Gravitasi buatan dan cara membuat

Bahkan orang-orang tidak tertarik dalam ruang, pernah melihat film tentang perjalanan ruang angkasa atau membaca tentang hal-hal seperti di buku. Hampir semua orang-orang ini pergi ke karya-karya kapal, tidur normal, tidak memiliki masalah dengan makan. Ini berarti bahwa - fiktif - Kapal ini memiliki gravitasi buatan. Sebagian besar penonton merasakan sebagai sesuatu yang sangat alami, dan pada kenyataannya hal ini tidak benar.

gravitasi buatan

Jadi kita sebut perubahan (di kedua arah) kita kenal gravitasi dengan menerapkan metode yang berbeda. Dan ini dilakukan tidak hanya dalam karya fiksi, tetapi dalam situasi duniawi yang sangat nyata, paling sering, untuk percobaan.

Dalam teori, penciptaan gravitasi buatan tidak terlihat terlalu sulit. Misalnya, Anda dapat membuat ulang menggunakan inersia, lebih tepatnya, gaya sentrifugal. Kebutuhan listrik ini tidak muncul kemarin - itu terjadi secepat orang mulai bermimpi dari penerbangan ruang jangka panjang. Penciptaan gravitasi buatan di ruang akan memungkinkan untuk menghindari banyak masalah yang timbul dari lamanya waktu dalam bobot. Para astronot tumbuh lemah otot, tulang menjadi kurang kuat. Bepergian dalam kondisi bulan-bulan, Anda bisa mendapatkan beberapa atrofi otot.

Dengan demikian, hari ini penciptaan gravitasi buatan - tugas yang sangat penting, eksplorasi ruang angkasa tanpa prestasi ini tidak mungkin.

perlengkapan

Bahkan mereka yang tahu hanya tingkat kurikulum fisika, memahami gravitasi itu - salah satu hukum dasar dunia kita: semua tubuh berinteraksi satu sama lain, mengalami tarik saling / tolakan. Semakin besar tubuh, semakin besar kekuatan tarik.

Tanah realitas kita - objek yang sangat besar. Itulah sebabnya setiap tubuh tunggal di sekitarnya menarik.

Bagi kami ini berarti percepatan gravitasi, yang biasanya diukur dalam g, sama dengan 9,8 meter per persegi detik. Ini berarti bahwa jika di bawah kaki kita tidak memiliki dukungan, kita akan jatuh pada tingkat yang semakin meningkat setiap detik untuk 9,8 meter.

Jadi, hanya dengan gravitasi, kita mampu untuk berdiri, jatuh, makan dan minum secara normal, untuk memahami di mana bagian atas, di mana bagian bawah. Jika daya tarik akan hilang - kita akan berada dalam gravitasi nol.

Terutama akrab dengan fenomena ini astronot menemukan dirinya dalam ruang dalam keadaan mengambang - jatuh bebas.

Secara teoritis, para ilmuwan tahu cara membuat gravitasi buatan. Ada beberapa teknik.

Massa besar

Pilihan yang paling logis - untuk membuat pesawat ruang angkasa begitu besar sehingga muncul gravitasi buatan. Di kapal, Anda bisa merasa nyaman, karena tidak ada orientasi dalam ruang akan hilang.

Sayangnya, metode ini tidak realistis pada perkembangan teknologi sekarang. Untuk membangun fasilitas tersebut membutuhkan terlalu banyak sumber daya. Selain itu, jumlah yang luar biasa dari energi yang dibutuhkan untuk pemulihan.

akselerasi

Tampaknya bahwa jika Anda ingin mencapai g, sama dengan bumi, kita hanya perlu memberikan kapal datar (platformoobraznuyu) bentuk dan mendapatkannya untuk bergerak tegak lurus ke pesawat dengan akselerasi yang diinginkan. Dengan cara ini, gravitasi buatan diperoleh, dan - yang ideal.

Namun, kenyataannya jauh lebih rumit.

Pertama dan terpenting itu sangat berharga mempertimbangkan masalah bahan bakar. Untuk stasiun terus mempercepat, Anda harus memiliki catu daya tak terputus. Bahkan jika mesin tiba-tiba muncul, tidak membuang masalah ini, hukum kekekalan energi tetap berlaku.

Masalah kedua adalah ide percepatan konstan. Menurut pengetahuan kami dan hukum fisika, Anda tidak bisa mempercepat tanpa batas.

Selain itu, transportasi ini tidak cocok untuk misi penelitian, karena harus terus-menerus dipercepat - untuk terbang. Dia tidak bisa berhenti untuk mengeksplorasi planet ini, ia bahkan perlahan-lahan terbang di sekitar itu tidak bisa - itu perlu untuk mempercepat.

Dengan demikian, menjadi jelas bahwa gravitasi buatan ini belum tersedia bagi kita.

korsel

Semua orang tahu bagaimana rotasi korsel mempengaruhi tubuh. Oleh karena itu, perangkat gravitasi buatan sesuai dengan prinsip ini tampaknya menjadi yang paling realistis.

Semua yang ada di diameter carousel, itu cenderung turun dari itu pada tingkat yang kurang lebih sama dengan kecepatan rotasi. Ternyata di dalam tubuh kekuatan diarahkan sepanjang jari-jari benda berputar. Hal ini sangat mirip dengan gravitasi.

Jadi, dibutuhkan sebuah kapal, memiliki bentuk silinder. Dalam hal ini, harus berputar di sekitar porosnya. Kebetulan, gravitasi buatan di sebuah pesawat ruang angkasa, dirancang sesuai dengan prinsip ini ditunjukkan cukup sering di film fiksi ilmiah.

Kapal gentong, berputar di sekitar sumbu longitudinal, gaya sentrifugal, arah yang sesuai dengan jari-jari objek. Untuk menghitung percepatan yang dihasilkan diperlukan untuk membagi kekuatan di tanah.

Mengetahui orang-orang fisika menemukan ini tidak sulit: a = ω²R.

Dalam rumus ini, hasil perhitungan - akselerasi, pertama variabel - kecepatan simpul (diukur dalam radian per detik), yang kedua - jari-jari.

Menurut ini, karena kita digunakan untuk g, Anda harus benar menggabungkan kecepatan sudut dan jari-jari transportasi ruang.

Masalah ini diterangi dalam film seperti "Intersol" "Babylon 5," "2001: A Space Odyssey" dan sejenisnya. Dalam semua kasus ini, gravitasi buatan lebih dekat dengan percepatan gravitasi bumi.

Tidak peduli seberapa baik ide, sangat sulit untuk diterapkan.

metode masalah "korsel"

Masalah yang paling jelas disorot di "A Space Odyssey". Radius "pembawa ruang" adalah sekitar 8 meter. Dalam rangka untuk mendapatkan akselerasi di 9.8, rotasi harus dilakukan pada tingkat sekitar 10,5 setiap menit dari omset.

Ketika nilai-nilai ini memanifestasikan "efek Coriolis," yaitu bahwa pada jarak yang berbeda dari efek lantai kekuatan yang berbeda. Hal ini tergantung pada kecepatan sudut.

Ternyata bahwa gravitasi buatan di ruang dibuat, tapi rotasi yang terlalu cepat tubuh akan menyebabkan masalah dengan telinga bagian dalam. Hal ini, pada gilirannya, menyebabkan ketidakseimbangan, masalah dengan sistem vestibular dan lainnya - sejenis - tantangan.

Munculnya hambatan ini menunjukkan bahwa model ini sangat disayangkan.

Anda dapat mencoba untuk pergi pada sebaliknya, seperti yang kita lakukan dalam novel "Dunia-Ring". Berikut kapal adalah dalam bentuk cincin yang radius perkiraan dengan radius orbit kami (sekitar 150 juta kilometer). Pada ukuran ini, kecepatan rotasi cukup untuk mengabaikan efek Coriolis.

Kita dapat mengasumsikan bahwa masalah diselesaikan, tapi tidak begitu. Fakta bahwa total omset struktur sekitar porosnya membutuhkan waktu 9 hari. Hal ini menunjukkan bahwa beban terlalu tinggi. Dalam rangka untuk merancang mereka berkelanjutan, membutuhkan bahan yang sangat kuat, yang saat ini tidak tersedia. Selanjutnya, masalahnya adalah jumlah proses material dan langsung membangun.

Dalam permainan mata pelajaran yang sama, seperti dalam film "Babel 5", masalah ini entah bagaimana diselesaikan: itu adalah kecepatan rotasi yang cukup, efek Coriolis tidak signifikan, hipotetis mungkin untuk membuat kapal tersebut.

Namun, bahkan dunia ini memiliki kelemahan. Namanya - momentum.

kapal, berputar di sekitar porosnya, berubah menjadi giroskop besar. Seperti yang Anda tahu, membuat gyro off axis sangat sulit karena momentum sudut. Adalah penting bahwa jumlahnya tidak meninggalkan sistem. Ini berarti bahwa mengatur arah dari objek akan sangat sulit. Namun, masalah tersebut dapat diselesaikan.

mengatasi

gravitasi buatan di stasiun ruang angkasa menjadi tersedia ketika bantuan datang "O'Neill Cylinder." Untuk membuat konstruksi ini memerlukan pembuluh silinder identik yang menghubungkan sepanjang sumbu. Mereka harus diputar dalam arah yang berbeda. Hasil perakitan ini adalah momentum sudut nol, sehingga tidak boleh ada masalah dengan memberikan kapal ke arah yang diperlukan.

Jika memungkinkan, membuat kapal radius sekitar 500 meter, maka akan bekerja persis seperti seharusnya. Dalam hal ini, gravitasi buatan di ruang cukup nyaman dan cocok untuk penerbangan panjang di kapal atau stasiun penelitian.

ruang Engineers

Cara membuat gravitasi buatan, diketahui pencipta permainan. Namun, dalam dunia fantasi gravitasi - tidak saling tertarik tubuh, tetapi kekuatan linier, yang dirancang untuk mempercepat item dalam arah tertentu. Atraksi di sini tidak mutlak, itu berubah ketika mengarahkan sumber.

gravitasi buatan di stasiun ruang angkasa dibuat dengan menggunakan generator khusus. Dia co-rotasi seragam dan zona pembangkit. Jadi, di dunia nyata, terperangkap dalam kendaraan di mana generator, Anda akan tertarik untuk tubuh. Namun, pahlawan dari permainan akan jatuh selama tindakan tidak meninggalkan perimeter perangkat.

Untuk saat ini, gravitasi buatan di ruang angkasa, menciptakan alat tersebut tidak tersedia bagi umat manusia. Namun, bahkan pengembang berambut abu-abu tidak berhenti untuk bermimpi tentang hal itu.

Generator bola

Ini adalah versi yang lebih realistis dari peralatan. Ketika menginstall arah gravitasi dari generator. Hal ini memungkinkan untuk membuat stasiun, gravitasi yang akan sama dengan planet tersebut.

sentrifuse

Hari gravitasi buatan di Bumi ditemukan di berbagai perangkat. mereka didasarkan, sebagian besar, pada inersia, karena gaya ini dirasakan oleh kami mirip dengan efek gravitasi - tubuh tidak membedakan antara apa penyebab percepatan. Sebagai contoh: seorang pria naik di lift, merasakan efek dari inersia. Fisikawan: Kenaikan lift menambah percepatan jatuh percepatan bebas dari taksi. Ketika Anda kembali ke gerakan kokpit diukur "gain" berat badan menghilang, kembali arti biasa.

Para ilmuwan telah lama tertarik gravitasi buatan. centrifuge yang paling sering digunakan untuk tujuan ini. Metode ini cocok tidak hanya untuk pesawat ruang angkasa, tetapi juga untuk stasiun darat, yang membutuhkan untuk mempelajari efek gravitasi pada tubuh manusia.

Menjelajahi dunia, yang digunakan dalam ...

Meskipun studi gravitasi mulai dari ruang angkasa, sangat ilmu bumi. Bahkan saat ini prestasi di bidang ini telah diterapkan, misalnya, dalam pengobatan. Mengetahui apakah mungkin untuk membuat gravitasi buatan di planet ini, Anda dapat menggunakannya untuk mengobati masalah dengan penggerak atau dari sistem saraf. Selain itu, studi tentang kekuatan yang terlibat di tempat pertama di Bumi. Hal ini memungkinkan para astronot untuk melakukan percobaan sambil tetap fokus dokter. Hal lain adalah gravitasi buatan di ruang angkasa, tidak ada orang mampu untuk membantu astronot dalam keadaan darurat.

Mengingat bobot lengkap, tidak mungkin untuk memperhitungkan satelit di orbit Bumi. Benda-benda ini, meskipun untuk sebagian kecil, mempengaruhi gravitasi. Gaya gravitasi, dalam kasus tersebut, disebut mikro. gravitasi nyata hanya diuji mesin, terbang pada kecepatan konstan di luar angkasa. Namun, tubuh manusia tidak merasakan perbedaan.

Mengalami bobot bisa menjadi lompatan berlarut-larut (sebelum kanopi akan membuka) atau selama pesawat penurunan parabola. Percobaan tersebut sering dimasukkan di AS, tapi di pesawat perasaan berlangsung hanya 40 detik - itu terlalu kecil untuk penyelidikan penuh.

Di Uni Soviet pada tahun 1973 kita tahu apakah mungkin untuk membuat gravitasi buatan. Dan bukan hanya menciptakannya, tetapi juga dalam beberapa cara berubah. Sebuah contoh yang mencolok dari buatan mengurangi gravitasi - mencelupkan kering, perendaman. Untuk mencapai efek yang diinginkan diperlukan untuk menempatkan film padat pada permukaan air. Man ditempatkan di atasnya. Di bawah berat badan tubuh direndam ke dalam air, hanya kepala tetap di atas. Model ini menunjukkan tidak didukung dengan gravitasi rendah, yang merupakan karakteristik dari laut.

Tidak perlu pergi ke ruang angkasa untuk merasakan efek dari kekuatan berlawanan bobot - hypergravity. Selama lepas landas dan pendaratan pesawat ruang angkasa, centrifuge yang berlebihan tidak hanya dapat merasakan, tetapi juga untuk mengeksplorasi.

pengobatan gravitasi

Studi fisika gravitasi termasuk dampak dari bobot pada tubuh manusia dalam upaya untuk meminimalkan konsekuensi. Namun, sejumlah besar prestasi ilmu ini adalah mampu menjadi penghuni berguna dan biasa planet ini.

Great Expectations dokter memberi pada studi perilaku enzim otot di miopati. Ini adalah penyakit serius yang mengarah ke kematian dini.

Ketika kegiatan fisik aktif dalam darah orang yang sehat menerima sejumlah besar enzim kreatinofosfokinazy. Alasan untuk fenomena ini tidak jelas, mungkin, beban bekerja pada membran sel sedemikian rupa sehingga "Leaky". Pasien dengan miopati mendapatkan efek yang sama tanpa beban. Pengamatan untuk astronot menunjukkan bahwa dalam pengiriman gravitasi nol enzim aktif dalam darah berkurang secara signifikan. Temuan ini menunjukkan bahwa penggunaan perendaman akan mengurangi dampak negatif dari faktor yang menyebabkan miopati. Saat melakukan percobaan pada hewan.

Pengobatan penyakit tertentu saat ini dilakukan menggunakan diperoleh dalam studi data gravitasi, termasuk buatan. Misalnya, tidak diobati cerebral palsy, stroke, pakaian Parkinson melalui penerapan beban. Hampir menyelesaikan studi tentang efek positif dari dukungan - sepatu pneumatik.

Terbang di Mars?

Kemajuan terbaru astronot memberi harapan dengan realitas proyek. Memiliki pengalaman dalam dukungan medis orang dengan lama tinggal jauh dari Bumi. Membawa banyak manfaat dan misi penelitian ke Bulan, gaya gravitasi yang 6 kali lebih kecil dari kita sendiri. Sekarang astronot dan ilmuwan telah mengatur diri mereka sendiri tujuan baru - ke Mars.

Sebelum Anda bangun, Anda harus menyadari semua untuk tiket ke Planet Merah, ia mengharapkan tubuh pada tahap pertama kerja - di jalan. Rata-rata, jalan ke planet gurun akan mengambil setengah tahun - sekitar 500 hari. Mengandalkan jalan hanya memiliki kekuatan mereka sendiri, hanya menunggu bantuan dari mana saja.

Melemahkan kekuatan akan banyak faktor: stres, radiasi, tidak adanya medan magnet. Tes yang paling penting bagi organisme - perubahan gravitasi. Bepergian orang "berkenalan" dengan berbagai tingkat gravitasi. Terutama kelebihan lepas landas ini. Kemudian - bobot selama penerbangan. Setelah itu -. Hypogravity di tempat tujuan, yaitu, gravitasi di Mars setidaknya 40% dari bumi ..

Bagaimana mengatasi efek negatif dari bobot dalam penerbangan panjang? Diharapkan bahwa pembangunan di bidang gravitasi buatan akan membantu untuk mengatasi masalah ini dalam waktu dekat. Percobaan pada tikus, bepergian dengan "Cosmos-936" menunjukkan bahwa metode ini tidak memecahkan semua masalah.

OS Pengalaman menunjukkan bahwa hal itu jauh lebih berguna bagi organisme mampu membawa penggunaan simulator, dapat menentukan beban yang dibutuhkan untuk setiap astronot individu.

Sementara diyakini bahwa Mars terbang tidak hanya peneliti, tetapi juga untuk wisatawan yang ingin mendirikan koloni di Planet Merah. Bagi mereka, paling tidak pada awalnya, perasaan dalam bobot lebih besar daripada alasan dokter tentang bahaya tinggal berkepanjangan dalam kondisi ini. Namun, setelah beberapa minggu dan membutuhkan bantuan untuk mereka mengapa sangat penting untuk dapat menemukan cara untuk membangun sebuah gravitasi buatan pesawat ruang angkasa.

hasil

kesimpulan apa yang dapat dibuat tentang penciptaan gravitasi buatan di ruang angkasa?

Di antara semua pilihan dianggap saat ini desain berputar terlihat lebih realistis. Namun, di bawah pemahaman saat hukum-hukum fisika tidak mungkin, karena kapal - ini bukan silinder berongga. Di dalamnya ada tumpang tindih menghambat pelaksanaan ide-ide.

Selain itu, kapal radius harus cukup besar sehingga efek Coriolis ada pengaruh yang signifikan.

Untuk mengelola sesuatu seperti itu, dibutuhkan silinder O'Neill yang disebutkan di atas, yang akan memungkinkan untuk mengendalikan kapal. Dalam hal ini, kemungkinan meningkatkan penggunaan struktur seperti untuk misi antarplanet memastikan tim tingkat yang nyaman gravitasi.

Sebelum umat manusia akan dapat menerjemahkan impian mereka menjadi kenyataan, kami ingin lihat dalam karya fiksi sedikit lebih realistis dan lebih pengetahuan tentang hukum-hukum fisika.