Вештачка гравитација је и како створити

Чак и особа која није заинтересована за простор, барем једном је видео филм о путовањима у свемирима или је прочитала о таквим стварима у књигама. Скоро у свим таквим радовима људи иду око брода, нормално спавају, не доживљавају проблеме са уносом хране. То значи да на овим - фиктивним - бродовима постоји вештачка гравитација. Већина гледалаца то сматра нечим потпуно природним, али то није тако.

Вештачка тежина

Ово је име за промену у било ком смеру уобичајене тежине за нас примјеном различитих метода. А то се ради не само у фантастичним радовима, већ иу веома стварним земаљским ситуацијама, најчешће за експерименте.

У теорији стварање вештачке гравитације не изгледа тако тешко. На пример, она се може стварати инерцијом, тачније центрифугалном силом. Потреба за оваквом снагом није настала јуче - то се десило одмах, чим је особа почела да сања о дугим летовима. Стварање вештачке гравитације у свемиру омогућиће да се избегне мноштво проблема који настају током продуженог излагања нултој гравитацији. Космонаути слабе мишиће, кости постају мање издржљиве. Путујући у овим условима месецима, можете добити атрофију неких мишића.

Дакле, до данас стварање вештачке гравитације је задатак од највећег значаја, истраживање космоса без ове вештине је једноставно немогуће.

Брачнокрвност

Чак и они који познају физику само на нивоу школског програма разумеју да је гравитација један од основних закона нашег свијета: сва тела међусобно међусобно међусобно дјелују и доживљавају узајамну привлачност / одбојност. Што је тело веће, већа је његова привлачност.

Земља је за нашу стварност - објекат је веома масиван. Због тога се све тело без изузетка привлачи.

За нас ово значи убрзање слободног падања, који се обично мери у г, једнак 9,8 метара квадратном секундом. То значи да, ако нисмо имали подршку под ногама, пало би са брзином пораста за 9,8 метра сваке секунде.

Дакле, само захваљујући гравитацији смо у стању да стојимо, пада, једемо и пијемо нормално, разумемо где је врх, где је дно. Ако привлачност нестане - бићемо у тежини.

Посебно су упознати са овом појавом астронаути који се налазе у простору у стању поражавајућег - слободног пада.

Теоретски, научници знају како стварати вештачку тежину. Постоји неколико метода.

Већа маса

Најлогичнија опција је да се свемирски брод направи тако великим да се на њему појављује вештачка гравитација. На броду ће се осећати угодно, јер оријентација у простору неће бити изгубљена.

Нажалост, ова метода је нереална с модерним развојем технологија. За изградњу таквог објекта захтева превише ресурса. Поред тога, за подизање захтеваће се невероватна количина енергије.

Убрзање

Чини се да ако желите да постигнете г, једнаку Земљи, једноставно морате дати броду равном (платформом) облику и учинити да се креће дуж правокутне равнине са жељеним убрзањем. На овај начин се добија вештачка гравитација и идеална.

Међутим, у стварности, све је много компликованије.

Пре свега, потребно је узети у обзир питање горива. Да би станица била стално убрзана, неопходно је имати непрекидно напајање. Чак и ако се мотор изненада појави, а не бацајући материје, закон о очувању енергије ће остати на снази.

Други проблем је сама идеја константног убрзања. Према нашим сазнањима и физичким законима, немогуће је убрзати до бесконачности.

Поред тога, такав транспорт није погодан за истраживачке мисије, јер мора стално убрзати - да лети. Не може престати да проучава планету, неће чак ни успети да полети око ње - морамо убрзати.

Стога постаје јасно да таква вештачка гравитација још није доступна.

Цароусел

Сви знају како ротација вртиљача утиче на тело. Стога је уређај вештачке гравитације по овом принципу најизраженији.

Све што је у пречнику карусел, нагиње да се испразне са брзином приближно једнаком брзином ротације. Испоставља се да сила која дјелује дуж радијуса ротирајућег објекта делује на тела. Врло је сличан гравитацији.

Дакле, потребан вам је брод који има цилиндрични облик. У том случају, мора се окренути око своје осе. Успут, вештачка гравитација на свемирском броду, створена овим принципом, често се показује у филмовима научне фантастике.

Цев у облику цијеви, ротирајући око уздужне осе, ствара центрифугу сила, правац који одговара радијусу објекта. Да би израчунали резултујуће убрзање, потребно је поделити силу у масу.

Људи који знају физику сматрају да то неће бити веома тешко: а = ω²Р.

У овој формули, резултат израчунавања је убрзање, прва варијабла је брзина чворишта (мерена у броју радијација у секунди), друга је радијус.

Према томе, да би се добило уобичајено г, неопходно је компетентно комбиновати угаонску брзину и радијус свемирског транспорта.

Сличан проблем наглашава се у филмовима као што су "Интерсолах", "Бабилон 5", "2001: Спаце Одиссеи" и слично. У свим овим случајевима, вештачка гравитација је апроксимирана земљотресним убрзањем гравитације.

Без обзира колико је добра идеја, то је прилично тешко схватити.

Проблеми метода "цароусел"

Најочигледнији проблем је покривен у "Спаце Одиссеи". Радијус "носача свемира" је око 8 метара. Да би се добио убрзање од 9.8, ротација треба да се деси брзином од око 10.5 окретаја сваке минуте.

Са наведеним вредностима, "Цориолисов ефект" се манифестује, што се састоји у чињеници да друга сила делује на различитим растојањима од пода. То зависи директно од угаоне брзине.

Испоставља се да ће се стварати вештачка гравитација у простору, али превише брза ротација тела доведе до проблема са унутрашњим ушима. Ово, за узврат, узрокује неравнотеже, проблеме са вестибуларним апаратом и друге - слично - потешкоће.

Појава ове баријере указује на то да је такав модел изузетно неуспешан.

Можеш покушати да идеш са супротне стране, као што је то чинио у роману "Светски прстен". Овде је брод направљен у облику прстена, радијус који је близу радијуса наше орбите (око 150 милиона км). Са овом величином, брзина његовог окретања је сасвим довољна да игнорише Кориолисов ефекат.

Можемо претпоставити да је проблем решен, али то није тако. Чињеница је да комплетан промет овог дизајна око своје осовине траје 9 дана. Ово омогућава претпоставку да ће оптерећења бити превелика. Да би преживјели градњу, потребан је веома јак материјал, који тренутно немамо. Поред тога, проблем је количина материјала и сам процес изградње.

У игрицама сличне теме, као у филму "Бабилон 5", ови проблеми су некако решени: брзина ротације је сасвим довољна, ефекат Цориолиса није битан, могуће је хипотетички створити такав брод.

Међутим, чак и такви светови имају мањак. Његово име је тренутак импулса.

Брод, ротирајући око осе, претвара се у велики гироскоп. Као што је познато, изузетно је тешко применити жироскоп да одступи од осе захваљујући угловном моменту. Важно је да његова количина не оставља систем. То значи да ће бити врло тешко поставити смер за овај објекат. Међутим, такав проблем се може решити.

Решавање проблема

Вештачка гравитација на свемирској станици постаје доступна када "О'Неилл цилиндар" дође до спашавања. Да бисте креирали овај дизајн, потребни су вам идентични цилиндрични бродови који су повезани дуж осе. Морају се ротирати у различитим правцима. Резултат оваквог састава је нулти момент импулса, тако да не би требало бити тешкоћа са давањем потребног правца броду.

Ако је могуће направити брод с пречником од око 500 метара, онда ће радити тачно онако како треба. Истовремено, вештачка тежина у свемиру ће бити прилично удобна и погодна за дугачке летове на бродовима или истраживачким станицама.

Спаце Енгинеерс

Како стварати вештачку гравитацију познати су креаторима игре. Међутим, у овом фантастичном свету гравитација није узајамна привлачност тела, већ линеарна сила дизајнирана да убрза објекте у датом правцу. Овде атракција није апсолутна, она се мења када се извор преусмјери.

Вештачка гравитација на свемирској станици створена је коришћењем специјалног генератора. Једноставно је и равномерно у распону генератора. Дакле, у стварном свету, ударајући брод у који је инсталиран генератор, привлачиће се труп. Међутим, у игри јунак ће пасти док не напусти периметар уређаја.

До данас, вештачка гравитација у простору, која је направљена од таквог уређаја, није доступна човечанству. Међутим, чак ни сивогодишњи програмери не престану сањати о томе.

Сферични генератор

Ово је реалнија верзија опреме. Када је инсталиран, гравитација има смер генератора. Ово омогућава стварање станице чија гравитација буде једнака планети.

Центрифуга

Данас се вештачка гравитација на Земљи јавља у различитим уређајима. Они се углавном заснивају на инерцији, јер нас сила осећа слично гравитационом утицају - организам не разликује шта узрокује убрзање. Као пример: особа која се пење у лифт, утиче на инерцију. Са очима физичара: подизање лифта доприноси убрзању убрзања кабине како би се убрзао слободан пад. Када се кокпит врати на измерени покрет, "гаин" у тежини нестаје, враћајући уобичајене сензације.

Научници већ дуго занимају вештачку гравитацију. За ову сврху најчешће се користи центрифуга. Ова метода је погодна не само за свемирске летелице, већ и за земаљске станице у којима је потребно проучити утицај гравитације на људско тело.

Сазнајте на Земљи, примените у ...

Иако је проучавање гравитације почело од свемира, то је врло земља наука. Чак и данас достигнућа у овој области нашла су своју примену, на примјер, у медицини. Знајући да ли је могуће стварати вештачку гравитацију на планети, можете га користити за третирање проблема са моторним апаратом или нервним системом. Штавише, проучавање ове силе првенствено се бави земљом. Ово омогућава космонаутима да спроведу експерименте, а остају под пажљивом пажњом доктора. Још једна ствар је вештачка гравитација у простору, нема људи који могу помоћи астронаутима у случају непредвиђене ситуације.

Имајући у виду потпуну тежину, не може се узети у обзир сателит у близини земљине орбите. Ови објекти, иако у мањем обиму, утичу на тежину. Гравитација, формирана у таквим случајевима, назива се микроравлика. Реална тежина се доживљава само у возилу које лети константном брзином на отвореном простору. Међутим, људско тело не осећа ту разлику.

Можете доживети тежину са дугим скоком (пре отварања куполе) или током параболичког спуштања авиона. Такви експерименти се често стављају у САД, али на авиону овај сензор траје само 40 секунди - премало је за пуно истраживање.

У СССР-у, 1973. године, знали су да ли је могуће створити вештачку тежину. И нису то само створили, већ су га и на неки начин променили. Живописан пример вештачког смањења гравитације је суво урањање, уроњање. Да би се постигао жељени ефекат, потребно је ставити густу фолију на површину воде. Особа је стављена на врх тога. Под тежином тела, тело се потопи под водом, само је глава остаје изнад ње. Овај модел показује неподношљивост с смањеном гравитацијом, која је карактеристична за океан.

Нема потребе да се уђе у простор да би се осетио утицај супротне тежине силе - хипергравитет. Уз полетање и слетање свемирске летелице, у центрифуги, преоптерећење се не може осетити, већ се такође проучавати.

Лечење с гравитацијом

Гравитационе физичке студије, између осталог, утичу на тежину на људском тијелу, покушавајући да минимизирају посљедице. Међутим, велики број достигнућа ове науке може бити корисно за обичне становнике планете.

Лекари постављају велике наде на студије понашања ензима мишића у миопатији. Ово је озбиљна болест која води до ране смрти.

Са активним физичким вежбама, велики волумен ензим креатинопхоспхокинасе улази у крв здравог човека. Узрок ове појаве је нејасан, можда оптерећење делује на ћелијску мембрану тако да "перфорира". Пацијенти са миопатијом примају исти ефекат без вежбања. Посматрања космонаута показују да се у одсуству тежине улазак активног ензима у крв у значајној мери смањује. Ово откриће сугерише да ће употреба потапања смањити негативни утицај фактора који доводе до миопатије. У овом тренутку, експерименти се спроводе на животињама.

Неке од болести се данас третирају коришћењем података добијених у проучавању гравитације, укључујући вештачку. На примјер, врши се лијечење церебралне парализе, удара, Паркинсона примјеном теретних одијела. Практично завршене студије позитивних ефеката подршке - пнеуматске ципеле.

Да љетамо на Марс?

Најновија достигнућа космонаута дају наду за стварност пројекта. Постоји искуство медицинске подршке за особу са дугим задржавањем од Земље. Многи истраживачки летови на Месец донели су много корисности, гравитациона сила на којој је 6 пута мања од нашег родног. Сада астронаути и научници постављају нови циљ - Марс.

Пре него што стигнете до карте за Црвену Планету, требало би да знате шта чека тело у првој фази рада - на путу. У просеку, пут ка пустињској планети трајаће годину и по дана - око 500 дана. Бројање на путу ће имати само своју снагу, нема чекања за помоћ.

Постоји много фактора који ће подривати снагу: стрес, зрачење, одсуство магнетног поља. Најважнији тест за тело је промена у гравитацији. На путу, особа се "упознаје" са неколико нивоа гравитације. Пре свега, ово је преоптерећење приликом полетања. Тада - безвременост током лета. После тога - хипогравност на одредишту, јер гравитација на Марсу износи мање од 40% земље гравитације.

Како се носити са негативним утјецајем тежине у дугом лету? Надамо се да ће развој у области стварања вештачке гравитације помоћи у решавању овог проблема у блиској будућности. Експерименти на пацовима који путују у Цосмос-936 показују да ова техника не решава све проблеме.

ОС Искуство је показало да је много корисније за организам је у стању да доведе коришћење симулатора, у стању да одреди потребно оптерећење за сваку појединачну астронаута.

Иако се верује да је Марс лети не само истраживачима, али и туристима који желе да се успостави колонију на црвеној планети. За њих, барем по први пут, осећај бити у бестежинском надмашују разлоге лекара о опасностима од продуженог боравка у овим условима. Међутим, после неколико недеља и потребна помоћ да им зашто је толико важно да буде у стању да пронађе начин да се изгради на свемирског брода вештачке гравитације.

Резултати

Који се закључци могу се о стварању вештачке гравитације у свемиру?

Од свих разматраних опција тренутно ротирајући дизајн изгледа реалније. Међутим, према садашњем разумевању физичких закона је немогуће, јер је брод - ово није шупља цилиндра. У њој постоје преклапања ометају реализацију идеје.

Поред тога, брод је радијус мора бити довољно велика тако да је Кориолисов ефекат није значајан ефекат.

За управљање тако нешто, потребно је цилиндар О'Нил је горе поменуто, што ће омогућити да се контролисао брод. У том случају, шансе повећавају за коришћење такве структуре за међуплентарна мисије обезбеђују тим удобан ниво гравитације.

Пре него што ће човечанство бити у стању да преведу своје снове претворе у стварност, желели бисмо да видимо у делима фантастике мало реалније и више знања о законима физике.