La gravetat artificial és i com crear

Fins i tot les persones que no estan interessats en l'espai, vist alguna vegada una pel·lícula sobre els viatges espacials o llegir sobre aquestes coses en els llibres. Gairebé totes aquestes persones van a les obres de la nau, el son normal, no tenen problemes per menjar. Això vol dir que aquests - fictícia - El vaixell té una gravetat artificial. La majoria del públic ho percep com una cosa molt natural, i de fet això no és cert.

gravetat artificial

Així es diu un canvi (en qualsevol direcció) que ens és familiar la gravetat mitjançant l'aplicació de diferents mètodes. I això es fa no només en les obres de ficció, però en les situacions terrenals molt reals, més sovint, per als experiments.

En teoria, la creació de gravetat artificial no sembla tan difícil. Per exemple, pot tornar a crear utilitzant la inèrcia, més precisament, la força centrífuga. La necessitat d'aquest poder no va sorgir ahir - va ocórrer tan aviat com la gent va començar a somiar amb una vols espacials de llarga durada. Creació de gravetat artificial a l'espai farà que sigui possible evitar molts dels problemes que sorgeixen de la quantitat de temps en condicions d'ingravidesa. Els astronautes creixen els músculs febles, els ossos es tornen menys fort. El viatjar en aquestes condicions mesos, es pot aconseguir una certa atròfia del múscul.

Per tant, avui la creació de gravetat artificial - una tasca de summa importància, l'exploració de l'espai sense aquesta gesta és impossible.

material bèl·lic

Fins i tot aquells que només coneixen el pla d'estudis de nivell de la física, entendre que la gravetat - una de les lleis fonamentals del nostre món: tot el cos interactuen entre si, experimentant una atracció mútua / repulsió. Com més gran sigui el cos, més gran és el seu poder d'atracció.

Terrenys a la nostra realitat - un objecte molt massiu. És per això que cada cos individual al voltant d'ella va atreure.

Per a nosaltres això significa l'acceleració de la gravetat, que en general es mesura en g, igual a 9,8 metres per segon quadrat. Això vol dir que si sota els peus que no tenen el suport, hauríem caigut a un ritme cada vegada més gran cada segon a 9,8 metres.

Per tant, només per la gravetat, som capaços de suportar, caiguda, menjar i beure normalment, per entendre que la part superior, on la part inferior. Si l'atracció desapareixerà - estarem en gravetat zero.

Particularment familiaritzats amb aquest fenomen astronautes es troben en un espai en un estat de flotació - caiguda lliure.

En teoria, els científics saben com crear gravetat artificial. Hi ha diverses tècniques.

La gran massa

L'opció més lògica - per fer que la nau espacial tan gran que va sorgir la gravetat artificial. Al vaixell, es pot sentir còmode, perquè es perdrà cap orientació en l'espai.

Malauradament, aquest mètode no és realista en el desenvolupament actual de la tecnologia. Per construir una instal·lació d'aquest tipus requereix massa recursos. A més, una increïble quantitat d'energia necessària per a la seva recuperació.

acceleració

Semblaria que si es vol arribar g, igual a la terra, només hem de donar a la nau una forma plana (platformoobraznuyu) i aconseguir que es mogui perpendicular al pla amb l'acceleració desitjada. D'aquesta manera, s'obté la gravetat artificial, i - un ideal.

No obstant això, la realitat és molt més complicada.

Primer de tot val la pena considerar el tema de combustible. Per l'estació està constantment accelerant, ha de tenir la font d'alimentació ininterrompuda. Fins i tot si apareix de cop i volta el motor, no es desfaci de la matèria, la llei de conservació de l'energia es manté en vigor.

El segon problema és la idea d'acceleració constant. D'acord amb el nostre coneixement i les lleis de la física, no es pot accelerar de forma indefinida.

A més, aquest transport no és adequat per a la missió d'investigació, ja que constantment s'ha d'accelerar - volar. No pot deixar d'explorar el planeta, fins i tot lentament volar al voltant d'ella no es pot - és necessari accelerar.

Per tant, queda clar que aquesta gravetat artificial encara no està disponible per a nosaltres.

carrusel

Tothom sap com la rotació del carrusel afecta el cos. Per tant, el dispositiu de la gravetat artificial d'acord amb aquest principi sembla ser el més realista.

Tot el que és de diàmetre carrusel, que tendeix a caure fora d'ell a una velocitat aproximadament igual a la velocitat de rotació. Resulta que en el cos una força dirigida al llarg del radi d'un objecte giratori. Això és molt similar a la gravetat.

Per tant, es necessita un vaixell, que té una forma cilíndrica. En aquest cas, s'ha de girar al voltant del seu eix. Per cert, la gravetat artificial en una nau espacial, dissenyat d'acord amb aquest principi es demostra amb força freqüència en les pel·lícules de ciència ficció.

La nau en forma de barril, que gira al voltant d'un eix longitudinal, una força centrífuga, la direcció de la qual correspon al radi de l'objecte. Per al càlcul de l'acceleració resultant es requereix per dividir la força a terra.

Conèixer a la gent a trobar la física això no és difícil: a = ω²R.

En aquesta fórmula, el resultat del càlcul - acceleració, la primera variable - node velocitat (mesura en radians per segon), el segon - el radi.

D'acord amb això, per als que estem acostumats g, ha de combinar correctament la velocitat angular i el radi del transport espacial.

Aquest problema s'il·lumina en pel·lícules com "Intersol" "Babylon 5", "2001: Odissea de l'espai" i similars. En tots aquests casos, la gravetat artificial més a prop de l'acceleració gravitacional de la Terra.

No importa què tan bona la idea, és bastant difícil d'implementar.

el mètode del problema del "carrusel"

El problema més obvi es destaca en "Odissea a l'espai". "Vehicle espacial" ràdio és d'uns 8 metres. Per tal d'obtenir l'acceleració en 9,8, la rotació ha de tenir lloc a una velocitat d'aproximadament 10,5 cada minut de rotació.

Quan aquests valors es manifesten "efecte Coriolis", que és que en diferents distàncies de l'efecte sòl de diferent força. Depèn de la velocitat angular.

Resulta que es crea la gravetat artificial a l'espai, però massa ràpida rotació del cos donarà lloc a problemes amb l'oïda interna. Això, al seu torn, provoca un desequilibri, problemes amb el sistema vestibular i altres similars - - desafiaments.

L'aparició d'aquesta barrera indica que aquest model és molt desafortunat.

Vostè pot tractar d'anar al revés, com ho vam fer en la novel·la "World-Ring". Aquí el vaixell està en la forma d'un anell el radi aproximat al radi de la nostra òrbita (uns 150 milions de quilòmetres). En aquesta mida, la velocitat de rotació és suficient per ignorar l'efecte Coriolis.

Podem suposar que el problema està resolt, però no és així. El fet que la facturació total de l'estructura al voltant del seu eix triga 9 dies. Això suggereix que la càrrega és massa alta. Per tal de dissenyar la seva sostinguda, es requereix un material molt fort, el que avui en dia no estan disponibles. A més, el problema és la quantitat de procés de materials i la construcció d'directament.

En els jocs de temes similars, com en la pel·lícula "Babylon 5", aquests problemes es resolen d'alguna manera: n'hi ha prou velocitat de rotació, l'efecte Coriolis no és significativa, hipotèticament possible crear un vaixell d'aquest tipus.

No obstant això, fins i tot aquests mons tenen un inconvenient. El seu nom - impuls.

El vaixell, que gira al voltant del seu eix, es transforma en un enorme giroscopi. Com saps, fer que l'eix del giroscopi fora és extremadament difícil a causa de la quantitat de moviment angular. És important que la quantitat no surt del sistema. Això vol dir que estableix la direcció de l'objecte serà molt difícil. No obstant això, aquest problema pot ser resolt.

adreçament

La gravetat artificial a l'estació espacial està disponible quan l'ajuda ve "Cilindre d'O'Neill." Per crear aquesta construcció requereix recipients cilíndrics idèntics que es connecten al llarg de l'eix. Ells han de girar en direccions diferents. El resultat d'aquest muntatge és el moment angular zero, de manera que no hauria d'haver problemes amb el vaixell donant la direcció necessària.

Si és possible, fer que la nau d'un radi d'uns 500 metres, llavors tot funcionarà exactament com hauria. En aquest cas, la gravetat artificial a l'espai és bastant còmode i convenient per als vols llargs en vaixells o estacions d'investigació.

Els enginyers espacials

Com crear gravetat artificial, se sap que els creadors del joc. No obstant això, en aquest món de fantasia de la gravetat - no és una atracció mútua dels cossos, però la força lineal, dissenyat per accelerar els articles en una direcció donada. L'atracció aquí no és absoluta, es canvia l'redirigir font.

La gravetat artificial a l'estació espacial es crea mitjançant l'ús d'un generador especial. Ella co-rotació uniforme i una zona de generador. Per tant, en el món real, atrapat en el vehicle en el qual un generador, que se sent atreta pel cos. No obstant això, l'heroi del joc caurà sempre que l'acció no deixa el perímetre dispositiu.

Fins ara, la gravetat artificial a l'espai, creat un dispositiu d'aquest tipus no està disponible per a la humanitat. No obstant això, fins i tot els desenvolupadors de cabells grisos no deixen de somiar amb ella.

generador esfèrica

Aquesta és una versió més realista dels equips. En instal·lar una adreça de la gravetat del generador. Això fa que sigui possible la creació d'una estació, de la gravetat que serà igual a la planetària.

centrífug

Avui gravetat artificial a la Terra es troba en una varietat de dispositius. que es basen, sobretot, de la inèrcia, ja que aquesta força és sentida per nosaltres similar als efectes gravitacionals - el cos no distingeix entre el que és la causa de l'acceleració. A tall d'exemple: un home pujant a l'ascensor, sentint els efectes de la inèrcia. Els físics: sortida de l'ascensor se suma a l'acceleració de la caiguda lliure de l'acceleració de la cabina. Quan torna al moviment cabina mesurat "guany" de pes desapareix, tornant el sentit habitual.

Els científics han estat durant molt de temps interessat en la gravetat artificial. La centrífuga és la més utilitzada per aquests fins. Aquest mètode és adequat no només per a la nau espacial, sinó també per les estacions de terra, que requereixen per estudiar els efectes de la gravetat sobre el cos humà.

Explorar el món, utilitzat en ...

Encara que l'estudi de la gravitació va començar des de l'espai, és molt ciències de la terra. Fins i tot avui en dia s'han aplicat els èxits en aquest camp, per exemple, en la medicina. Saber si és possible crear gravetat artificial al planeta, que es pot utilitzar per tractar problemes de locomoció o del sistema nerviós. D'altra banda, l'estudi de les forces que intervenen en el primer lloc de la Terra. Això permet que els astronautes per dur a terme experiments sense deixar de ser en l'enfocament dels metges. Una altra cosa és la gravetat artificial a l'espai, no hi ha persones capaces d'ajudar els astronautes en cas d'una emergència.

Tenint en compte la ingravidesa completa, és impossible per tenir en compte un satèl·lit en òrbita de la Terra. Aquests objectes, encara que en una petita mesura, afecten la gravetat. La força de la gravetat, en aquests casos, crida l'microgravetat. Reial gravetat només provada la màquina, volar a una velocitat constant en l'espai exterior. No obstant això, el cos humà no se sent la diferència.

L'experiència de la ingravidesa pot ser un salt perllongada (abans que el dosser s'obrirà) o durant un avió caiguda parabòlica. Aquests experiments es posen sovint en els EUA, però en un pla aquesta sensació dura 40 segons - és massa petit per a una investigació completa.

A la Unió Soviètica en 1973 sabem si és possible crear gravetat artificial. I no només creat, sinó també d'alguna manera canviat. Un exemple clar de reducció artificial de gravetat - immersió en sec, d'immersió. Per aconseguir l'efecte desitjat requerit per posar una pel·lícula densa sobre la superfície de l'aigua. L'home es col·loca a la part superior de la mateixa. Sota el pes del cos el cos se submergeix en l'aigua, només el cap es manté a la part superior. Aquest model demostra la no suportat amb baixa gravetat, que és característica de l'oceà.

No hi ha necessitat d'anar a l'espai a sentir els efectes de les forces oposades ingravidesa - hipergravetat. Durant l'enlairament i l'aterratge de la nau espacial, sobrecàrrega centrífuga no només pot sentir, sinó també per explorar.

tractament de gravetat

estudis de física gravitacional, incloent els efectes de la ingravidesa en el cos humà en un esforç per minimitzar les conseqüències. No obstant això, un gran nombre d'èxits d'aquesta ciència és capaç de ser útils i habitants normals del planeta.

Grans Esperances metges confereixen a l'estudi del comportament dels enzims musculars a la miopatia. És una malaltia greu que condueix a la mort primerenca.

Quan les activitats físiques actiu en la sang d'una persona sana rep una gran quantitat de kreatinofosfokinazy enzim. La raó d'aquest fenomen no està clara, és possible, la càrrega actua sobre la membrana cel·lular d'una manera que és "permeable" a tals. Els pacients amb miopatia obtenir el mateix efecte sense les càrregues. Observacions dels astronautes mostren que en el lliurament de gravetat zero d'enzim activa en la sang es redueix significativament. Aquesta troballa suggereix que l'ús de la immersió reduirà l'impacte negatiu dels factors que condueixen a la miopatia. Actualment dut a terme experiments en animals.

El tractament de certes malalties va realitzar actual que utilitza obtingut en l'estudi de les dades de gravetat, incloent artificial. Per exemple, sense tractar la paràlisi cerebral, accident cerebrovascular, vestits de Parkinson a través de l'aplicació de la càrrega. Gairebé completat l'estudi dels efectes positius del suport - sabata pneumàtic.

Mosca a Mart?

Els recents avenços astronautes donen esperança a la realitat del projecte. Té experiència en la persona de suport mèdic amb una llarga estada fora de la Terra. Portat molts beneficis i les missions de recerca a la Lluna, la força de la gravetat que és 6 vegades més petita que la nostra. Ara astronautes i científics s'han fixat un nou objectiu - a Mart.

Abans que es desperta en, vostè ha d'estar al corrent de tot per una butlleta per al planeta vermell, que espera que el cos en la primera etapa de treball - a la carretera. De mitjana, el camí cap al planeta desert es durà a meitat de l'any - uns 500 dies. Dependre de la carretera tenen només el seu propi poder, només ha d'esperar per ajuda des de qualsevol lloc.

Minar les forces seran molts factors: estrès, radiació, l'absència d'un camp magnètic. La prova més important per a l'organisme - canviar la gravetat. persones que viatgen "familiaritzar" amb múltiples nivells de gravetat. Principalment aquesta sobrecàrrega d'enlairament. Llavors - ingravidesa durant el vol. A partir de llavors -. Hypogravity en la destinació, és a dir, a la gravetat a Mart almenys el 40% de la terra ..

Com fer front als efectes negatius de la ingravidesa en un vol llarg? S'espera que el desenvolupament en el camp de gravetat artificial ajudarà a abordar aquesta qüestió en un futur pròxim. Els experiments en rates, que viatgen en "Cosmos-936" demostren que aquest mètode no resol tots els problemes.

US L'experiència ha demostrat que és molt més útil per a l'organisme és capaç de portar l'ús de simuladors, capaç de determinar la càrrega requerida per a cada astronauta individual.

Si bé es creu que Mart volar no només als investigadors, sinó també per als turistes que volen establir una colònia al planeta vermell. Per a ells, almenys la primera vegada, la sensació d'estar en condicions d'ingravidesa superen les raons per les quals els metges sobre els perills de l'estada perllongada en aquestes condicions. No obstant això, després d'unes setmanes i necessiten ajuda per a ells per què és tan important ser capaç de trobar una manera de construir una gravetat artificial de la nau espacial.

resultats

Quines conclusions es poden fer sobre la creació de gravetat artificial a l'espai?

Entre totes les opcions considerades actualment rotació de disseny s'assembla més realista. No obstant això, sota el coneixement actual de les lleis físiques és impossible, perquè el vaixell - això no és un cilindre buit. En el seu interior hi ha superposició d'obstaculitzar l'aplicació de les idees.

A més, el vaixell del radi ha de ser prou gran com perquè l'efecte de Coriolis hi ha un efecte significatiu.

Per administrar alguna cosa per l'estil, es necessita el cilindre d'O'Neill es va esmentar anteriorment, el que farà possible el control de la nau. En aquest cas, s'incrementen les possibilitats per a l'ús d'una estructura d'aquest tipus per a missions interplanetàries assegurant a l'equip un nivell còmode de la gravetat.

Abans de la humanitat serà capaç de traduir els seus somnis en realitat, ens agradaria veure en les obres de ficció una mica més realista i més coneixement de les lleis de la física.