Malah seseorang yang tidak berminat dengan angkasa lepas pernah melihat filem tentang perjalanan angkasa lepas atau membaca tentang perkara sedemikian dalam buku. Dalam hampir semua kerja sedemikian, orang berjalan di sekitar kapal, tidur seperti biasa, dan tidak mengalami masalah dengan makan. Ini bermakna kapal ini - fiksyen - mempunyai graviti buatan. Kebanyakan penonton menganggap ini sebagai sesuatu yang semula jadi, tetapi ia tidak sama sekali.
Graviti Buatan
Ini ialah nama perubahan (dalam mana-mana arah) graviti yang biasa kita gunakan dengan menggunakan pelbagai kaedah. Dan ini dilakukan bukan sahaja dalam karya yang hebat, tetapi juga dalam situasi duniawi yang sangat nyata, selalunya untuk percubaan.
Secara teori, penciptaan graviti buatan tidak kelihatan begitu sukar. Sebagai contoh, ia boleh dicipta semula dengan bantuan inersia, lebih tepat lagi, daya emparan. Keperluan untuk kuasa ini tidak timbul semalam - ia berlaku serta-merta, sebaik sahaja seseorang mula mengimpikan penerbangan angkasa jangka panjang. Ciptaangraviti buatan di angkasa akan memungkinkan untuk mengelakkan banyak masalah yang timbul semasa tinggal lama dalam tanpa berat. Otot angkasawan menjadi lemah, tulang menjadi kurang kuat. Perjalanan dalam keadaan sedemikian selama berbulan-bulan, anda boleh mengalami atrofi beberapa otot.
Oleh itu, hari ini penciptaan graviti buatan adalah tugas yang amat penting, penerokaan angkasa lepas tanpa kemahiran ini adalah mustahil.
Bahan
Malah mereka yang mengetahui fizik hanya pada peringkat kurikulum sekolah memahami bahawa graviti adalah salah satu undang-undang asas dunia kita: semua badan berinteraksi antara satu sama lain, mengalami tarikan / penolakan bersama. Semakin besar badan, semakin besar daya tarikannya.
Bumi untuk realiti kita adalah objek yang sangat besar. Itulah sebabnya, tanpa pengecualian, semua badan di sekelilingnya tertarik kepadanya.
Bagi kami, ini bermakna pecutan jatuh bebas, yang biasanya diukur dalam g, bersamaan dengan 9.8 meter sesaat persegi. Ini bermakna jika kita tidak mempunyai sokongan di bawah kaki, kita akan jatuh pada kelajuan yang meningkat sebanyak 9.8 meter setiap saat.
Oleh itu, hanya berkat graviti kita mampu berdiri, jatuh, makan dan minum seperti biasa, memahami di mana di atas, di mana di bawah. Jika graviti hilang, kita akan berada dalam graviti sifar.
Angkasawan yang mendapati diri mereka berada di angkasa dalam keadaan melambung tinggi - jatuh bebas amat mengenali fenomena ini.
Secara teorinya, saintis tahu cara mencipta graviti buatan. wujudbeberapa teknik.
Jisim Besar
Pilihan paling logik ialah menjadikan kapal angkasa begitu besar sehingga mempunyai graviti buatan. Anda boleh berasa selesa di atas kapal, kerana orientasi di angkasa tidak akan hilang.
Malangnya, kaedah dengan perkembangan teknologi moden ini tidak realistik. Untuk membina objek sedemikian memerlukan terlalu banyak sumber. Selain itu, ia memerlukan jumlah tenaga yang luar biasa untuk mengangkatnya.
Percepatkan
Nampaknya jika anda ingin mencapai g sama dengan bumi, anda hanya perlu memberikan kapal bentuk (platform) yang rata dan menjadikannya bergerak serenjang dengan pesawat dengan pecutan yang diingini. Dengan cara ini, graviti buatan akan diperolehi, dan ideal.
Namun, realitinya jauh lebih rumit.
Pertama sekali, adalah wajar mempertimbangkan isu bahan api. Agar stesen sentiasa memecut, adalah perlu untuk mempunyai bekalan kuasa yang tidak terganggu. Walaupun enjin tiba-tiba muncul yang tidak mengeluarkan jirim, undang-undang pemuliharaan tenaga akan kekal berkuat kuasa.
Masalah kedua ialah idea tentang pecutan berterusan. Mengikut pengetahuan dan undang-undang fizikal kita, adalah mustahil untuk memecut ke infiniti.
Selain itu, kenderaan sedemikian tidak sesuai untuk misi penyelidikan, kerana ia mesti sentiasa memecut - terbang. Dia tidak akan dapat berhenti untuk mengkaji planet ini, dia tidak akan dapat terbang perlahan-lahan mengelilinginya - dia perlu memecut.
JadiOleh itu, menjadi jelas bahawa graviti buatan seperti itu belum lagi tersedia untuk kita.
Karusel
Semua orang tahu bagaimana putaran karusel mempengaruhi badan. Oleh itu, peranti graviti buatan mengikut prinsip ini nampaknya paling realistik.
Semua yang berada dalam diameter karusel cenderung terjatuh daripadanya pada kelajuan yang lebih kurang sama dengan kelajuan putaran. Ternyata daya bertindak ke atas badan, diarahkan sepanjang jejari objek berputar. Ia sangat serupa dengan graviti.
Jadi, anda memerlukan kapal yang mempunyai bentuk silinder. Pada masa yang sama, ia mesti berputar di sekeliling paksinya. Ngomong-ngomong, graviti buatan pada kapal angkasa, yang dicipta mengikut prinsip ini, sering ditayangkan dalam filem fiksyen sains.
Kapal berbentuk tong, berputar mengelilingi paksi membujur, menghasilkan daya emparan, yang arahnya sepadan dengan jejari objek. Untuk mengira pecutan yang terhasil, anda perlu membahagikan daya dengan jisim.
Tidak sukar bagi orang yang mengetahui fizik untuk mengira ini: a=ω²R.
Dalam formula ini, hasil pengiraan ialah pecutan, pembolehubah pertama ialah kelajuan nod (diukur dalam radian sesaat), yang kedua ialah jejari.
Menurut ini, untuk mendapatkan g biasa, adalah perlu untuk menggabungkan halaju sudut dan jejari pengangkutan angkasa dengan betul.
Masalah ini diliputi dalam filem seperti "Intersol", "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" dan seumpamanya. Dalam semua kes inigraviti buatan hampir dengan pecutan jatuh bebas Bumi.
Tidak kira betapa bagusnya idea itu, agak sukar untuk melaksanakannya.
Masalah kaedah karusel
Masalah yang paling jelas diserlahkan dalam A Space Odyssey. Jejari "pengangkut angkasa" adalah kira-kira 8 meter. Untuk mendapatkan pecutan 9.8, putaran mesti berlaku pada kadar kira-kira 10.5 pusingan setiap minit.
Pada nilai yang ditunjukkan, "kesan Coriolis" ditunjukkan, yang terdiri daripada fakta bahawa daya yang berbeza bertindak pada jarak yang berbeza dari lantai. Ia bergantung secara langsung pada halaju sudut.
Ternyata graviti tiruan di angkasa akan tercipta, tetapi pusingan yang terlalu cepat kes akan menyebabkan masalah dengan telinga dalam. Ini seterusnya menyebabkan ketidakseimbangan, masalah dengan radas vestibular dan masalah lain yang serupa.
Kemunculan halangan ini menunjukkan bahawa model sedemikian amat tidak berjaya.
Anda boleh cuba pergi dari sebaliknya, seperti yang mereka lakukan dalam novel "The World-Ring". Di sini kapal itu dibuat dalam bentuk cincin, jejarinya hampir dengan jejari orbit kita (kira-kira 150 juta km). Pada saiz ini, kelajuan putarannya cukup untuk mengabaikan kesan Coriolis.
Anda mungkin menganggap bahawa masalah itu telah selesai, tetapi ia tidak sama sekali. Hakikatnya ialah putaran lengkap struktur ini di sekeliling paksinya mengambil masa 9 hari. Ini memungkinkan untuk mengandaikan bahawa beban akan terlalu besar. Untukpembinaannya bertahan, bahan yang sangat kuat diperlukan, yang tidak ada pada kami hari ini. Selain itu, masalahnya ialah jumlah bahan dan proses pembinaan itu sendiri.
Dalam permainan dengan tema yang sama, seperti dalam filem "Babylon 5", masalah ini entah bagaimana diselesaikan: kelajuan putaran agak mencukupi, kesan Coriolis tidak ketara, secara hipotesis mungkin untuk mencipta kapal sedemikian.
Walau bagaimanapun, dunia sedemikian pun mempunyai kelemahan. Namanya momentum.
Kapal itu, berputar mengelilingi paksinya, bertukar menjadi giroskop yang besar. Seperti yang anda ketahui, adalah amat sukar untuk membuat giroskop menyimpang dari paksi disebabkan oleh momentum sudut. Adalah penting bahawa kuantitinya tidak meninggalkan sistem. Ini bermakna bahawa ia akan menjadi sangat sukar untuk menetapkan arah untuk objek ini. Walau bagaimanapun, masalah ini boleh diselesaikan.
Menyelesaikan Masalah
Graviti buatan pada stesen angkasa tersedia apabila "silinder O'Neill" datang untuk menyelamatkan. Untuk mencipta reka bentuk ini, kapal silinder yang sama diperlukan, yang disambungkan di sepanjang paksi. Mereka harus berputar dalam arah yang berbeza. Hasil pemasangan ini ialah momentum sudut sifar, jadi tidak perlu ada kesukaran untuk memberikan arah yang diingini kepada kapal.
Jika boleh membuat kapal dengan radius kira-kira 500 meter, maka ia akan berfungsi dengan tepat seperti yang sepatutnya. Pada masa yang sama, graviti buatan di angkasa akan agak selesa dan sesuai untuk penerbangan jauh di atas kapal atau stesen penyelidikan.
Jurutera Angkasa
Cara mencipta graviti buatan diketahui oleh pencipta permainan. Walau bagaimanapun, dalam dunia fantasi ini, graviti bukanlah tarikan bersama badan, tetapi daya linear yang direka untuk mempercepatkan objek ke arah tertentu. Tarikan di sini bukanlah mutlak, ia berubah apabila sumber diubah hala.
Graviti buatan pada stesen angkasa dicipta dengan menggunakan penjana khas. Ia seragam dan sama arah di kawasan penjana. Jadi, di dunia nyata, jika anda dilanggar oleh kapal yang mempunyai generator dipasang, anda akan ditarik ke badan kapal. Walau bagaimanapun, dalam permainan, wira akan jatuh sehingga dia meninggalkan perimeter peranti.
Hari ini, graviti buatan di angkasa, yang dicipta oleh peranti sedemikian, tidak boleh diakses oleh manusia. Walau bagaimanapun, walaupun pembangun beruban tidak berhenti mengimpikannya.
Penjana Sfera
Ini adalah versi peralatan yang lebih realistik. Apabila dipasang, graviti mempunyai arah ke arah penjana. Ini memungkinkan untuk mencipta stesen, yang gravitinya akan sama dengan stesen planet.
Esentrifuge
Hari ini, graviti buatan di Bumi ditemui dalam pelbagai peranti. Mereka berdasarkan, untuk sebahagian besar, pada inersia, kerana daya ini dirasai oleh kita sama seperti kesan graviti - badan tidak membezakan apa yang menyebabkan pecutan. Sebagai contoh: seseorang yang menaiki lif mengalami kesan inersia. Melalui mata ahli fizik: mengangkat lif menambah pecutan jatuh bebas pecutan kereta. sekembalinyakabin kepada pergerakan yang diukur "kenaikan" berat badan hilang, mengembalikan sensasi biasa.
Para saintis telah lama berminat dengan graviti buatan. Sentrifuge digunakan untuk tujuan ini paling kerap. Kaedah ini sesuai bukan sahaja untuk kapal angkasa, tetapi juga untuk stesen bumi di mana ia diperlukan untuk mengkaji kesan graviti pada tubuh manusia.
Belajar di Bumi, mohon dalam…
Walaupun kajian graviti bermula dari angkasa, ia adalah sains yang sangat biasa. Malah pada hari ini, pencapaian dalam bidang ini telah menemui aplikasi mereka, sebagai contoh, dalam bidang perubatan. Mengetahui sama ada adalah mungkin untuk mencipta graviti buatan di planet ini, seseorang boleh menggunakannya untuk merawat masalah dengan radas motor atau sistem saraf. Lebih-lebih lagi, kajian daya ini dijalankan terutamanya di Bumi. Ini membolehkan angkasawan menjalankan eksperimen sambil kekal di bawah perhatian doktor. Perkara lain ialah graviti buatan di angkasa, tiada orang di sana yang boleh membantu angkasawan sekiranya berlaku situasi yang tidak dijangka.
Memandangkan jumlah tanpa berat, seseorang tidak boleh mengambil kira satelit di orbit Bumi yang rendah. Objek ini, walaupun sedikit, dipengaruhi oleh graviti. Daya graviti yang dijana dalam kes sedemikian dipanggil mikrograviti. Graviti sebenar dialami hanya dalam radas yang terbang pada kelajuan tetap di angkasa lepas. Walau bagaimanapun, tubuh manusia tidak merasakan perbezaan ini.
Anda boleh mengalami ketidakberatan semasa lompat jauh (sebelum kanopi dibuka) atau semasa penurunan parabola pesawat. Eksperimen sedemikiansering dipentaskan di AS, tetapi dalam kapal terbang perasaan ini hanya bertahan selama 40 saat - ini terlalu pendek untuk kajian penuh.
Di USSR pada tahun 1973 mereka tahu sama ada ia mungkin untuk mencipta graviti buatan. Dan bukan sahaja menciptanya, tetapi juga mengubahnya dalam beberapa cara. Contoh nyata penurunan graviti buatan ialah rendaman kering, rendaman. Untuk mencapai kesan yang diingini, anda perlu meletakkan filem padat di permukaan air. Orang itu diletakkan di atasnya. Di bawah berat badan, badan tenggelam di bawah air, hanya kepala yang kekal di atas. Model ini menunjukkan sokongan graviti rendah yang terdapat di lautan.
Tidak perlu pergi ke angkasa untuk merasai kesan daya berlawanan tanpa berat - hipergraviti. Semasa berlepas dan mendaratkan kapal angkasa, dalam emparan, anda bukan sahaja dapat merasakan beban yang berlebihan, tetapi juga mengkajinya.
Rawatan graviti
Kajian fizik graviti, antara lain, kesan tanpa berat badan pada tubuh manusia, berusaha untuk meminimumkan akibatnya. Walau bagaimanapun, sejumlah besar pencapaian sains ini boleh berguna kepada penduduk biasa di planet ini.
Pakar perubatan meletakkan harapan besar pada penyelidikan ke atas tingkah laku enzim otot dalam miopati. Ini adalah penyakit serius yang membawa kepada kematian awal.
Dengan senaman fizikal yang aktif, sejumlah besar enzim creatinophosphokinase memasuki darah orang yang sihat. Sebab fenomena ini tidak jelas, mungkin beban bertindak pada membran sel sedemikian rupa sehingga ia"berlubang". Pesakit miopati mendapat kesan yang sama tanpa bersenam. Pemerhatian angkasawan menunjukkan bahawa dalam ketiadaan berat, aliran enzim aktif ke dalam darah berkurangan dengan ketara. Penemuan ini menunjukkan bahawa penggunaan rendaman akan mengurangkan kesan negatif faktor yang membawa kepada miopati. Ujian haiwan sedang dijalankan.
Rawatan beberapa penyakit sudah pun dijalankan hari ini menggunakan data yang diperoleh daripada kajian graviti, termasuk tiruan. Contohnya, cerebral palsy, strok, Parkinson dirawat dengan menggunakan sut beban. Penyelidikan tentang kesan positif sokongan - kasut pneumatik hampir siap.
Adakah kita akan terbang ke Marikh?
Pencapaian terkini angkasawan memberi harapan untuk realiti projek itu. Terdapat pengalaman sokongan perubatan untuk seseorang semasa tinggal lama dari Bumi. Penyelidikan penerbangan ke Bulan, di mana daya gravitinya 6 kali lebih rendah daripada kita, juga telah membawa banyak faedah. Kini angkasawan dan saintis menetapkan matlamat baharu untuk diri mereka sendiri - Marikh.
Sebelum anda beratur untuk tiket ke Planet Merah, anda harus tahu apa yang badan jangkakan sudah pada peringkat pertama kerja - dalam perjalanan. Secara purata, jalan ke planet padang pasir akan mengambil masa satu setengah tahun - kira-kira 500 hari. Dalam perjalanan, anda hanya perlu bergantung pada kekuatan anda sendiri, tiada tempat untuk menunggu bantuan.
Banyak faktor akan menjejaskan kekuatan: tekanan, sinaran, kekurangan medan magnet. Ujian yang paling penting untuk badan ialah perubahan graviti. Semasa perjalanan, seseorang "berkenalan" denganbeberapa tahap graviti. Pertama sekali, ini adalah lebihan beban semasa berlepas. Kemudian - tanpa berat semasa penerbangan. Selepas itu, hipograviti di destinasi, memandangkan graviti di Marikh adalah kurang daripada 40% Bumi.
Bagaimanakah anda menangani kesan negatif tanpa berat pada penerbangan yang jauh? Diharapkan perkembangan dalam bidang penciptaan graviti buatan dapat membantu menyelesaikan isu ini dalam masa terdekat. Eksperimen pada tikus yang mengembara di Kosmos-936 menunjukkan bahawa teknik ini tidak menyelesaikan semua masalah.
Pengalaman OS telah menunjukkan bahawa penggunaan kompleks latihan yang boleh menentukan beban yang diperlukan untuk setiap angkasawan secara individu boleh membawa lebih banyak manfaat kepada badan.
Setakat ini dipercayai bukan sahaja penyelidik akan terbang ke Marikh, tetapi juga pelancong yang ingin membina koloni di Planet Merah. Bagi mereka, sekurang-kurangnya pada mulanya, sensasi berada dalam keadaan tanpa berat akan mengatasi semua hujah doktor tentang bahaya pendedahan yang berpanjangan kepada keadaan sedemikian. Walau bagaimanapun, mereka akan memerlukan bantuan dalam beberapa minggu juga, itulah sebabnya adalah sangat penting untuk dapat mencari cara untuk mencipta graviti buatan pada kapal angkasa.
Keputusan
Apakah kesimpulan yang boleh dibuat tentang penciptaan graviti buatan di angkasa?
Di antara semua pilihan yang sedang dipertimbangkan, struktur berputar kelihatan paling realistik. Walau bagaimanapun, dengan pemahaman semasa undang-undang fizikal, ini adalah mustahil, kerana kapal itu bukan silinder berongga. Di dalamnya terdapat pertindihan yang mengganggu realisasi idea.
Selain itu, jejari kapal hendaklah begitubesar sehingga kesan Coriolis tidak mempunyai kesan yang ketara.
Untuk mengawal sesuatu seperti ini, anda memerlukan silinder O'Neill yang dinyatakan di atas, yang akan memberi anda keupayaan untuk mengawal kapal. Dalam kes ini, peluang untuk menggunakan reka bentuk yang serupa untuk penerbangan antara planet dengan menyediakan krew peningkatan tahap graviti yang selesa.
Sebelum manusia berjaya merealisasikan impian mereka, saya ingin melihat lebih realisme dan lebih banyak pengetahuan tentang undang-undang fizik dalam fiksyen sains.
