidhej në orbitë nga fazat e përfunduara të programit Apollo. Stacioni supozohej të rrotullohej në boshtin e tij qendror për të krijuar gravitet artificial

Pse? Sepse nëse doni të shkoni në një sistem tjetër yjor, do t'ju duhet të shpejtoni anijen tuaj për të arritur atje, dhe pastaj ta ngadalësoni atë sapo të mbërrini. Nëse nuk mund të mbroheni nga këto përshpejtime, ju pret fatkeqësi. Për shembull, për të përshpejtuar në vrullin e plotë në Star Trek, në disa përqind të shpejtësisë së dritës, duhet të përjetoni një nxitim prej 4000 g. Ky është 100 herë përshpejtimi, i cili fillon të pengojë rrjedhjen e gjakut në trup.

Nisja e anijes kozmike Columbia në 1992 tregoi se përshpejtimi ndodh për një periudhë të gjatë. Përshpejtimi i anijes do të jetë shumë herë më i lartë dhe trupi i njeriut nuk do të jetë në gjendje ta përballojë atë

Nëse nuk dëshironi të jeni pa peshë gjatë një udhëtimi të gjatë - në mënyrë që të mos i nënshtroheni konsumimit të tmerrshëm biologjik si humbja e muskujve dhe kockave - duhet të ketë një forcë të vazhdueshme në trup. Për çdo forcë tjetër kjo është mjaft e lehtë për t'u bërë. Në elektromagnetizëm, për shembull, mund të vendoset një ekuipazh në një kabinë përçuese dhe shumë fusha elektrike të jashtme thjesht do të zhdukeshin. Do të ishte e mundur të vendoseshin dy pllaka paralele brenda dhe të krijohej një fushë elektrike konstante që shtyn ngarkesat në një drejtim të caktuar.

Sikur graviteti të punonte në të njëjtën mënyrë.

Thjesht nuk ekziston diçka e tillë si një përcjellës gravitacional, as nuk është e mundur të mbroheni nga forca gravitacionale. Është e pamundur të krijohet një fushë gravitacionale uniforme në një rajon të hapësirës, ​​për shembull, midis dy pllakave. Pse? Sepse ndryshe nga forca elektrike e krijuar nga ngarkesat pozitive dhe negative, ekziston vetëm një lloj ngarkese gravitacionale, dhe ajo është energjia në masë. Forca gravitacionale gjithmonë tërheq dhe nuk ka shpëtim prej saj. Ju mund të përdorni vetëm tre lloje të nxitimit - gravitacional, linear dhe rrotullues.

Shumica dërrmuese e kuarkeve dhe leptoneve në univers përbëhen nga materia, por secila prej tyre gjithashtu ka antigrimca të përbëra nga antimateria, masat gravitacionale të të cilave nuk janë përcaktuar.

E vetmja mënyrë se si mund të krijohej graviteti artificial që do t'ju mbronte nga efektet e nxitimit të anijes suaj dhe do t'ju siguronte një shtytje të vazhdueshme "poshtë" pa nxitim, do të ishte nëse do të zhbllokoni grimcat e masës negative të gravitetit. Të gjitha grimcat dhe antigrimcat që kemi gjetur deri më tani kanë masë pozitive, por këto masa janë inerciale, që do të thotë se ato mund të gjykohen vetëm kur grimca krijohet ose përshpejtohet. Masa inerciale dhe masa gravitacionale janë të njëjta për të gjitha grimcat që njohim, por ne kurrë nuk e kemi testuar idenë tonë mbi antimateries ose kundër grimcave.

Aktualisht po kryhen eksperimente në këtë fushë. Eksperimenti ALPHA në CERN ka krijuar antihidrogjen: një formë e qëndrueshme e antimateries neutrale dhe po punon për ta izoluar atë nga të gjitha grimcat e tjera. Nëse eksperimenti është mjaft i ndjeshëm, ne do të jemi në gjendje të matim se si një antigrimcë hyn në një fushë gravitacionale. Nëse bie, si lënda e zakonshme, atëherë ka një masë gravitacionale pozitive dhe mund të përdoret për të ndërtuar një përcjellës gravitacional. Nëse bie lart në një fushë gravitacionale, ajo ndryshon gjithçka. Vetëm një rezultat, dhe graviteti artificial papritmas mund të bëhet i mundur.

Mundësia e marrjes së gravitetit artificial është tepër tërheqëse për ne, por bazohet në ekzistencën e masës gravitacionale negative. mund të jetë një masë e tillë, por ne ende nuk e kemi vërtetuar këtë

Nëse antimateria ka masë gravitacionale negative, atëherë duke krijuar një fushë të materies normale dhe një tavan të antimateries, ne mund të krijojmë një fushë graviteti artificial që do t'ju tërheqë gjithmonë poshtë. Duke krijuar një guaskë përçuese gravitacionale në formën e bykut të anijes sonë kozmike, ne do të mbronim ekuipazhin nga forcat e nxitimit ultra të shpejtë që përndryshe do të ishin vdekjeprurëse. Dhe më e mira nga të gjitha, njerëzit në hapësirë ​​nuk do të përjetonin më efektet fiziologjike negative që mundojnë astronautët sot. Por derisa të gjejmë një grimcë me masë gravitacionale negative, graviteti artificial do të merret vetëm për shkak të nxitimit.

Problemet me sistemin vestibular nuk janë pasoja e vetme e ekspozimit të zgjatur ndaj mikrogravitetit. Astronautët që kalojnë më shumë se një muaj në ISS shpesh vuajnë nga çrregullime të gjumit, funksion të ngadaltë kardiovaskular dhe fryrje.

NASA së fundmi përfundoi një eksperiment në të cilin shkencëtarët studiuan gjenomin e vëllezërve binjakë: njëri prej tyre kaloi pothuajse një vit në ISS, tjetri bëri vetëm fluturime të shkurtra dhe kaloi shumicën e kohës në Tokë. Qëndrimi afatgjatë në hapësirë ​​çoi në faktin se 7% e ADN-së së astronautit të parë ndryshoi përgjithmonë - ne po flasim për gjenet që lidhen me sistemin imunitar, formimin e kockave, urinë e oksigjenit dhe dioksidin e tepërt të karbonit në trup.

NASA krahasoi astronautët binjakë për të parë se si ndryshon trupi i njeriut në hapësirë

Në kushtet e mikrogravitetit, një person do të detyrohet të mbetet joaktiv: nuk po flasim për astronautët që qëndrojnë në ISS, por për fluturimet në hapësirë ​​të thellë. Për të zbuluar se si një regjim i tillë do të ndikonte në shëndetin e astronautëve, Agjencia Evropiane e Hapësirës (ESA) vendosi 14 vullnetarë në një shtrat të anuar në anën e kokës për 21 ditë. Eksperimenti, i cili do të testojë metodat më të fundit të luftimit të mungesës së peshës - të tilla si regjimet e përmirësuara të ushtrimeve dhe të ushqyerit - është planifikuar të kryhet së bashku nga NASA dhe Roscosmos.

Por nëse njerëzit vendosin të dërgojnë anije në Mars ose Venus, do të nevojiten zgjidhje më ekstreme - graviteti artificial.

Si mund të ekzistojë graviteti në hapësirë

Para së gjithash, ia vlen të kuptohet se graviteti ekziston kudo - në disa vende është më i dobët, në të tjerët është më i fortë. Dhe hapësira e jashtme nuk bën përjashtim.

ISS dhe satelitët janë vazhdimisht nën ndikimin e gravitetit: nëse një objekt është në orbitë, ai bie rreth Tokës, për ta thënë thjesht. Një efekt i ngjashëm ndodh nëse e hedhni një top përpara - para se të godasë tokën, ai do të fluturojë pak në drejtim të gjuajtjes. Nëse e hidhni topin më fort, ai do të fluturojë më tej. Nëse ju jeni Superman, dhe topi është një motor rakete, ai nuk do të bjerë në tokë, por do të fluturojë rreth tij dhe do të vazhdojë të rrotullohet, duke hyrë gradualisht në orbitë.

Mikrograviteti supozon se njerëzit brenda anijes nuk janë në ajër - ata bien nga anija, e cila nga ana tjetër bie rreth Tokës.

Për shkak se graviteti është forca e tërheqjes midis dy masave, ne qëndrojmë në sipërfaqen e Tokës kur ecim mbi të, në vend që të notojmë në qiell. Në këtë rast, e gjithë masa e Tokës tërheq masën e trupave tanë në qendrën e saj.

Kur anijet hyjnë në orbitë, ato notojnë lirshëm në hapësirën e jashtme. Ata janë ende subjekt i tërheqjes gravitacionale të Tokës, por anija dhe objektet ose pasagjerët në të janë subjekt i gravitetit në të njëjtën mënyrë. Pajisjet ekzistuese nuk janë aq masive për të krijuar një tërheqje të dukshme, kështu që njerëzit dhe objektet në to nuk qëndrojnë në dysheme, por "notojnë" në ajër.

Si të krijoni gravitetin artificial

Graviteti artificial si i tillë nuk ekziston; për ta krijuar atë, një person duhet të mësojë gjithçka rreth gravitetit natyror. Në fantashkencën ekziston koncepti i simulimit të gravitetit: lejon ekuipazhin e anijeve kozmike të ecin në kuvertë dhe objektet të qëndrojnë mbi të.

Në teori, ekzistojnë dy mënyra për të krijuar gravitetin e simuluar, dhe asnjëra prej tyre nuk është përdorur ende në jetën reale. E para është përdorimi i forcës centripetale për të simuluar gravitetin. Anija ose stacioni duhet të jetë një strukturë e ngjashme me rrotën e përbërë nga disa segmente që rrotullohen vazhdimisht.

Sipas këtij koncepti, përshpejtimi centripetal i pajisjes, duke i shtyrë modulet drejt qendrës, do të krijojë një pamje graviteti ose kushte të ngjashme me ato në Tokë. Ky koncept u demonstrua në filmin e Stanley Kubrick 2001: A Space Odyssey dhe Ndëryjor i Christopher Nolan.

Koncepti i një pajisjeje që krijon nxitim centripetal për të simuluar gravitetin

Autori i këtij projekti konsiderohet të jetë shkencëtari dhe inxhinieri gjerman i raketave Wernher von Braun, i cili udhëhoqi zhvillimin e raketës Saturn 5, e cila dërgoi ekuipazhin Apollo 11 dhe disa automjete të tjera të drejtuara në Hënë.

Si drejtor i Qendrës së Fluturimeve Hapësinore Marshall të NASA-s, von Braun popullarizoi idenë e shkencëtarit rus Konstantin Tsiolkovsky për krijimin e një stacioni hapësinor toroidal bazuar në një dizajn shpërndarës që të kujton një rrotë biçiklete. Nëse një rrotë rrotullohet në hapësirë, atëherë inercia dhe forca centrifugale mund të krijojnë një lloj graviteti artificial që tërheq objektet drejt perimetrit të jashtëm të rrotës. Kjo do t'i lejojë njerëzit dhe robotët të ecin në dysheme, si në Tokë, në vend që të notojnë në ajër, si në ISS.

Sidoqoftë, kjo metodë ka të meta të rëndësishme: sa më e vogël të jetë anija kozmike, aq më shpejt duhet të rrotullohet - kjo do të çojë në shfaqjen e të ashtuquajturës forcë Cornolis, në të cilën pikat e vendosura më larg nga qendra do të ndikohen më fort nga graviteti sesa ato. më afër saj. Me fjalë të tjera, graviteti do të jetë më i fortë në kokat e astronautëve sesa në këmbët e tyre, gjë që nuk do t'u pëlqejë.

Për të shmangur këtë efekt, madhësia e anijes duhet të jetë disa herë më e madhe se madhësia e një fushe futbolli - vendosja e një pajisjeje të tillë në orbitë do të jetë jashtëzakonisht e shtrenjtë, duke pasur parasysh se kostoja e një kilogrami ngarkesë gjatë nisjeve komerciale varion nga 1.5 mijë dollarë. në 3 mijë dollarë.

Një metodë tjetër e krijimit të një simulimi të gravitetit është më praktike, por edhe jashtëzakonisht e shtrenjtë - po flasim për metodën e nxitimit. Nëse anija së pari përshpejton në një segment të caktuar të shtegut, dhe më pas kthehet dhe fillon të ngadalësohet, atëherë do të lindë efekti i gravitetit artificial.

Për të zbatuar këtë metodë, do të kërkohen rezerva të mëdha karburanti - fakti është se motorët duhet të funksionojnë pothuajse vazhdimisht, me përjashtim të një pushimi të shkurtër në mes të udhëtimit - gjatë kthesës së anijes.

Shembuj të vërtetë

Pavarësisht kostos së lartë të nisjes së anijeve kozmike simuluese të gravitetit, kompanitë në mbarë botën po përpiqen të ndërtojnë anije dhe stacione të tilla.

Fondacioni Gateway, një fondacion kërkimor që planifikon të ndërtojë një stacion rrotullues në orbitën e Tokës, po përpiqet të zbatojë konceptin e Von Braun. Supozohet se kapsulat do të vendosen rreth perimetrit të timonit, të cilat mund të blihen nga kompani publike dhe private të hapësirës ajrore për kërkime. Disa kapsula do t'u shiten si vila banorëve më të pasur në botë, ndërsa të tjerat do të përdoren si hotele për turistët hapësinorë. shpalosi konceptin e një anije kozmike rrotulluese me module të fryra, Nautilus-X, e cila do të reduktonte efektet e mikrogravitetit tek shkencëtarët. në bord.

Supozohej se projekti do të kushtonte vetëm 3.7 miliardë dollarë - shumë pak për pajisje të tilla - dhe do të duheshin 64 muaj për t'u ndërtuar. Sidoqoftë, Nautilus-X kurrë nuk lëvizi përtej vizatimeve dhe propozimeve fillestare.

konkluzioni

Tani për tani, mënyra më e mundshme për të marrë një gravitet të simuluar që do të mbrojë anijen nga efektet e nxitimit dhe do të sigurojë gravitet konstant pa nevojën e përdorimit të vazhdueshëm të motorëve është zbulimi i një grimce me masë negative. Çdo grimcë dhe antigrimcë që shkencëtarët kanë zbuluar ndonjëherë ka masë pozitive. Dihet se masa negative dhe masa gravitacionale janë të barabarta me njëra-tjetrën, por deri më tani studiuesit nuk kanë mundur ta demonstrojnë këtë njohuri në praktikë.

Studiuesit në eksperimentin ALPHA në CERN kanë krijuar tashmë antihidrogjen - një formë e qëndrueshme e antimateries neutrale - dhe po punojnë për ta izoluar atë nga të gjitha grimcat e tjera me shpejtësi shumë të ulëta. Nëse shkencëtarët arrijnë ta bëjnë këtë, ka të ngjarë që në të ardhmen e afërt graviteti artificial të bëhet më real se sa është tani.

Edhe një person që nuk është i interesuar për hapësirën, të paktën një herë ka parë një film për udhëtimet në hapësirë ​​ose ka lexuar për gjëra të tilla në libra. Pothuajse në të gjitha veprat e tilla, njerëzit ecin përreth anijes, flenë normalisht dhe nuk kanë probleme me të ngrënit. Kjo do të thotë se këto anije - imagjinare - kanë gravitet artificial. Shumica e shikuesve e perceptojnë këtë si diçka krejtësisht të natyrshme, por nuk është aspak kështu.

Graviteti artificial

Ky është emri për ndryshimin (në çdo drejtim) të gravitetit që është i njohur për ne përmes përdorimit të metodave të ndryshme. Dhe kjo bëhet jo vetëm në vepra fantastiko-shkencore, por edhe në situata shumë reale tokësore, më së shpeshti për eksperimente.

Në teori, krijimi i gravitetit artificial nuk duket aq i vështirë. Për shembull, mund të rikrijohet me ndihmën e inercisë, ose më saktë, nevoja për këtë forcë nuk lindi dje - ndodhi menjëherë, sapo një person filloi të ëndërronte fluturime të gjata hapësinore. Krijimi i gravitetit artificial në hapësirë ​​do të bëjë të mundur shmangien e shumë problemeve që lindin gjatë qëndrimit të zgjatur në mungesë peshe. Muskujt e astronautëve dobësohen dhe kockat bëhen më pak të forta. Udhëtimi në kushte të tilla për muaj të tërë mund të shkaktojë atrofi të disa muskujve.

Kështu, sot krijimi i gravitetit artificial është një detyrë me rëndësi të madhe; pa këtë aftësi është thjesht e pamundur.

Materiali

Edhe ata që e njohin fizikën vetëm në nivelin e kurrikulës shkollore e kuptojnë se graviteti është një nga ligjet themelore të botës sonë: të gjithë trupat ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke përjetuar tërheqje/zmbrapsje të ndërsjellë. Sa më i madh të jetë trupi, aq më e lartë është forca e tij gravitacionale.

Toka për realitetin tonë është një objekt shumë masiv. Kjo është arsyeja pse të gjithë trupat rreth saj, pa përjashtim, tërhiqen nga ajo.

Për ne, kjo do të thotë, e cila zakonisht matet në g, e barabartë me 9.8 metra për sekondë katror. Kjo do të thotë se nëse nuk do të kishim mbështetje nën këmbë, do të binim me një shpejtësi që rritet me 9.8 metra çdo sekondë.

Kështu, vetëm falë gravitetit ne jemi në gjendje të qëndrojmë në këmbë, të biem, të hamë dhe të pimë normalisht, të kuptojmë se ku është lart dhe ku është poshtë. Nëse graviteti zhduket, ne do ta gjejmë veten në mungesë peshe.

Kozmonautët që e gjejnë veten në hapësirë ​​në një gjendje fluturimi - rënie të lirë - janë veçanërisht të njohur me këtë fenomen.

Teorikisht, shkencëtarët dinë se si të krijojnë gravitet artificial. Ka disa metoda.

Masa e madhe

Opsioni më logjik është ta bëni atë aq të madh sa të shfaqet graviteti artificial mbi të. Do të mund të ndiheni rehat në anije, pasi orientimi në hapësirë ​​nuk do të humbasë.

Fatkeqësisht, kjo metodë është joreale me zhvillimin e teknologjisë moderne. Për të ndërtuar një objekt të tillë duhen shumë burime. Përveç kësaj, ngritja e tij do të kërkonte një sasi të jashtëzakonshme energjie.

Përshpejtimi

Duket se nëse doni të arrini një g të barabartë me atë në Tokë, thjesht duhet t'i jepni anijes një formë të sheshtë (si platformë) dhe ta bëni atë të lëvizë pingul me aeroplanin me nxitimin e kërkuar. Në këtë mënyrë do të fitohet graviteti artificial dhe graviteti ideal.

Sidoqoftë, në realitet gjithçka është shumë më e ndërlikuar.

Para së gjithash, ia vlen të merret parasysh çështja e karburantit. Në mënyrë që stacioni të përshpejtohet vazhdimisht, është e nevojshme të keni një furnizim të pandërprerë me energji elektrike. Edhe nëse papritmas shfaqet një motor që nuk nxjerr lëndë, ligji i ruajtjes së energjisë do të mbetet në fuqi.

Problemi i dytë është vetë ideja e nxitimit të vazhdueshëm. Sipas njohurive tona dhe ligjeve fizike, është e pamundur të përshpejtohet pafundësisht.

Për më tepër, një automjet i tillë nuk është i përshtatshëm për misione kërkimore, pasi duhet të përshpejtojë vazhdimisht - të fluturojë. Ai nuk do të jetë në gjendje të ndalojë për të studiuar planetin, ai as nuk do të jetë në gjendje të fluturojë rreth tij ngadalë - ai duhet të përshpejtojë.

Kështu, bëhet e qartë se një gravitet i tillë artificial nuk është ende i disponueshëm për ne.

Karuseli

Të gjithë e dinë se si rrotullimi i një karuseli ndikon në trup. Prandaj, një pajisje e gravitetit artificial të bazuar në këtë parim duket të jetë më realiste.

Çdo gjë që është brenda diametrit të karuselit tenton të bjerë prej saj me një shpejtësi afërsisht të barabartë me shpejtësinë e rrotullimit. Rezulton se mbi trupat vepron një forcë e drejtuar përgjatë rrezes së objektit rrotullues. Është shumë e ngjashme me gravitetin.

Pra, kërkohet një anije me formë cilindrike. Në të njëjtën kohë, ai duhet të rrotullohet rreth boshtit të tij. Nga rruga, graviteti artificial në një anije kozmike, i krijuar sipas këtij parimi, shpesh demonstrohet në filmat fantashkencë.

Një anije në formë fuçie, që rrotullohet rreth boshtit të saj gjatësor, krijon një forcë centrifugale, drejtimi i së cilës korrespondon me rrezen e objektit. Për të llogaritur nxitimin që rezulton, duhet të ndani forcën me masën.

Në këtë formulë, rezultati i llogaritjes është nxitimi, ndryshorja e parë është shpejtësia nodale (e matur në radianë për sekondë), e dyta është rrezja.

Sipas kësaj, për të marrë g-në me të cilën jemi mësuar, është e nevojshme të kombinojmë saktë rrezen e transportit hapësinor.

Një problem i ngjashëm theksohet në filma të tillë si Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey dhe të ngjashme. Në të gjitha këto raste, graviteti artificial është afër përshpejtimit të tokës për shkak të gravitetit.

Sado e mirë të jetë ideja, është mjaft e vështirë ta zbatosh atë.

Probleme me metodën e karuselit

Problemi më i dukshëm është theksuar në Odisenë Hapësinore. Rrezja e "bartësit hapësinor" është rreth 8 metra. Për të marrë një nxitim prej 9.8, rrotullimi duhet të ndodhë me një shpejtësi prej afërsisht 10.5 rrotullime çdo minutë.

Në këto vlera shfaqet "efekti Coriolis", i cili konsiston në faktin se forca të ndryshme veprojnë në distanca të ndryshme nga dyshemeja. Kjo varet drejtpërdrejt nga shpejtësia këndore.

Rezulton se graviteti artificial do të krijohet në hapësirë, por rrotullimi i trupit shumë shpejt do të çojë në probleme me veshin e brendshëm. Kjo, nga ana tjetër, shkakton çrregullime të ekuilibrit, probleme me aparatin vestibular dhe vështirësi të tjera - të ngjashme.

Shfaqja e kësaj pengese sugjeron se një model i tillë është jashtëzakonisht i pasuksesshëm.

Mund të përpiqeni të shkoni nga e kundërta, siç bënë në romanin "The Ring World". Këtu anija është bërë në formën e një unaze, rrezja e së cilës është afër rrezes së orbitës sonë (rreth 150 milion km). Në këtë madhësi, shpejtësia e tij e rrotullimit është e mjaftueshme për të injoruar efektin Coriolis.

Ju mund të supozoni se problemi është zgjidhur, por nuk është aspak kështu. Fakti është se një rrotullim i plotë i kësaj strukture rreth boshtit të saj zgjat 9 ditë. Kjo sugjeron që ngarkesat do të jenë shumë të mëdha. Që struktura t'i rezistojë duhet një material shumë i fortë, të cilin sot nuk e kemi në dispozicion. Përveç kësaj, problemi është sasia e materialit dhe vetë procesi i ndërtimit.

Në lojërat me tema të ngjashme, si në filmin "Babylon 5", këto probleme zgjidhen disi: shpejtësia e rrotullimit është mjaft e mjaftueshme, efekti Coriolis nuk është i rëndësishëm, hipotetikisht është e mundur të krijohet një anije e tillë.

Sidoqoftë, edhe botë të tilla kanë një pengesë. Emri i tij është momenti këndor.

Anija, duke u rrotulluar rreth boshtit të saj, kthehet në një xhiroskop të madh. Siç e dini, është jashtëzakonisht e vështirë të detyrosh një xhiroskop të devijojë nga boshti i tij për faktin se është e rëndësishme që sasia e tij të mos largohet nga sistemi. Kjo do të thotë se do të jetë shumë e vështirë t'i jepet drejtim këtij objekti. Megjithatë, ky problem mund të zgjidhet.

Zgjidhje

Graviteti artificial në stacionin hapësinor bëhet i disponueshëm kur cilindri O'Neill vjen në shpëtim. Për të krijuar këtë dizajn, nevojiten anije cilindrike identike, të cilat janë të lidhura përgjatë boshtit. Ata duhet të rrotullohen në drejtime të ndryshme. Rezultati i një montimi të tillë është momenti këndor zero, kështu që nuk duhet të ketë vështirësi për t'i dhënë anijes drejtimin e kërkuar.

Nëse është e mundur të bëhet një anije me një rreze prej rreth 500 metrash, atëherë ajo do të funksionojë saktësisht siç duhet. Në të njëjtën kohë, graviteti artificial në hapësirë ​​do të jetë mjaft i rehatshëm dhe i përshtatshëm për fluturime të gjata në anije ose stacione kërkimore.

Inxhinierët e Hapësirës

Krijuesit e lojës dinë të krijojnë gravitet artificial. Sidoqoftë, në këtë botë fantazi, graviteti nuk është tërheqja e ndërsjellë e trupave, por një forcë lineare e krijuar për të përshpejtuar objektet në një drejtim të caktuar. Tërheqja këtu nuk është absolute; ajo ndryshon kur burimi ridrejtohet.

Graviteti artificial në stacionin hapësinor krijohet duke përdorur një gjenerator të veçantë. Është i njëtrajtshëm dhe i barabartë në intervalin e gjeneratorit. Pra, në botën reale, nëse do të futeshe nën një anije me një gjenerator të instaluar, do të tërhiqesh drejt bykut. Sidoqoftë, në lojë heroi do të bjerë derisa të largohet nga perimetri i pajisjes.

Sot, graviteti artificial në hapësirë ​​i krijuar nga një pajisje e tillë është i paarritshëm për njerëzimin. Sidoqoftë, edhe zhvilluesit me flokë gri nuk ndalojnë së ëndërruari për të.

Gjenerator sferik

Ky është një opsion më realist i pajisjes. Kur instalohet, graviteti drejtohet drejt gjeneratorit. Kjo bën të mundur krijimin e një stacioni, graviteti i të cilit do të jetë i barabartë me atë planetar.

Centrifuga

Sot, graviteti artificial në Tokë gjendet në pajisje të ndryshme. Ato bazohen, në pjesën më të madhe, në inerci, pasi kjo forcë ndihet nga ne në një mënyrë të ngjashme me ndikimin gravitacional - trupi nuk e dallon se cili shkak shkakton nxitimin. Si shembull: një person që ngjitet në ashensor përjeton ndikimin e inercisë. Nëpërmjet syve të një fizikani: ngritja e ashensorit i shton përshpejtimin e kabinës përshpejtimit të rënies së lirë. Kur kabina kthehet në lëvizjen e matur, "fitimi" në peshë zhduket, duke i kthyer ndjesitë e zakonshme.

Shkencëtarët kanë qenë prej kohësh të interesuar për gravitetin artificial. Një centrifugë përdoret më shpesh për këto qëllime. Kjo metodë është e përshtatshme jo vetëm për anijet kozmike, por edhe për stacionet tokësore ku është e nevojshme të studiohen efektet e gravitetit në trupin e njeriut.

Studioni në Tokë, aplikoni në...

Megjithëse studimi i gravitetit filloi në hapësirë, ai është një shkencë shumë tokësore. Edhe sot, përparimet në këtë fushë kanë gjetur aplikimin e tyre, për shembull, në mjekësi. Duke ditur nëse është e mundur të krijohet graviteti artificial në një planet, ai mund të përdoret për të trajtuar problemet me sistemin musculoskeletal ose sistemin nervor. Për më tepër, studimi i kësaj force kryhet kryesisht në Tokë. Kjo bën të mundur që astronautët të kryejnë eksperimente duke qëndruar nën vëmendjen e ngushtë të mjekëve. Graviteti artificial në hapësirë ​​është një çështje tjetër; nuk ka njerëz që mund të ndihmojnë astronautët në rast të një situate të paparashikuar.

Duke pasur parasysh mungesën e plotë të peshës, nuk mund të merret parasysh një satelit i vendosur në orbitën e ulët të Tokës. Këto objekte, megjithëse në një masë të vogël, ndikohen nga graviteti. Forca e gravitetit e krijuar në raste të tilla quhet mikrogravitet. Graviteti i vërtetë përjetohet vetëm në një automjet që fluturon me një shpejtësi konstante në hapësirën e jashtme. Megjithatë, trupi i njeriut nuk e ndjen këtë ndryshim.

Ju mund të përjetoni mungesë peshe gjatë një kërcimi të gjatë (para se të hapet tenda) ose gjatë një zbritjeje parabolike të avionit. Eksperimente të tilla kryhen shpesh në SHBA, por në një aeroplan kjo ndjesi zgjat vetëm 40 sekonda - kjo është shumë e shkurtër për një studim të plotë.

Në BRSS, në vitin 1973, ata e dinin nëse ishte e mundur të krijohej graviteti artificial. Dhe ata jo vetëm e krijuan atë, por edhe e ndryshuan në një farë mënyre. Një shembull i mrekullueshëm i një reduktimi artificial të gravitetit është zhytja e thatë, zhytja. Për të arritur efektin e dëshiruar, duhet të vendosni një film të trashë në sipërfaqen e ujit. Personi vendoset mbi të. Nën peshën e trupit, trupi zhytet nën ujë, duke lënë vetëm kokën në majë. Ky model demonstron mjedisin pa mbështetje, me gravitet të ulët që karakterizon oqeanin.

Nuk ka nevojë të shkoni në hapësirë ​​për të përjetuar forcën e kundërt të mungesës së peshës - hipergravitetin. Kur një anije kozmike ngrihet dhe ulet në një centrifugë, mbingarkesa jo vetëm që mund të ndihet, por edhe të studiohet.

Trajtimi i gravitetit

Fizika gravitacionale gjithashtu studion efektet e mungesës së peshës në trupin e njeriut, duke u përpjekur të minimizojë pasojat. Sidoqoftë, një numër i madh i arritjeve të kësaj shkence mund të jenë gjithashtu të dobishme për banorët e zakonshëm të planetit.

Mjekët vendosin shpresa të mëdha në hulumtimin e sjelljes së enzimave të muskujve në miopati. Kjo është një sëmundje serioze që çon në vdekje të hershme.

Gjatë ushtrimeve fizike aktive, një vëllim i madh i enzimës kreatinë fosfokinazë hyn në gjakun e një personi të shëndetshëm. Arsyeja e këtij fenomeni është e paqartë; ndoshta ngarkesa vepron në membranën qelizore në atë mënyrë që ajo të bëhet "vrima". Pacientët me miopati marrin të njëjtin efekt pa ushtrime. Vëzhgimet e astronautëve tregojnë se në mungesë të peshës rrjedha e enzimës aktive në gjak zvogëlohet ndjeshëm. Ky zbulim sugjeron që përdorimi i zhytjes do të zvogëlojë ndikimin negativ të faktorëve që çojnë në miopati. Aktualisht po kryhen eksperimente mbi kafshët.

Trajtimi i disa sëmundjeve tashmë kryhet duke përdorur të dhënat e marra nga studimi i gravitetit, duke përfshirë gravitetin artificial. Për shembull, trajtimi i paralizës cerebrale, goditjeve në tru dhe Parkinsonit kryhet nëpërmjet përdorimit të kostumeve të stresit. Kërkimet për efektet pozitive të mbështetjes, këpucëve pneumatike, pothuajse kanë përfunduar.

A do të fluturojmë për në Mars?

Arritjet e fundit të astronautëve japin shpresë për realitetin e projektit. Ekziston një përvojë në ofrimin e mbështetjes mjekësore për një person gjatë një qëndrimi të gjatë larg Tokës. Fluturimet kërkimore në Hënë, forca gravitacionale e së cilës është 6 herë më e vogël se e jona, kanë sjellë gjithashtu shumë përfitime. Tani astronautët dhe shkencëtarët po i vendosin vetes një qëllim të ri - Marsin.

Para se të vini në radhë për një biletë për në Planetin e Kuq, duhet të dini se çfarë e pret trupin tashmë në fazën e parë të punës - gjatë rrugës. Mesatarisht, rruga për në planetin e shkretëtirës do të zgjasë një vit e gjysmë - rreth 500 ditë. Gjatë rrugës do t'ju duhet të mbështeteni vetëm në forcat tuaja; thjesht nuk ka ku të prisni ndihmë.

Shumë faktorë do të dëmtojnë forcën tuaj: stresi, rrezatimi, mungesa e një fushe magnetike. Testi më i rëndësishëm për trupin është ndryshimi i gravitetit. Gjatë udhëtimit, një person do të "njohet" me disa nivele të gravitetit. Para së gjithash, këto janë mbingarkesa gjatë ngritjes. Pastaj - pa peshë gjatë fluturimit. Pas kësaj - hipograviteti në destinacion, pasi graviteti në Mars është më pak se 40% e gravitetit të Tokës.

Si i përballoni efektet negative të mungesës së peshës në një fluturim të gjatë? Shpresohet se zhvillimet në fushën e gravitetit artificial do të ndihmojnë në zgjidhjen e kësaj çështjeje në të ardhmen e afërt. Eksperimentet mbi minjtë që udhëtojnë në Cosmos 936 tregojnë se kjo teknikë nuk i zgjidh të gjitha problemet.

Përvoja e OS ka treguar se përdorimi i komplekseve stërvitore që mund të përcaktojnë ngarkesën e kërkuar për secilin astronaut individualisht mund të sjellë përfitime shumë më të mëdha për trupin.

Tani për tani, besohet se jo vetëm studiuesit do të fluturojnë në Mars, por edhe turistët që duan të krijojnë një koloni në Planetin e Kuq. Për ta, të paktën për herë të parë, ndjesitë e të qenit në mungesë peshe do të tejkalojnë të gjitha argumentet e mjekëve për rreziqet e qëndrimit të zgjatur në kushte të tilla. Megjithatë, brenda disa javësh ata gjithashtu do të kenë nevojë për ndihmë, prandaj është kaq e rëndësishme që të mund të gjejmë një mënyrë për të krijuar gravitet artificial në anijen kozmike.

Rezultatet

Çfarë përfundimesh mund të nxirren për krijimin e gravitetit artificial në hapësirë?

Ndër të gjitha opsionet që po shqyrtohen aktualisht, struktura rrotulluese duket më realiste. Sidoqoftë, me kuptimin aktual të ligjeve fizike, kjo është e pamundur, pasi anija nuk është një cilindër i zbrazët. Brenda ka mbivendosje që ndërhyjnë në zbatimin e ideve.

Për më tepër, rrezja e anijes duhet të jetë aq e madhe sa efekti Coriolis të mos ketë një efekt të rëndësishëm.

Për të kontrolluar diçka të tillë, ju nevojitet cilindri O'Neill i përmendur më sipër, i cili do t'ju japë mundësinë për të kontrolluar anijen. Në këtë rast, rriten shanset për të përdorur një dizajn të tillë për fluturimet ndërplanetare duke i siguruar ekuipazhit një nivel të rehatshëm graviteti.

Përpara se njerëzimi të arrijë të realizojë ëndrrat e tij, unë do të doja të shihja pak më shumë realizëm dhe akoma më shumë njohuri për ligjet e fizikës në veprat fantastiko-shkencore.