Gravedad artificial y formas de crearlo

Incluso las personas que no están interesados en el espacio, visto alguna vez una película sobre los viajes espaciales o leer acerca de tales cosas en los libros. Casi todas estas personas van a las obras de la nave, el sueño normal, no tienen problemas para comer. Esto significa que estos – ficticia – El barco tiene una gravedad artificial. La mayoría del público lo percibe como algo muy natural, y de hecho esto no es cierto.

gravedad artificial

Así se llama un cambio (en cualquier dirección) que nos es familiar la gravedad mediante la aplicación de diferentes métodos. Y esto se hace no sólo en las obras de ficción, pero en las situaciones terrenales muy reales, más a menudo, para los experimentos.

En teoría, la creación de gravedad artificial no parece tan difícil. Por ejemplo, puede volver a crear utilizando la inercia, más precisamente, la fuerza centrífuga. La necesidad de este poder no surgió ayer – ocurrió tan pronto como la gente comenzó a soñar con una vuelos espaciales de larga duración. Creación de gravedad artificial en el espacio hará que sea posible evitar muchos de los problemas que surgen de la cantidad de tiempo en condiciones de ingravidez. Los astronautas crecen los músculos débiles, los huesos se vuelven menos fuerte. El viajar en estas condiciones meses, se puede conseguir una cierta atrofia del músculo.

Por lo tanto, hoy la creación de gravedad artificial – una tarea de suma importancia, la exploración del espacio sin esta hazaña es imposible.

material bélico

Incluso aquellos que sólo conocen el plan de estudios de nivel de la física, entender que la gravedad – una de las leyes fundamentales de nuestro mundo: todo el cuerpo interactúan entre sí, experimentando una atracción mutua / repulsión. Cuanto mayor sea el cuerpo, mayor es su poder de atracción.

Terrenos en nuestra realidad – un objeto muy masivo. Es por ello que cada cuerpo individual alrededor de ella atrajo.

Para nosotros esto significa la aceleración de la gravedad, que por lo general se mide en g, igual a 9,8 metros por segundo cuadrado. Esto significa que si bajo los pies que no tienen el apoyo, habríamos caído a un ritmo cada vez mayor cada segundo a 9,8 metros.

Por lo tanto, sólo por la gravedad, somos capaces de soportar, caída, comer y beber normalmente, para entender que la parte superior, donde la parte inferior. Si la atracción desaparecerá – estaremos en gravedad cero.

Particularmente familiarizados con este fenómeno astronautas se encuentran en un espacio en un estado de flotación – caída libre.

En teoría, los científicos saben cómo crear gravedad artificial. Existen varias técnicas.

La gran masa

La opción más lógica – para hacer que la nave espacial tan grande que surgió la gravedad artificial. En el barco, se puede sentir cómodo, porque se perderá ninguna orientación en el espacio.

Desafortunadamente, este método no es realista en el desarrollo actual de la tecnología. Para construir una instalación de este tipo requiere demasiados recursos. Además, una increíble cantidad de energía necesaria para su recuperación.

aceleración

Parecería que si se quiere llegar g, igual a la tierra, sólo tenemos que dar a la nave una forma plana (platformoobraznuyu) y conseguir que se mueva perpendicular al plano con la aceleración deseada. De esta manera, se obtiene la gravedad artificial, y – un ideal.

Sin embargo, la realidad es mucho más complicada.

Antes que nada vale la pena considerar el tema de combustible. Para la estación está constantemente acelerando, debe tener la fuente de alimentación ininterrumpida. Incluso si aparece de repente el motor, no se deshaga de la materia, la ley de conservación de la energía se mantiene en vigor.

El segundo problema es la idea de aceleración constante. De acuerdo con nuestro conocimiento y las leyes de la física, no se puede acelerar de forma indefinida.

Además, este transporte no es adecuado para la misión de investigación, ya que constantemente se debe acelerar – volar. No puede dejar de explorar el planeta, incluso lentamente volar alrededor de ella no se puede – es necesario acelerar.

Por lo tanto, queda claro que esta gravedad artificial aún no está disponible para nosotros.

carrusel

Todo el mundo sabe cómo la rotación del carrusel afecta al cuerpo. Por lo tanto, el dispositivo de la gravedad artificial de acuerdo con este principio parece ser el más realista.

Todo lo que es de diámetro carrusel, que tiende a caer fuera de él a una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de rotación. Resulta que en el cuerpo una fuerza dirigida a lo largo del radio de un objeto giratorio. Esto es muy similar a la gravedad.

Por lo tanto, se necesita un barco, que tiene una forma cilíndrica. En este caso, se debe girar alrededor de su eje. Por cierto, la gravedad artificial en una nave espacial, diseñado de acuerdo con este principio se demuestra con bastante frecuencia en las películas de ciencia ficción.

La nave en forma de barril, que gira alrededor de un eje longitudinal, una fuerza centrífuga, la dirección de la que corresponde al radio del objeto. Para el cálculo de la aceleración resultante se requiere para dividir la fuerza en el suelo.

Conocer a la gente a encontrar la física esto no es difícil: a = ω²R.

En esta fórmula, el resultado del cálculo – aceleración, la primera variable – nodo velocidad (medida en radianes por segundo), el segundo – el radio.

De acuerdo con esto, para los que estamos acostumbrados g, debe combinar correctamente la velocidad angular y el radio del transporte espacial.

Este problema se ilumina en películas como "Intersol" "Babylon 5", "2001: Odisea del espacio" y similares. En todos estos casos, la gravedad artificial más cerca de la aceleración gravitacional de la Tierra.

No importa qué tan buena la idea, es bastante difícil de implementar.

el método del problema del "carrusel"

El problema más obvio se destaca en "Odisea en el espacio". "Vehículo espacial" radio es de unos 8 metros. Con el fin de obtener la aceleración en 9,8, la rotación debe tener lugar a una velocidad de aproximadamente 10,5 cada minuto de rotación.

Cuando estos valores se manifiestan "efecto Coriolis", que es que en diferentes distancias del efecto suelo de diferente fuerza. Depende de la velocidad angular.

Resulta que se crea la gravedad artificial en el espacio, pero demasiado rápida rotación del cuerpo dará lugar a problemas con el oído interno. Esto, a su vez, provoca un desequilibrio, problemas con el sistema vestibular y otros similares – – desafíos.

La aparición de esta barrera indica que este modelo es muy desafortunado.

Usted puede tratar de ir a la inversa, como lo hicimos en la novela "World-Ring". Aquí el barco está en la forma de un anillo cuyo radio aproximado al radio de nuestra órbita (unos 150 millones de kilómetros). En este tamaño, la velocidad de rotación es suficiente para ignorar el efecto Coriolis.

Podemos suponer que el problema está resuelto, pero no es así. El hecho de que la facturación total de la estructura alrededor de su eje tarda 9 días. Esto sugiere que la carga es demasiado alta. Con el fin de diseñar su sostenida, se requiere un material muy fuerte, lo que hoy en día no están disponibles. Además, el problema es la cantidad de proceso de materiales y la construcción de directamente.

En los juegos de temas similares, como en la película "Babylon 5", estos problemas se resuelven de alguna manera: es suficiente velocidad de rotación, el efecto Coriolis no es significativa, hipotéticamente posible crear un barco de este tipo.

Sin embargo, incluso estos mundos tienen un inconveniente. Su nombre – impulso.

El barco, que gira alrededor de su eje, se transforma en un enorme giroscopio. Como sabes, hacer que el eje del giróscopo fuera es extremadamente difícil debido a la cantidad de movimiento angular. Es importante que la cantidad no sale del sistema. Esto significa que establece la dirección del objeto va a ser muy difícil. Sin embargo, este problema puede ser resuelto.

direccionamiento

La gravedad artificial en la estación espacial está disponible cuando la ayuda viene "Cilindro de O'Neill." Para crear esta construcción requiere recipientes cilíndricos idénticos que se conectan a lo largo del eje. Ellos tienen que girar en direcciones diferentes. El resultado de este montaje es el momento angular cero, por lo que no debería haber problemas con el barco dando la dirección necesaria.

Si es posible, hacer que la nave de un radio de unos 500 metros, entonces todo funcionará exactamente como debería. En este caso, la gravedad artificial en el espacio es bastante cómodo y conveniente para los vuelos largos en buques o estaciones de investigación.

Los ingenieros espaciales

Cómo crear gravedad artificial, se sabe que los creadores del juego. Sin embargo, en este mundo de fantasía de la gravedad – no es una atracción mutua de los cuerpos, pero la fuerza lineal, diseñado para acelerar los artículos en una dirección dada. La atracción aquí no es absoluta, se cambia al redirigir fuente.

La gravedad artificial en la estación espacial se crea mediante el uso de un generador especial. Ella co-rotación uniforme y una zona de generador. Por lo tanto, en el mundo real, atrapado en el vehículo en el que un generador, que se siente atraída por el cuerpo. Sin embargo, el héroe del juego caerá siempre que la acción no deja el perímetro dispositivo.

Hasta la fecha, la gravedad artificial en el espacio, creado un dispositivo de este tipo no está disponible para la humanidad. Sin embargo, incluso los desarrolladores de cabellos grises no dejan de soñar con ella.

generador esférica

Esta es una versión más realista de los equipos. Al instalar una dirección de la gravedad del generador. Esto hace que sea posible la creación de una estación, de la gravedad de que será igual a la planetaria.

centrífugo

Hoy gravedad artificial en la Tierra se encuentra en una variedad de dispositivos. que se basan, sobre todo, de la inercia, ya que esta fuerza es sentida por nosotros similar a los efectos gravitacionales – el cuerpo no distingue entre lo que es la causa de la aceleración. A modo de ejemplo: un hombre subiendo en el ascensor, sintiendo los efectos de la inercia. Los físicos: salida del ascensor se suma a la aceleración de la caída libre de la aceleración de la cabina. Cuando regresa al movimiento cabina medido "ganancia" de peso desaparece, volviendo el sentido habitual.

Los científicos han sido durante mucho tiempo interesado en la gravedad artificial. La centrífuga es la más utilizada para estos fines. Este método es adecuado no sólo para la nave espacial, sino también por las estaciones de tierra, que requieren para estudiar los efectos de la gravedad sobre el cuerpo humano.

Explorar el mundo, utilizado en …

Aunque el estudio de la gravitación comenzó desde el espacio, es muy ciencias de la tierra. Incluso hoy en día se han aplicado los logros en este campo, por ejemplo, en la medicina. Saber si es posible crear gravedad artificial en el planeta, que se puede utilizar para tratar problemas de locomoción o del sistema nervioso. Por otra parte, el estudio de las fuerzas que intervienen en el primer lugar de la Tierra. Esto permite que los astronautas para llevar a cabo experimentos sin dejar de ser en el enfoque de los médicos. Otra cosa es la gravedad artificial en el espacio, no hay personas capaces de ayudar a los astronautas en caso de una emergencia.

Teniendo en cuenta la ingravidez completa, es imposible para tener en cuenta un satélite en órbita de la Tierra. Estos objetos, aunque en una pequeña medida, afectan a la gravedad. La fuerza de la gravedad, en tales casos, llama la microgravedad. Real gravedad solamente probada la máquina, volar a una velocidad constante en el espacio exterior. Sin embargo, el cuerpo humano no se siente la diferencia.

La experiencia de la ingravidez puede ser un salto prolongada (antes de que el dosel se abrirá) o durante un avión caída parabólica. Tales experimentos se ponen a menudo en los EE.UU., pero en un plano esa sensación dura 40 segundos – es demasiado pequeño para una investigación completa.

En la URSS en 1973 para saber si es posible crear gravedad artificial. Y no sólo creado, sino también de alguna manera cambiado. Un ejemplo claro de reducción artificial de gravedad – inmersión en seco, de inmersión. Para conseguir el efecto deseado requerido para poner una película densa sobre la superficie del agua. El hombre se coloca en la parte superior de la misma. Bajo el peso del cuerpo el cuerpo se sumerge en el agua, sólo la cabeza se mantiene en la parte superior. Este modelo demuestra la no soportado con baja gravedad, que es característica del océano.

No hay necesidad de ir al espacio a sentir los efectos de las fuerzas opuestas ingravidez – hipergravedad. Durante el despegue y el aterrizaje de la nave espacial, sobrecarga centrífuga no sólo puede sentir, sino también para explorar.

tratamiento de gravedad

estudios de física gravitacional, incluyendo los efectos de la ingravidez en el cuerpo humano en un esfuerzo por minimizar las consecuencias. Sin embargo, un gran número de logros de esta ciencia es capaz de ser útiles y habitantes normales del planeta.

Grandes Esperanzas médicos confieren al estudio del comportamiento de las enzimas musculares en la miopatía. Es una enfermedad grave que conduce a la muerte temprana.

Cuando las actividades físicas activo en la sangre de una persona sana recibe una gran cantidad de kreatinofosfokinazy enzima. La razón de este fenómeno no está clara, es posible, la carga actúa sobre la membrana celular de una manera que es "permeable" tales. Los pacientes con miopatía obtener el mismo efecto sin las cargas. Observaciones de los astronautas muestran que en la entrega de gravedad cero de enzima activa en la sangre se reduce significativamente. Este hallazgo sugiere que el uso de la inmersión reducirá el impacto negativo de los factores que conducen a la miopatía. Actualmente llevado a cabo experimentos en animales.

El tratamiento de ciertas enfermedades realizó actual que usa obtenido en el estudio de los datos de gravedad, incluyendo artificial. Por ejemplo, sin tratar la parálisis cerebral, accidente cerebrovascular, trajes de Parkinson a través de la aplicación de la carga. Casi completado el estudio de los efectos positivos del apoyo – zapato neumático.

Mosca en Marte?

Los recientes avances astronautas dan esperanza a la realidad del proyecto. Tiene experiencia en la persona de apoyo médico con una larga estancia fuera de la Tierra. Traído muchos beneficios y las misiones de investigación a la Luna, la fuerza de la gravedad que es 6 veces más pequeña que la nuestra. Ahora astronautas y científicos se han fijado un nuevo objetivo – a Marte.

Antes de que se despierta en, usted debe estar al tanto de todo por un boleto para el planeta rojo, que espera que el cuerpo en la primera etapa de trabajo – en la carretera. En promedio, el camino hacia el planeta desierto se llevará a mitad del año – unos 500 días. Depender de la carretera tienen sólo su propio poder, sólo tiene que esperar por ayuda desde cualquier lugar.

Minar las fuerzas serán muchos factores: estrés, radiación, la ausencia de un campo magnético. La prueba más importante para el organismo – cambiar la gravedad. personas que viajan "familiarizarse" con múltiples niveles de gravedad. Principalmente esta sobrecarga de despegue. Entonces – ingravidez durante el vuelo. A partir de entonces -. Hypogravity en el destino, es decir, a la gravedad en Marte al menos el 40% de la tierra ..

Cómo hacer frente a los efectos negativos de la ingravidez en un vuelo largo? Se espera que el desarrollo en el campo de gravedad artificial ayudará a abordar esta cuestión en un futuro próximo. Los experimentos en ratas, que viajan en "Cosmos-936" demuestran que este método no resuelve todos los problemas.

OS La experiencia ha demostrado que es mucho más útil para el organismo es capaz de llevar el uso de simuladores, capaz de determinar la carga requerida para cada astronauta individual.

Si bien se cree que Marte volar no sólo a los investigadores, sino también para los turistas que quieren establecer una colonia en el planeta rojo. Para ellos, al menos inicialmente, la sensación de estar en condiciones de ingravidez superan las razones por las cuales los médicos acerca de los peligros de la estancia prolongada en estas condiciones. Sin embargo, después de unas semanas y necesitan ayuda para ellos por qué es tan importante ser capaz de encontrar una manera de construir una gravedad artificial de la nave espacial.

resultados

¿Qué conclusiones se pueden hacer sobre la creación de gravedad artificial en el espacio?

Entre todas las opciones consideradas actualmente rotación de diseño se parece más realista. Sin embargo, bajo el conocimiento actual de las leyes físicas es imposible, porque el barco – esto no es un cilindro hueco. En su interior hay superposición de obstaculizar la aplicación de las ideas.

Además, el barco del radio debe ser lo suficientemente grande como para que el efecto de Coriolis hay un efecto significativo.

Para administrar algo por el estilo, se necesita el cilindro de O'Neill se mencionó anteriormente, lo que hará posible el control de la nave. En este caso, se incrementan las posibilidades para el uso de una estructura de este tipo para misiones interplanetarias asegurando al equipo un nivel cómodo de la gravedad.

Antes de la humanidad será capaz de traducir sus sueños en realidad, nos gustaría ver en las obras de ficción un poco más realista y más conocimiento de las leyes de la física.