Sztuczna grawitacja i jak tworzyć

Nawet osoby nie zainteresowane w przestrzeni, nigdy nie widział film o podróży kosmicznych lub czytać o takich rzeczach w książkach. Prawie wszystkie z tych ludzi iść do prac statku, normalnego snu, nie ma problemów z jedzeniem. Oznacza to, że te – fikcyjne – Statek posiada sztuczną grawitację. Większość słuchaczy postrzega je jako coś zupełnie naturalnego, aw rzeczywistości nie jest to prawdą.

sztucznej grawitacji

Tak nazywamy zmianę (w obu kierunkach) znane nam grawitacja przy zastosowaniu różnych metod. I odbywa się to nie tylko w dziełach literackich, ale w bardzo rzeczywistych sytuacjach ziemskich, najczęściej do eksperymentów.

W teorii, stworzenie sztucznej grawitacji nie wygląda to trudne. Na przykład, można odtworzyć go za pomocą bezwładności, a dokładniej siły odśrodkowej. Potrzeba tej mocy nie powstały wczoraj – stało się to tak szybko, jak ludzie zaczęli marzyć o długotrwałych lotów kosmicznych. Stworzenie sztucznej grawitacji w przestrzeni pozwoli uniknąć wielu problemów wynikających z długości okresu, w stanie nieważkości. Astronauci słabną mięśnie, kości stają się słabsze. Podróżując w tych warunkach miesięcy, można uzyskać pewne zanik mięśni.

Zatem dzisiaj stworzenie sztucznej grawitacji – zadanie o pierwszorzędnym znaczeniu kosmosu bez tego wyczynu jest niemożliwe.

materiałowych

Nawet ci, którzy znają tylko poziom nauczania fizyki, zrozumieć, że grawitacja – jednego z podstawowych praw naszego świata: wszystkie ciała oddziałują ze sobą, przeżywa wzajemnego przyciągania / odpychania. Im większy organizm, tym większa jego siła przyciągania.

Grunt dla naszej rzeczywistości – bardzo masywnego obiektu. Dlatego każdy pojedynczy organizm wokół niego przyciąga.

Nas oznacza przyspieszenie ziemskie, co zwykle mierzona w gramach równą 9,8 metrów kwadratowych na sekundę. Oznacza to, że jeśli pod nogami nie ma poparcia, chcielibyśmy spadły w tempie rośnie każdego sekundy do 9,8 metrów.

Zatem tylko grawitacyjnie, jesteśmy w stanie znieść, spadek, jeść i pić normalnie, aby zrozumieć, gdzie góra, gdzie dno. Jeśli atrakcją zniknie – będziemy w stanie nieważkości.

Szczególnie zaznajomieni z tym zjawiskiem astronauci znaleźli się w przestrzeni w stanie pływającym – swobodnego spadania.

Teoretycznie naukowcy wiedzą jak stworzyć sztuczną grawitację. Istnieje kilka technik.

Duża masa

Najbardziej logicznym rozwiązaniem – aby sonda tak duże, że powstały sztucznej grawitacji. Na statku można czuć się komfortowo, ponieważ żadna orientacja w przestrzeni zostaną utracone.

Niestety, ta metoda nie jest realne przy obecnym rozwoju technologii. Do budowy takiego obiektu wymaga zbyt wielu zasobów. Ponadto, niesamowita ilość energii potrzebnej do jej odzyskania.

przyśpieszenie

Wydaje się, że jeśli chcesz osiągnąć g, równej ziemi, po prostu trzeba dać statku płaską (platformoobraznuyu) formę i zmusić go do poruszania się prostopadle do płaszczyzny z pożądanym przyspieszenia. W ten sposób uzyskuje się sztucznej grawitacji, oraz – idealny.

Jednak rzeczywistość jest dużo bardziej skomplikowana.

Przede wszystkim warto rozważyć kwestię paliwa. Aby stacja jest stale przyspiesza, trzeba mieć nieprzerwane zasilanie. Nawet jeśli pojawia się nagle silnik, nie wyrzucaj tej sprawie, prawo zachowania energii pozostaje w mocy.

Drugim problemem jest idea stałym przyspieszeniem. Według naszej wiedzy i praw fizyki, nie można przyspieszyć w nieskończoność.

Ponadto, transport ten nie nadaje się do misji badawczej, ponieważ musi stale być przyspieszone – latać. Nie może przestać badać planetę, nawet powoli latać nie może – jest to konieczne w celu przyspieszenia.

W ten sposób staje się jasne, że to sztuczna grawitacja nie jest jeszcze dostępna do nas.

karuzela

Każdy wie, jak obrót karuzeli wpływa na ciało. Dlatego sztuczna grawitacja urządzenie według tej zasady wydaje się być najbardziej realistyczny.

Wszystko to jest średnica karuzeli, ma tendencję do wypadania z nią z prędkością w przybliżeniu równą prędkości obrotowej. Okazuje się, że w organizmie siłę skierowaną wzdłuż promienia obrotowej przedmiotu. Jest to bardzo podobne do grawitacji.

Tak, to zajmuje statek, mający kształt cylindryczny. W tym przypadku powinno się obracać wokół własnej osi. Nawiasem mówiąc, sztuczna grawitacja na statku kosmicznym, zaprojektowany zgodnie z tą zasadą wykazano wystarczająco często w filmach science fiction.

Beczkowaty kształt statku, obrotowy wokół osi podłużnej, siła odśrodkowa, której kierunek odpowiada promieniowi obiektu. Obliczania wynikowych przyspieszenia jest wymagane podzielenie siły do podłoża.

Znając ludzie fizyki znaleźć to nie jest trudne: a = ω²R.

W tym wzorze, wynik obliczenia – przyspieszania pierwszej zmiennej – węzeł prędkości (mierzoną w radianach na sekundę), drugi – na promieniu.

Zgodnie z tym, bo jesteśmy przyzwyczajeni do g, należy prawidłowo połączyć prędkość kątową i promień transportu kosmicznego.

Ten problem jest oświetlony w takich filmach jak „Intersol” „Babylon 5”, „2001: Odyseja kosmiczna” i tym podobne. We wszystkich tych przypadkach, sztuczna grawitacja bliżej przyspieszenia grawitacyjnego Ziemi.

Nieważne jak dobry pomysł, jest to dość trudne do wdrożenia.

metoda problemu „karuzeli”

Najbardziej oczywistym problemem jest podświetlony w „Odysei Kosmicznej” A. Promień „nośnik space” wynosi około 8 metrów. W celu uzyskania przyspieszenie 9,8, rotacja powinna odbywać się z prędkością około 10,5 każdą minutę obrotów.

Kiedy te wartości manifestować „efektu Coriolisa”, który jest, że w różnych odległościach od efektu podłogi o różnej sile. To zależy od prędkości kątowej.

Okazuje się, że sztuczna grawitacja w przestrzeni jest tworzony, ale zbyt gwałtowny obrót ciała doprowadzi do problemów z ucha wewnętrznego. To z kolei powoduje brak równowagi, problemy z układu przedsionkowego i innych – podobnych – wyzwania.

Pojawienie się tej bariery oznacza, że model ten jest bardzo niefortunne.

Można spróbować iść na odwrocie, jak my w powieści „World-Ring”. Tutaj statek jest w postaci pierścienia, którego promień w przybliżeniu promieniowi naszej orbity (około 150 milionów kilometrów). Przy tej wielkości, prędkość obrotowa jest wystarczająca, aby ignorować efekt Coriolisa.

Możemy przypuszczać, że problem został rozwiązany, ale tak nie jest. Fakt, że całkowity obrót konstrukcji wokół osi odbywa 9 dni. To sugeruje, że obciążenie jest zbyt wysoka. W celu zaprojektowania ich trwałe, wymaga to bardzo silny materiał, który dzisiaj nie są dostępne. Co więcej, problemem jest ilość materiałów i procesu bezpośrednio budynku.

W grach podobnych przedmiotów, jak w filmie „Babylon 5”, te problemy są jakoś rozwiązany: jest wystarczająca prędkość obrotowa, efekt Coriolisa nie jest znaczna, hipotetycznie możliwe stworzenie takiego statku.

Jednak nawet te światy mają wadę. Jego nazwa – pęd.

Statek, obracające się wokół własnej osi, zamienia się w ogromny żyroskop. Jak wiecie, sprawiają, że oś żyroskopu off jest niezwykle trudne ze względu na moment pędu. Ważne jest, że kwota nie opuszcza system. Oznacza to, że ustawienia kierunku obiektu będzie bardzo trudne. Jednakże taki problem może być rozwiązany.

adresowanie

Sztuczna grawitacja na stacji kosmicznej staje się dostępna po pomoc przychodzi „O'Neill cylindra.” Aby utworzyć konstrukt ten wymaga identycznych zbiorników cylindrycznych, które łączą się wzdłuż osi. Muszą być obracane w różnych kierunkach. Wynikiem tego zgromadzenia jest moment pędu zero, więc nie powinno być problemów z podaniem statku konieczną kierunek.

Jeśli to możliwe, należy statek promień około 500 metrów, to będzie działać dokładnie tak, jak powinno. W tym przypadku, sztucznej grawitacji w przestrzeni jest bardzo wygodne i nadające się do długich lotów na statkach lub stacjach badawczych.

przestrzeń Engineers

Jak stworzyć sztuczną grawitację, znane jest z twórców gry. Jednak w tym świecie fantasy ciężkości – nie jest to wzajemne przyciąganie ciał, ale siła liniowa, zaprojektowany, aby przyspieszyć elementy w danym kierunku. Atrakcją tutaj nie ma charakteru absolutnego, to się zmieniło, gdy przekierowanie źródła.

Sztuczna grawitacja na stacji kosmicznej jest tworzony za pomocą specjalnego generatora. Ona współbieżnie jednolite i strefę generatora. Tak więc, w realnym świecie, złowione w pojeździe, w którym generator, to będzie przyciągać do ciała. Jednak bohater gry będzie spadać tak długo jak działanie nie pozostawia obwód urządzenia.

Do tej pory, sztucznej grawitacji w przestrzeni, stworzył takie urządzenie nie jest dostępne dla ludzkości. Jednak nawet siwowłosy deweloperzy nie przestaje marzyć o tym.

generator kulisty

To jest bardziej realistyczna wersja wyposażenia. W przypadku montażu w kierunku siły ciężkości z generatora. To sprawia, że możliwe jest stworzenie stacji, z których grawitacja będzie równa planetarnych.

odwirować

Dziś sztucznej grawitacji na Ziemi występuje w różnych urządzeniach. opierają się one głównie na bezwładność, ponieważ siła ta jest odczuwana przez nas podobny do efektów grawitacyjnych – ciało nie rozróżnia tego, co jest przyczyną przyspieszenia. Jako przykład: człowiek wzrasta w windzie, odczuwają skutki bezwładności. Fizycy: wzrost winda przyczynia się do przyspieszenia swobodnego przyspieszania spadek kabiny. Po powrocie do ruchu kabiny mierzona „zysk” ciężar znika, wracając zwykłym sensie.

Naukowcy od dawna zainteresowany sztucznej grawitacji. Wirówka jest najczęściej wykorzystywane do tych celów. Metoda ta jest odpowiednia nie tylko dla statków kosmicznych, ale także dla stacji naziemnych, które wymagają, aby zbadać wpływ grawitacji na organizm człowieka.

Poznaj świat, używane w …

Chociaż badanie grawitacji zaczęło się od miejsca, jest bardzo naukowy ziemia. Nawet dzisiaj osiągnięcia w tej dziedzinie zostały zastosowane na przykład w medycynie. Wiedząc, czy możliwe jest stworzenie sztucznej grawitacji na planecie, można go używać do leczenia problemów z przemieszczaniem się lub układu nerwowego. Ponadto, badanie sił zaangażowanych na pierwszym miejscu na Ziemi. Pozwala to astronauci do prowadzenia eksperymentów, pozostając w centrum zainteresowania lekarzy. Inną rzeczą jest sztuczna grawitacja w przestrzeni, nie ma ludzi w stanie pomóc astronautom w razie nagłego wypadku.

Pamiętając kompletny nieważkości, niemożliwe jest, aby wziąć pod uwagę satelity na orbicie Ziemi. Cele te, aczkolwiek w niewielkim stopniu, na grawitacji. Siła grawitacji, w takich przypadkach, zwany mikrograwitacji. Prawdziwe grawitacja są tylko testowane urządzenie, latanie ze stałą prędkością w przestrzeni kosmicznej. Jednak ludzki organizm nie odczuwa różnicy.

Doświadczyć nieważkości może być długotrwały skok (zanim otworzy baldachim) lub w trakcie spadku parabolicznego samolotu. Takie eksperymenty są często umieścić w Stanach Zjednoczonych, ale na płaszczyźnie uczucie trwa tylko 40 sekund – to zbyt małe dla pełnego dochodzenia.

W ZSRR w 1973 roku, aby wiedzieć, czy jest możliwe stworzenie sztucznej grawitacji. I to nie tylko tworzone, ale również w jakiś sposób zmieniona. Uderzające przykład sztuczne zmniejszanie wagi suchej – zanurzanie, zanurzenie. W celu uzyskania żądanego efektu wymagane do wprowadzenia gęstą warstwę na powierzchni wody. Człowiek jest umieszczony na górze. Pod ciężarem ciała korpus jest zanurzona w wodzie, tylko głowica pozostaje na górze. Model ten pokazuje niepodparta z niską wagę, która jest charakterystyczna dla oceanu.

Nie ma potrzeby, aby przejść do miejsca, aby odczuwać skutki nieważkości sił przeciwnych – hypergravity. Podczas startu i lądowania statku kosmicznego, przeciążenie wirówka może nie tylko czuć, ale także do zwiedzania.

Leczenie ciężkości

Grawitacyjne studia fizyki w tym skutków nieważkości na organizm człowieka w celu zminimalizowania skutków. Jednak duża liczba osiągnięć tej nauki jest w stanie być użyteczne i zwykli mieszkańcy planety.

Wielkie nadzieje lekarze przyznają na badaniu zachowania enzymów mięśniowych w miopatii. Jest to poważna choroba, która prowadzi do przedwczesnej śmierci.

Gdy aktywne działania fizyczne we krwi zdrowego człowieka odbiera dużą ilość kreatinofosfokinazy enzymu. Przyczyną tego zjawiska nie jest jasne, że jest to możliwe, obciążenie działa na błonę komórkową w taki sposób, że „dziurawy”. Pacjenci z miopatii uzyskać ten sam efekt bez obciążeń. Obserwacje wskazują, że w astronautów zerowym dostarczania grawitacyjnego aktywnego enzymu we krwi jest znacznie zmniejszona. Odkrycie to sugeruje, że stosowanie zanurzenie zmniejszy negatywny wpływ czynników prowadzących do miopatii. Obecnie prowadzone eksperymenty na zwierzętach.

Leczenie pewnych chorób przeprowadzono przy użyciu już uzyskano w badaniu danych grawitacyjnych, włączając w to sztuczne. Na przykład, nieleczone porażenie mózgowe, udar, garnitury Parkinsona poprzez zastosowanie obciążenia. Prawie ukończyło badanie pozytywnych efektów wsparcia – czyszczenie pneumatycznego.

Latać na Marsa?

Ostatnie postępy astronauci dać nadzieję realności projektu. Posiada doświadczenie w zakresie pomocy medycznej osoby z długiego pobytu z dala od Ziemi. Przyniósł wiele korzyści i misji badawczych na Księżyc, siła grawitacji, która jest 6 razy mniejszy niż nasze własne. Teraz astronauci i naukowcy postawili sobie nowy cel – Mars.

Przed budzisz się, należy zdawać sobie sprawę z wszystkich za bilet do Czerwonej Planety, że spodziewa się ciało w pierwszym etapie prac – na drodze. Średnio droga do pustynnej planety zajmie pół roku – około 500 dni. Oparcie się na drodze mają tylko swoje własne siły, po prostu czekać na pomoc z dowolnego miejsca.

Naruszyłoby siły będzie wiele czynników: stres, promieniowanie nieobecności pola magnetycznego. Najbardziej ważnym testem dla organizmu – zmiana grawitacji. Podróżujący ludzie „zapoznanie się” z wieloma poziomami grawitacji. Przede wszystkim to start przeciążenie. Potem – nieważkości podczas lotu. Następnie -. Hypogravity do miejsca przeznaczenia, czyli do ciężkości Mars co najmniej 40% ziemi ..

Jak radzić sobie z negatywnymi skutkami nieważkości w długim locie? Jest nadzieja, że rozwój w dziedzinie sztucznej grawitacji pomoże rozwiązać ten problem w najbliższej przyszłości. Eksperymenty na szczurach, podróżujący „Kosmos-936” pokazują, że ta metoda nie rozwiązuje wszystkich problemów.

OS Doświadczenie pokazało, że jest o wiele bardziej przydatne dla organizmu jest w stanie przynieść wykorzystanie symulatorów, w stanie określić wymagane obciążenie dla każdego astronauty.

Chociaż uważa się, że Mars latać nie tylko naukowców, ale także turystów, którzy chcą założyć kolonię na Czerwonej Planecie. Dla nich, przynajmniej na początku, poczucie bycia w stanie nieważkości przewyższają powodów lekarzy o szkodliwości długotrwałego pobytu w tych warunkach. Jednak po kilku tygodniach i potrzebują pomocy im, dlaczego tak ważne jest, aby być w stanie znaleźć sposób, aby zbudować statek kosmiczny na sztucznej grawitacji.

wyniki

Jakie wnioski mogą być wykonane o stworzeniu sztucznej grawitacji w przestrzeni?

Spośród wszystkich rozpatrywanych opcji obecnie obracanie projektowania wygląda bardziej realistycznie. Jednakże, zgodnie z obecnym rozumieniem praw fizycznych jest to niemożliwe, ponieważ statek – to nie jest pusty cylinder. Wewnątrz niej nie zachodzą utrudniając realizację pomysłów.

Ponadto statek promień musi być wystarczająco duża, tak że efekt Coriolisa ma znaczący wpływ.

Aby zarządzać coś takiego, to trwa cylinder O'Neill mowa powyżej, który umożliwi sterowanie statkiem. W tym przypadku, należy zwiększyć szanse na korzystanie z takiej struktury dla misji międzyplanetarnych zapewniając zespołowi komfortowym poziomie ciężkości.

Zanim ludzkość będzie w stanie przetłumaczyć swoje marzenia w rzeczywistość, chcielibyśmy zobaczyć w dziełach literatury trochę bardziej realistyczne i bardziej znajomości praw fizyki.