La mākslīgā gravitācija kosmosā tā ir dabiskā gravitācijas (G spēka) variācija mākslīgā veidā, īpaši kosmosā, bet arī uz Zemes. Praksē to var panākt, izmantojot nevienlīdzīgus spēkus, būtībā centrbēdzes spēku un lineāro ātrumu.
Tāpat tā ir nepieciešama tehnoloģija cilvēka noturībai Visumā, izmantojot debesu stacijas vai kosmosa vidi. Pašlaik astrofizika un kosmosa inženierija pēta un ievieš jaunas metodes šo jomu reproducēšanai un pārvaldībai. gravitācijas. Zināt, kā tas darbojas gravitācijas spēks uz Zemes var palīdzēt mums labāk izprast mākslīgo intelektu kosmosā.
Vēstures gaitā ir piedāvāti daudzi paņēmieni mākslīgās gravitācijas radīšanai, tāpat kā tas ir noticis zinātniskās fantastikas jomā, kur abos gadījumos izmantoti gan reāli, gan mākslīgi spēki. Tomēr praksē studijas mākslīgā gravitācijas kosmosa cilvēku vajadzībām tie vēl nav veikti, jo īpaši tāpēc, ka no liela paplašinājuma debess kuģiem tiek prasīts, lai tie varētu piekļūt pietiekamai rotācijai, lai nodrošinātu nepieciešamo centripetālo ātrumu.
Mākslīgās gravitācijas ģenerēšanas metodes kosmosā
Smagums mākslīgs telpā to var attēlot daudzos veidos:
Rotācija
Rotējošais kuģis radīs gravitācijas sajūtu jūsu ķiverē. Rotācija pārvieto jebkuru ķermeni kuģa iekšpusē uz tā sienām, radot enerģiska izskatu gravitācijas vērsta uz ārpusi. "Pagrieziens", kas bieži tiek uzskatīts par centrbēdzes spēku, patiesībā ir kuģa entītiju izpausme, kas mēģina pārvietoties taisnā līnijā apātijas dēļ. Šis princips ir līdzīgs tam, kas pētīts gravitācijas lauks.
Kuģa sienas nodrošina nepieciešamo centripetālo spēku, lai ķermeņi staigātu pa apli (ja tie izstieptos taisnā līnijā, tie atstātu kuģa robežas). Tādējādi smaguma spēks, ko izjūt objekti, ir vienkārša objekta spēka pretestība uz sienām, kas protestē pret sienas centripetālo spēku uz ķermeni, saskaņā ar Ņūtona trešais likums.
Šajā ziņā no cilvēces viedokļa, kas rotē vidē, mākslīgā gravitācija telpā ar rotāciju tas dažos veidos notiek tāpat kā parastais gravitācijas spēks, bet tam ir šādas īpašības:
Centrbēdzes spēks
Atšķirībā no reālās gravitācijas, kas ierosina virzienā uz centru, šis griešanās pseido-spēks nodrošina rotācijas "gravitāciju", kas ierosina prom no rotācijas ass. Mākslīgais gravitācijas līmenis mainās atkarībā no attāluma no centra tulkojums. Ar nelielu pagrieziena rādiusu smaguma spēks, kas jūtams uz galvas, būtu ievērojami nevienlīdzīgs ar to, kas jūtams pie kājām. Ir svarīgi ņemt vērā attiecības starp kuģa izmēru un mākslīgā gravitācijas ietekme.
Tas var radīt kustības un mulsinošas izmaiņas ķermeņa stāvoklī. Saskaņā ar fizika iesaistītas, lēnākas rotācijas vai ar lielāku griešanās rādiusu pieradinātu vai izslēgtu šo trūkumu, trešajam Ņūtona likums.
Koriolisa efekts
Tas rada šķietamu spēku, kas iedarbojas uz objektiem, kas tiek satricināti attiecībā pret rotējošu stāsta kadru. Šis pieņemtais spēks virzās taisnā leņķī pret šūpošanos un griešanās asi un mēdz saliekt kustību pretējā virzienā pret apkārtējās vides griešanos. Ja astronauts situācijā nopietnība Ja rotējošs mākslīgais objekts tiek pagriezts pret griešanās asi vai prom no tās, tas piedzīvos stimulējošu spēku virzienā uz vai prom no rotācijas virziena. Šīs parādības izpratne ir atslēga, lai izprastu gravitācija kosmosā.
Šie spēki darbojas uz iekšējo ausi un var izraisīt reiboni, sliktu dūšu un apjukumu. Rotācijas perioda pagarināšana (lēnāks tulkošanas ātrums) priekšmeti koriolisa spēks un tās sekas. Kopumā ir konstatēts, ka pie 2 apgr./min vai mazāka Koriolisa spēku naidīga ietekme nav; ar augstākām likmēm daži cilvēki var izglītoties, bet citi nevar; bet ar galveno ātrumu pie 7 apgr./min daži cilvēki var trenēties.)
Vēl nav zināms, vai ilgstoša iedarbība uz augstu Koriolisa spēku līmeni palielina tieksmi piemēroties. Koriolisa efekta sliktu dūšu izraisošo ietekmi var arī mazināt, ierobežojot Movimiento no galvas.
Zinātne par mākslīgo gravitāciju kosmosā, kas parādās zinātniskās fantastikas filmās
Kas ir nepieciešams, lai mākslīgi viltotu gravitāciju kosmosā? Ikviens, kurš ir redzējis mazliet kino, iebildīs, ka pietiek izveidot kuģi, kas griežas pats par sevi. koncentrisks spēks būt līdzīgs gravitācijai. Atbilde ir hipotētiski pareiza, taču šī mērķa apzināšanās ir kaut kas pavisam cits.
Ideja par riteņu formas debess stacijām, kas ripo tā, lai to komandas varētu palikt piestiprinātas pie zemes, nevis peldēt, nav jauna. Mēs to esam redzējuši desmitiem filmu no 2001. gada: Kosmosa odiseja līdz marsietim. 60. gados, NASA viņš izveidoja milzīgu viltojumu, lai mēģinātu eksperimentēt, vai centrbēdzes spēku, ko izraisa objekta griešanās, var izmantot, lai viltotu gravitāciju šī objekta iekšpusē. Ietekme bija efektīva, taču šāds kuģis nekad nav iegūts. Kāpēc?
Iemesls ir tikai praktisks. būvēt a kosmiskā stacija Tam nepieciešama nesakārtota īpašumu un kapitāla summa. Pētījumi par gravitācijas ietekme dažādos kontekstos var sniegt papildu ieskatu par šo struktūru nozīmi.
Pirmā grūtība ir stacijas gigantiskums. Gadījumā, kas mūs iebrūk, centrbēdzes spēks ir vienāds ar diametru līdz griešanās ātrumam, un šāda veida debesu kuģi, ko mēs redzam kinoteātrī, īpaši neuztraucas par aprēķiniem. 2001. gadā: Kosmosa Odiseja, piemēram, galaktikas stacijas diametrs ir 300 metri un tā griežas ar ātrumu aptuveni 1 apgr./min. Ar šo izkārtojumu tik tikko pietiek, lai viltotu Mēness gravitāciju, kas ir 1/6 no Zemes gravitācijas. parādīties a nopietnība tāpat kā Zemes pagarinājumam, tam būtu jāripo ar ātrumu 2,4 apgr./min.
Ja kosmosa kuģis būtu saprātīgāks izmērs (25 metru rādiuss), tam būtu jādarbojas ar 6 apgr./min, kas, iespējams, būtu nepraktiski testēšanai un maldinātu kosmosa braucējus. Tajā pašā laikā smaguma spēks ir atkarīgs no ceļa uz rotācijas centru. Tik mazā stacijā gravitācija, kas atklāta pie cilvēka kājām, nebūtu vienāda ar to, kas novērota pie cilvēka galvas. Atgriežoties pie SKS, patiesībā daļa no mūsu īstās stacijas kosmosā ir tas, ka tā ļauj mums pamanīt mikrogravitācija.
Visbeidzot, lai tā efektīvi izliktos gravitācija, stacija Celeste Tam jābūt ļoti lielam, un tikai stieņu ievietošana orbītā, lai to izveidotu, ir neticami dārgi. Kilograma svara nolaišana orbītā uz vienas no SpaceX esošajām Falcon 9 raķetēm maksā 2700 USD. Kad uzņēmums sāks manevrēt savu jauno Falcon 9 iekraušanas starpību, šī cena tiks piemērota USD 1.650 par kilogramu kravas.
Iespējams, cena var tikt samazināta dienā, kad mēs varēsim iegūt metālus no Saules sistēmā sastopamajiem asteroīdiem un apstrādāt tos kosmoss. Pat tad 60 kilometru diametra orientieru, piemēram, filmas Elyssium stacijas, celtniecība būs nozares izaicinājums. Ārkārtas gadījumā, ja vēlaties uzzināt par mākslīgo gravitāciju kosmosā.
