Kunstig gravitasjon er, og hvordan du oppretter

Selv folk som ikke er interessert i verdensrommet, noen gang sett en film om romfart eller lese om slike ting i bøker. Nesten alle disse menneskene gå til verk av skipet, normal søvn, ikke har problemer med å spise. Dette betyr at disse - fiktive - Skipet har kunstig tyngdekraft. Mesteparten av publikum oppfatter det som noe helt naturlig, og faktisk dette er ikke sant.

kunstig tyngdekraft

Så vi kaller en endring (i begge retninger) kjent for oss tyngdekraften ved å bruke ulike metoder. Og dette gjøres ikke bare i skjønnlitterære verk, men i svært reell jordiske situasjoner, som oftest, for eksperimentene.

I teorien betyr etableringen av kunstig gravitasjon ser ikke så vanskelig. For eksempel kan du gjenskape den ved hjelp av treghet, mer presist, sentrifugalkraften. Behovet for denne kraften ikke oppstår i går - det skjedde så snart folk begynte å drømme om en langsiktig romferder. Opprettelse av kunstig tyngdekraft i verdensrommet vil gjøre det mulig å unngå mange av de problemer som oppstår ved lang tid i vektløshet. Astronautene vokse svake muskler, blir mindre sterke bein. Reiser i disse vilkår måneder, kan du få noen muskelatrofi.

Dermed dag opprettelsen av kunstig tyngdekraft - en oppgave av overordnet betydning, romfart uten denne prestasjon er umulig.

materiell

Selv de som bare kjenner fysikken pensum nivå, forstår at tyngdekraften - en av de grunnleggende lovene i vår verden: alle kroppen kommuniserer med hverandre, opplever en gjensidig tiltrekning / frastøting. Jo større kroppen, jo større tiltrekningskraft.

Tomter og vår virkelighet - en svært massiv objekt. Det er derfor hver enkelt kroppen rundt det tiltrukket.

For oss betyr dette tyngdens akselerasjon, som vanligvis måles i g, tilsvarende 9,8 m pr sekund. Dette betyr at hvis føttene vi ikke har støtte, ville vi ha falt med en hastighet øker hver andre til 9,8 meter.

Dermed bare av tyngdekraften, er vi i stand til å stå, falle, spise og drikke normalt, for å forstå hvor toppen, der bunnen. Hvis attraksjonen vil forsvinne - vi vil være i null gravitasjon.

Spesielt kjent med dette fenomenet astronauter finne seg i en plass i en tilstand av flytende - fritt fall.

Teoretisk forskerne vet hvordan å skape kunstig tyngdekraft. Det finnes flere teknikker.

Den store massen

Den mest logiske alternativet - å gjøre romfartøyet så stort at det oppsto kunstig gravitasjon. På skipet, kan du føle deg komfortabel, fordi ingen orientering i rommet vil gå tapt.

Dessverre er denne metoden ikke realistisk på det nåværende utviklingen av teknologi. Å bygge et slikt anlegg krever for mye ressurser. I tillegg er en utrolig mengde energi som kreves for utvinning sin.

akselerasjon

Det synes som om du ønsker å nå g, lik jorden, vi trenger bare å gi skipet en flat (platformoobraznuyu) form og få den til å bevege seg vinkelrett på planet med ønsket akselerasjon. På denne måten blir kunstig gravitasjon, og - et ideal.

Men realiteten er mye mer komplisert.

Først og fremst er det verdt å vurdere drivstoff problemet. Til stasjonen er stadig akselererende, må du ha uavbrutt strømforsyning. Selv om motoren plutselig dukker opp, ikke kast i saken, loven om bevaring av energi er i kraft.

Det andre problemet er ideen med konstant akselerasjon. Ifølge vår kunnskap og fysikkens lover, kan du ikke akselerere ubestemt tid.

I tillegg er denne transporten ikke egnet for forskning misjon, siden det må hele tiden bli fremskyndet - å fly. Han kan ikke stoppe å utforske planeten, han selv sakte fly rundt det ikke kan - er det nødvendig å akselerere.

Dermed blir det klart at denne kunstige tyngdekraften er ennå ikke tilgjengelig for oss.

karusell

Alle vet hvordan karusellen rotasjon påvirker kroppen. Derfor synes kunstig tyngdekraft anordningen ifølge dette prinsippet til å være det mest realistiske.

Alt som er i karuselldiameteren, har den en tendens til å falle ut av det med en hastighet som er tilnærmet lik rotasjonshastighet. Det viser seg at i kroppen en kraft som er rettet langs en radius av en roterende gjenstand. Dette er svært lik tyngdekraften.

Så, tar det et skip, som har en sylindrisk form. I dette tilfellet bør det dreie seg rundt sin akse. Forresten, er det kunstig gravitasjon på et romskip, utformet i henhold til dette prinsippet demonstrert ofte nok i science fiction-filmer.

Den tønneformet skip, som dreier seg om en langsgående akse, en sentrifugalkraft, hvis retning svarer til radien til objektet. For å beregne den resulterende akselerasjon er nødvendig for å fordele kraften på bakken.

Kjenne fysikk mennesker synes dette er ikke vanskelig: a = ω²R.

I denne formelen er beregningsresultatet - akselerasjon, den første variable hastighet - node (målt i radianer pr sekund), den andre - radius.

Ifølge denne, for vi er vant til g, må du riktig kombinere vinkelhastigheten og radius av plassen transport.

Dette problemet er opplyst i filmer som "Intersol" "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" og lignende. I alle disse tilfeller er den kunstig tyngdekraft nærmere jordens gravitasjonsakselerasjon.

Uansett hvor god idé, er det ganske vanskelig å gjennomføre.

metoden av problemet med "karusell"

Den mest åpenbare problemet er markert i "A Space Odyssey". Radius "space bærer" er omtrent 8 meter. For å få akselerasjon i 9.8, bør rotasjonen skjer med en hastighet på ca. 10,5 hvert minutt av omsetningen.

Når disse verdiene manifest "Coriolis-effekten", som er det i forskjellig avstand fra gulvet effekten av forskjellig styrke. Det avhenger av vinkelhastighet.

Det viser seg at kunstig tyngdekraft i verdensrommet er opprettet, men også rask rotasjon av kroppen vil føre til problemer med det indre øret. Dette i sin tur fører til en ubalanse, problemer med vestibulære systemet og andre - lignende - utfordringer.

Fremveksten av denne barrieren indikerer at denne modellen er meget uheldig.

Du kan prøve å gå på baksiden, slik vi gjorde i romanen "World-Ring". Her skipet er i form av en ring hvis radius tilnærmet lik radius av vår bane (ca 150 millioner kilometer). På denne størrelsen, rotasjonshastigheten er tilstrekkelig til å ignorere den Coriolis-effekten.

Vi kan anta at problemet er løst, men det er ikke slik. Det faktum at den totale omsetning av strukturen rundt sin akse tar 9 dager. Dette tyder på at belastningen er for høy. For å designe sine vedvarende, krever det en svært sterkt materiale, som i dag er ikke tilgjengelige. Videre, problemet er mengden av materiale og direkte til byggeprosessen.

I spill av lignende fag, som i filmen "Babylon 5", disse problemene er noe løst: det er tilstrekkelig rotasjonshastighet, er Coriolis-effekten ikke signifikant, hypotetisk mulig å lage et slikt skip.

Men selv disse verdener har en ulempe. Hans navn - momentum.

Skipet, roterende rundt sin akse, er forvandlet til et stort gyroskop. Som du vet, gjør gyro off-aksen er ekstremt vanskelig på grunn av spinn. Det er viktig at mengden ikke forlate systemet. Dette betyr at angi retningen av gjenstanden vil være svært vanskelig. Imidlertid kan et slikt problem løses.

adressering

Kunstig gravitasjon på romstasjonen blir tilgjengelig når støtten kommer "O'Neill Cylinder." For å opprette denne konstruksjonen krever identiske sylindriske beholdere som kobles langs aksen. De må roteres i forskjellige retninger. Resultatet av denne sammenstillingen er det null dreieimpuls, så bør det ikke være problemer med å gi skipet den nødvendige retning.

Hvis mulig, gjøre skipet en radius på ca 500 meter, så vil det fungere akkurat som det skal. I dette tilfellet kunstig tyngdekraft i verdensrommet er ganske komfortabel og egnet for lange flyreiser i skip eller forskningsstasjoner.

Space Ingeniører

Hvordan skape kunstig tyngdekraft, er det kjent til skaperne av spillet. Men i denne fantasiverden av tyngdekraften - det er ikke en gjensidig tiltrekning av organer, men den lineære kraft, designet for å øke hastigheten på elementene i en gitt retning. Attraksjonen her er ikke absolutt, den endres når omdirigere kilde.

Kunstig tyngdekraft på plass stasjonen er opprettet ved hjelp av en spesiell generator. Det er ensartet og i co-roterende generator dekning. Så, i den virkelige verden, fanget i kjøretøyet som en generator, vil du bli tiltrukket av kroppen. Imidlertid vil helten i spillet faller så lenge handlingen ikke la enheten omkretsen.

Til dags dato, er det kunstig tyngdekraft på plass, skapte en slik innretning ikke er tilgjengelig for menneskeheten. Men selv de grå håret utviklerne ikke slutte å drømme om det.

sfærisk generator

Dette er en mer realistisk versjon av utstyret. Ved installasjon av en tyngde retning av generatoren. Dette gjør det mulig å opprette en stasjon, alvoret av disse vil være lik den planetariske.

sentrifuge

I dag kunstig tyngdekraft på jorden er funnet i en rekke enheter. de er basert, for det meste, på treghet, siden denne kraften føles av oss lik gravitasjonseffekten - kroppen skiller ikke mellom hva som er årsaken til akselerasjon. Som et eksempel: en mann stiger i heisen, føler virkningene av treghet. Fysikere: heis opphav legger til akselerasjon av fritt fall akselerasjon av førerhuset. Når du kommer tilbake til cockpit målt bevegelse "gevinst" vekten forsvinner, returnerer vanlig forstand.

Forskere har lenge vært interessert i kunstig gravitasjon. Sentrifugen er oftest brukt til disse formålene. Denne metoden egner seg ikke bare for romfartøy, men også for bakkestasjoner som krever for å studere effekten av tyngdekraften på det menneskelige legeme.

Utforske verden, som brukes i ...

Selv om studien gravitasjons startet fra verdensrommet, er det svært geofag. Selv i dag er oppnådd på dette feltet har blitt brukt, for eksempel i medisin. Å vite om det er mulig å skape kunstig tyngdekraft på planeten, kan du bruke den til å behandle problemer med bevegelse eller i nervesystemet. Videre studier av de kreftene som er involvert i første omgang på jorden. Dette gjør at astronautene å utføre eksperimenter mens resterende i fokus for leger. En annen ting er den kunstige tyngdekraft i verdensrommet, er det ingen folk i stand til å hjelpe astronauter i tilfelle en nødsituasjon.

Med tanke på den fullstendige vektløshet, er det umulig å ta hensyn til en satellitt i bane rundt jorda. Disse objektene, om enn i liten grad påvirke tyngdekraften. Tyngdekraften, i slike tilfeller, kalt mikrogravitasjon. Ekte tyngdekraften testes bare i maskinen, flyr i en konstant hastighet i det ytre rom. Men den menneskelige kroppen ikke føle forskjellen.

Opplev vektløshet kan være en langvarig hopp (før kalesjen vil åpne) eller under en parabol nedgang fly. Slike eksperimenter er ofte satt i USA, men på et fly den følelsen varer bare 40 sekunder - det er for lite for en full etterforskning.

I Sovjetunionen i 1973 for å vite om det er mulig å skape kunstig tyngdekraft. Og ikke bare laget den, men også på noen måte endret. Et slående eksempel på kunstig reduksjon av gravitasjon - tørr dypping, nedsenking. For å oppnå den ønskede effekt som kreves for å sette en tett film på overflaten av vannet. Man er plassert på toppen av det. Under vekten av legemet legemet blir neddykket i vann, gjenstår bare hodet på toppen. Denne modellen demonstrerer ustøttet med lavt tyngdepunkt, noe som er karakteristisk for havet.

Det er ikke nødvendig å gå ut i rommet for å føle effekten av vektløshet motsatte krefter - hypergravity. Under takeoff og landing av romfartøy, kan sentrifuge overbelastning ikke bare føle, men også å utforske.

behandling av tyngdekraften

Gravitasjons fysikk studier inkludert effekten av vektløshet på kroppen i et forsøk på å minimere konsekvensene. Men det er et stort antall prestasjoner i denne vitenskapen kan være nyttige og vanlige innbyggere av planeten.

Store forventninger leger konferere på studiet av oppførselen til muskelenzymer i myopati. Det er en alvorlig sykdom som fører til tidlig død.

Når aktive fysisk aktivitet i blodet hos en frisk person mottar en stor mengde enzym kreatinofosfokinazy. Grunnen til dette fenomenet er ikke klart, det er mulig, lasten virker på cellemembranen på en slik måte at det "Leaky". Pasienter med myopati få samme effekt uten belastningene. Observasjoner for astronauter viser at i null gravitasjon levering av aktivt enzym i blod er betydelig redusert. Dette funnet tyder på at bruk av nedsenking vil redusere den negative virkningen av faktorer som fører til myopati. Foreløpig utført eksperimenter på dyr.

Behandling av visse sykdommer i dag utført ved anvendelse oppnådd i studiet av gravitasjonsdata, herunder kunstig. For eksempel, ubehandlet cerebral parese, slag, Parkinsons passer gjennom anvendelse av lasten. Nesten fullført studiet av de positive effektene av støtten - pneumatisk sko.

Fly på Mars?

Nylige fremskritt astronauter gi håp til virkeligheten av prosjektet. Den har erfaring i medisinsk støtte person med et langt opphold vekk fra Jorden. Brakt mange fordeler og forskning oppdrag til månen, tyngdekraften som er 6 ganger mindre enn vår egen. Nå astronauter og forskere har satt seg et nytt mål - til Mars.

Før du våkner, bør du være klar over alle for en billett til den røde planeten, forventer han kroppen på den første fasen av arbeidet - på veien. I gjennomsnitt vil veien til ørkenplaneten ta halvparten av året - ca 500 dager. Stol på veien har bare sin egen makt, bare vente på hjelp fra hvor som helst.

Undergrave kreftene vil være mange faktorer: Stress, stråling, fravær av et magnetisk felt. Den viktigste testen for organismen - endre tyngdekraften. Reiser folk "bli kjent" med flere nivåer av tyngdekraften. Primært denne overbelastning takeoff. Deretter - vektløshet under flyturen. Deretter -. Hypogravity på bestemmelsesstedet, det vil si å tyngdekraft på Mars minst 40% av jorden ..

Hvordan å takle de negative effektene av vektløshet i en lang flytur? Det er å håpe at utviklingen innen kunstig gravitasjon vil bidra til å løse dette problemet i nær fremtid. Forsøk på rotter, som reiser med "Cosmos-936" viser at denne metoden ikke løser alle problemer.

OS Erfaring har vist at det er mye mer nyttig for organismen er i stand til å bringe bruken av simulatorer, i stand til å bestemme den nødvendige belastningen for den enkelte astronaut.

Selv om det antas at Mars flyr ikke bare forskere, men også for turister som ønsker å etablere en koloni på den røde planeten. For dem, i hvert fall i utgangspunktet, følelsen av å være i vektløs oppveier grunnene leger om farene ved langvarig opphold i disse forholdene. Men etter et par uker, og trenger hjelp til dem hvorfor det er så viktig å være i stand til å finne en måte å bygge på et romskip kunstig gravitasjon.

resultater

Hvilke konklusjoner kan gjøres om skapelsen av kunstig tyngdekraft i verdensrommet?

Blant alle vurderes alternativer for tiden roterende design ser mer realistisk. Men under den nåværende forståelsen av fysiske lover er det umulig, fordi skipet - dette er ikke en hul sylinder. Inne det er det overlapp hindrer implementering av ideer.

I tillegg skipet radius må være stor nok til at Coriolis-effekten er ingen signifikant effekt.

For å administrere noe sånt, tar det sylinderen O'Neill nevnt ovenfor, som vil gjøre det mulig å styre skipet. I dette tilfellet, er sjansene øker for bruk av en slik struktur for interplanetariske oppdrag som sikrer teamet et behagelig nivå av tyngdekraften.

Før menneskeheten vil være i stand til å oversette sine drømmer til virkelighet, ønsker vi å se i verk av fiksjon litt mer realistisk og mer kunnskap om fysikkens lover.