Artificial gravitacija i kako stvoriti

Čak i ljudi ne zanima u prostoru, ikad vidio film o svemirskom putovanju ili čitati o takvim stvarima u knjigama. Gotovo svi ovi ljudi idu na radove broda, normalan san, nemaju problema sa ishrani. To znači da su ovi - fiktivni - Brod ima veštačke gravitacije. Većina publike doživljava kao nešto sasvim prirodno, i, u stvari, to nije istina.

umjetnih gravitacija

Tako mi zovemo promjene (u oba smjera) poznat nam gravitacija primjenom različitih metoda. I to se radi ne samo u djelima fikcije, ali u vrlo stvaran zemaljske situacijama, najčešće, za eksperimente.

U teoriji, stvaranje umjetnih gravitacija ne izgleda tako teško. Na primjer, možete ponovno stvoriti koristeći inerciju, tačnije, centrifugalne sile. Potreba za tu moć nije nastala jučer - to dogodilo čim su ljudi počeli sanjati dugoročne svemirskim letovima. Stvaranje umjetne gravitacije u svemiru će omogućiti da se izbjeći mnoge probleme koji proizlaze iz vremena u bestežinskom stanju. Astronauti rastu slab mišića, kosti postaju slabije. Putuju u ovim uvjetima mjeseca, možete dobiti neke mišićne atrofije.

Dakle, danas je stvaranje veštačke gravitacije - zadatak od izuzetnog značaja, istraživanje svemira bez taj podvig je nemoguće.

materijala

Čak i oni koji znaju samo nivo fizike nastavni plan i program, shvatiti da je gravitacija - jedan od osnovnih zakona našeg svijeta: sve tijelo komuniciraju jedni s drugima, doživljava uzajamnog privlačenja / odbijanja. Što je veća tijela, veća je njena moć privlačnosti.

Zemljište za naše stvarnosti - vrlo masivnom objektu. Zato je svaka tijelo oko njega privukao.

Za nas to znači ubrzanje gravitacije, koja se obično mjeri u g, što je jednako 9,8 metara po kvadratnom drugi. To znači da, ako pod nogama nismo imali podršku, mi bi pao po stopi povećanja svake sekunde do 9,8 metara.

Na taj način, samo gravitacijom, u mogućnosti smo da stoje, pasti, jede i pije normalno, da shvate gdje vrhu, gdje je dno. Ako će privlačnost nestati - mi ćemo biti u bestežinskom stanju.

Posebno upoznati sa ovim fenomenom astronauti nađu u prostoru u stanju plutajućeg - slobodnog pada.

Teoretski, naučnici znaju kako kreirati umjetni gravitacije. Postoji nekoliko tehnika.

Veliki mase

Najlogičnije opcija - da se svemirski brod toliko velika da je nastao umjetni gravitacije. Na brodu, možete osjećati ugodno, jer ne orijentacije u prostoru će biti izgubljen.

Nažalost, ova metoda nije realno u sadašnjem razvoju tehnologije. Za izgradnju takvog postrojenja zahtijeva previše resursa. Pored toga, neverovatnu količinu energije potrebne za njen oporavak.

ubrzanje

Čini se da, ako želite doći do G, što je jednako zemlju, samo treba dati brod stana (platformoobraznuyu) formu i dobiti da se kreće okomito na ravan sa željenim ubrzanja. Na ovaj način, umjetnih gravitacija se dobija, i - idealno.

Međutim, stvarnost je mnogo složenija.

Prvo i najvažnije je razmotriti pitanje goriva. Do stanice se stalno ubrzava, morate imati neprekidno napajanje. Čak i ako se iznenada pojavljuje motor, ne raspolažu stvar, zakon očuvanja energije i dalje je na snazi.

Drugi problem je ideja konstantnog ubrzanja. Prema našim saznanjima i zakonima fizike, ne možete ubrzati u nedogled.

Osim toga, ovaj transport nije pogodna za istraživačke misije, jer se mora stalno biti ubrzana - da leti. On ne može zaustaviti da istražuju planete, on je čak i polako lete oko nje ne mogu - to je neophodno ubrzati.

Dakle, jasno je da je ovaj umjetni gravitacija još nije dostupan kod nas.

karusel

Svi znaju kako rotaciju karusel utiče na tijelo. Stoga, veštačke gravitacije uređaj prema ovom principu izgleda najrealnije.

Sve je to u promjeru vrtuljak, ima tendenciju da pada iz nje po stopi približno jednaka brzini rotacije. Ispostavilo se da u tijelu sila usmjerena duž radijus rotacije objekta. Ovo je vrlo slična gravitacije.

Dakle, potrebno je brod, koji ima cilindrični oblik. U ovom slučaju, to bi trebalo rotirati oko svoje osi. Inače, veštačke gravitacije na svemirskom brodu, dizajniran po tom principu se pokazao dovoljno često u filmovima naučne fantastike.

Brod bure u obliku, revolving oko uzdužne osi, a centrifugalna sila, od kojih je pravac odgovara radijus objekta. Da bi izračunali rezultat ubrzanje je potrebno podijeliti na snagu na terenu.

Poznavanje fizike ljudi smatraju da to nije teško: a = ω²R.

U ovoj formuli, rezultat obračun - ubrzanje, prva varijabla - brzina čvora (mjereno u radijanima po sekundi), drugi - radijus.

Prema tome, za koje smo navikli g, morate pravilno kombinovati na ugaone brzine i radijus prostora transporta.

Ovaj problem je osvijetljen u filmovima kao što su "Intersol" "Babylon 5", "2001: Odiseja u svemiru" i slično. U svim ovim slučajevima, veštačke gravitacije bliže ubrzanje sile teže Zemlje.

Bez obzira na to koliko je dobar ideja, to je prilično teško sprovesti.

način problem "karusel"

Najočigledniji problem je istaknut u "Odiseja u svemiru". Radius "prostor nosač" je oko 8 metara. Da bi se dobila ubrzanje na 9,8, rotacija treba da se odvija po stopi od oko 10,5 svake minute prometa.

Kada te vrijednosti ispoljavaju "Coriolis efekt", a to je da na različitim udaljenostima od poda uticaj različitih snage. To ovisi o ugaone brzine.

Ispostavilo se da je stvorio umjetni gravitacije u svemiru, ali prebrzo okretanje tijela će dovesti do problema sa unutrašnjeg uha. To je, pak, uzrokuje neravnotežu, problemi sa vestibularnog sistema i drugih - slično - izazovi.

Pojava ovog prepreka ukazuje na to da je ovaj model veoma nesretan.

Možete pokušati ići na poleđini, kao što smo učinili u romanu "World-prsten". Ovdje je brod u obliku prstena čiji radijus približan radijus naše orbite (oko 150 miliona kilometara). Na ove veličine, brzina rotacije je dovoljno da se zanemariti učinak Koriolisov.

Možemo pretpostaviti da je problem riješen, ali to nije tako. Činjenica da je ukupan promet strukture oko svoje osi traje 9 dana. Ovo ukazuje na to da je opterećenje je previsoka. Kako bi odredio njihov održati, to zahtijeva vrlo jakog materijala, koji danas nisu dostupni. Osim toga, problem je količina materijala i direktno proces izgradnje.

U igrama sličnih predmeta, kao u filmu "Babylon 5", ovi problemi su na neki način riješiti: dovoljno je brzina rotacije, efekat Coriolis nije značajan, hipotetički moguće stvoriti takav brod.

Međutim, čak i ovi svjetovi imaju nedostatak. Njegovo ime - zamah.

Broda, vrti oko svoje ose, pretvara se u veliki žiroskop. Kao što znate, iskoristite žiro off osi je izuzetno teško zbog ugaonog momenta. Važno je da se iznos ne ostavite sistem. To znači da postavite pravac objekta će biti veoma teško. Međutim, takav problem može riješiti.

Obraćajući

Veštačke gravitacije na svemirskoj stanici postaje dostupna kada dođe pomoći "O'Neill Cilindar." Da bi stvorio ovaj konstrukt zahtijeva identična cilindrične posude koje povezuju duž osi. Oni moraju se okretati u različitim pravcima. Rezultat ovog okupljanja je nula ugaoni moment, tako da ne bi trebalo biti problema sa davanjem broda potrebne pravcu.

Ako je moguće, napraviti brod u radijusu od oko 500 metara, onda će raditi baš onako kako bi trebalo. U ovom slučaju, veštačke gravitacije u svemiru je vrlo udoban i pogodan je za duge letove na brodovima ili istraživačke stanice.

prostor Inženjeri

Kako kreirati umjetni gravitaciju, poznato je da su kreatori igre. Međutim, u ovom fantasy svijetu gravitacije - to nije uzajamno privlačenje tijela, ali linearne sile, dizajniran da ubrza stvari u određenom smjeru. Privlačnost ovdje nije apsolutna, to se mijenja kada preusmjeravanje izvora.

Veštačke gravitacije na svemirskoj stanici je stvoren pomoću posebnog generatora. Ona je zajedno rotacije uniformu i generator zoni. Dakle, u stvarnom svijetu, uhvaćen u vozilo u kojem generator, ti bi se privukla na tijelo. Međutim, junak igre će pasti sve dok akcija ne ostavlja perimetar uređaja.

Do danas, veštačke gravitacije u svemiru, stvorio takav uređaj nije dostupan čovječanstvu. Međutim, čak i sedokosi programeri ne prestaju da sanjam o tome.

sferne generator

Ovo je realnija verzija opreme. Kada instalirate gravitacije pravac generatora. Zbog toga je moguće da se stvori stanica, od kojih gravitacije će biti jednak planetarnom.

centrifuga

Danas umjetnih gravitacija na Zemlji nalazi se u raznim uređajima. oni su zasnovani, uglavnom, na inerciji, jer je to sila se osjeti kod nas slična gravitacijski efekti - tijelo ne pravi razliku između onoga što je uzrok ubrzanja. Kao primjer: čovjek diže u liftu, osjeća posljedice inercije. Fizičari: uspon lift dodaje ubrzanje slobodnog pada ubrzanja kabine. Kada se vratite u kokpitu mjeriti pokret "pojačanje" težina nestaje, vraća uobičajenom smislu.

Naučnici su dugo bili zainteresovani za veštačke gravitacije. Centrifuga se najčešće koristi za te svrhe. Ova metoda je pogodna ne samo za svemirski brod, ali i za zemaljske stanice, za koje je potrebno proučiti efekte gravitacije na ljudski organizam.

Istražite svijet, koji se koriste u ...

Iako je istraživanje gravitacije počeo od prostora, to je vrlo Earth Science. Čak i danas dostignuća u ovoj oblasti su primjenjeni, na primjer, u medicini. Znajući da li je moguće da se stvori umjetni gravitacija na planeti, možete ga koristiti za liječenje problema sa lokomotorni ili nervnog sistema. Osim toga, studija o snagama koje su učestvovale na prvom mjestu na Zemlji. Ovo omogućava astronauti za obavljanje eksperimenata ostajući u fokusu doktora. Druga stvar je vještačko gravitacije u svemiru, nema ljudi u mogućnosti pomoći astronauta u slučaju nužde.

Imajući u vidu kompletan bestežinskom stanju, nemoguće je da se uzmu u obzir satelita u Zemljinoj orbiti. Ovi predmeti, iako u manjoj mjeri, utjecati na gravitaciju. Sile gravitacije, u takvim slučajevima, pod nazivom mikrogravitaciju. Real gravitacija se testiraju samo mašinu, leti konstantnom brzinom u svemiru. Međutim, ljudsko tijelo ne osjeća razliku.

Doživite bestežinskom može biti dugog skok (pre će baldahin otvoriti) ili tokom parabolicki pad aviona. Takvi eksperimenti se često stavljaju u SAD-u, ali u avionu taj osjećaj traje samo 40 sekundi - to je premala za punu istragu.

U Sovjetskom Savezu 1973. znamo da li je moguće da se stvori umjetni gravitacije. I to ne samo ga je stvorio, ali i na neki način promijenjen. Upečatljiv primjer umjetnih smanjenje težine - suho umakanje, potapanje. Da bi se postigao željeni efekt potrebno staviti gustu film na površini vode. Čovjek se stavlja na njega. Pod težinom tijela tijelo je uronjen u vodu, samo glava ostaje na vrhu. Ovaj model pokazuje nepodržani sa niskim gravitacije, što je karakteristika oceana.

Nema potrebe da se ide u svemir da se osjećaju posljedice bestežinskog suprotne sile - hypergravity. Tokom polijetanja i slijetanja svemirskog broda, centrifuga preopterećenja ne samo da može osjetiti, ali i za istraživanje.

tretman gravitacije

Gravitacioni fizike studije uključujući efekte bestežinskog stanja na ljudski organizam u nastojanju da se smanji posljedice. Međutim, veliki broj ostvarenja ove nauke je u stanju da bude koristan i običnih stanovnika planete.

Great Expectations lekari daju na proučavanju ponašanja mišića enzima u miopatije. To je ozbiljna bolest koja dovodi do prerane smrti.

Kada je aktivan fizičkim aktivnostima u krvi zdravih osoba prima veliku količinu enzima kreatinofosfokinazy. Razlog za ovaj fenomen nije jasno, to je moguće, opterećenje deluje na ćelijsku membranu na takav način da se "Curi". Pacijenti sa miopatije dobiti isti efekt bez opterećenja. Zapažanja za astronaute pokazuju da je u bestežinskom stanju isporuke aktivnih enzima u krvi je značajno smanjen. Ovaj nalaz ukazuje na to da je upotreba potapanja će smanjiti negativan utjecaj faktora koji vode do miopatije. Trenutno sprovodi eksperimente na životinjama.

Liječenje određenih bolesti danas sprovode se dobiti u proučavanju podataka gravitacije, uključujući i umjetni. Na primjer, neobrađeni cerebralne paralize, moždanog udara, Parkinsonove odijela kroz primjenu opterećenja. Skoro završili studije pozitivnih efekata podrške - pneumatskih cipela.

Fly na Marsu?

Nedavni napredak astronauti dati nadu realnost projekta. Ona ima iskustva u medicinsko osoblje za podršku s dugom boravak daleko od Zemlje. Donio mnoge prednosti i istraživanja misije na Mjesec, sila gravitacije koja je 6 puta manji od našeg. Sada astronauti i naučnici su sebi postavili novi cilj - na Mars.

Prije nego što se probudiš, trebalo bi biti svjesni svih za kartu za Crvenu planetu, on očekuje da će se tijelo u prvoj fazi rada - na putu. U prosjeku, put u pustinju planeta će se polovini godine - oko 500 dana. Oslonite se na putu imaju samo svoje moći, samo čekati pomoć od bilo gdje.

Potkopati snage će biti mnogo faktora: stres, zračenje, odsustvo magnetnog polja. Najvažniji test za organizam - promijeniti gravitacije. Putujući ljudi "upoznaju" sa više nivoa gravitacije. Prvenstveno ovo preopterećenja poletanje. Onda - bestežinsko stanje tokom leta. Nakon toga -. Hypogravity na odredište, to jest, da se gravitacija na Marsu najmanje 40% zemlje ..

Kako se nositi sa negativnim efektima bestežinskog stanja u dugog leta? Ona se nada da će razvoj u području umjetne gravitacije će pomoći da se ovo pitanje u bliskoj budućnosti. Eksperimente na štakorima, putujući "Cosmos-936" pokazuju da je ova metoda ne rješava sve probleme.

OS Iskustvo je pokazalo da je mnogo korisnije za organizam je u stanju da donese korištenje simulatora, u stanju da odredi potrebno opterećenje za svakog pojedinca astronaut.

Iako se vjeruje da je Mars lete ne samo istraživača, ali i turistima koji žele uspostaviti koloniju na crvenoj planeti. Za njih, barem u početku, osjećaj biti u bestežinskom nadmašuju razloga liječnicima o opasnostima produženog boravka u ovim uvjetima. Međutim, nakon nekoliko tjedana i potrebna pomoć da ih zašto je toliko važna da bi mogli pronaći način da se izgradi na svemirskom brodu veštačke gravitacije.

rezultati

Kakvi se zaključci mogu biti o stvaranju umjetne gravitacije u svemiru?

Među svim smatra opcije trenutno rotirajući dizajn izgleda realnije. Međutim, pod sadašnjim razumijevanje fizičkih zakona to je nemoguće, jer je brod - ovo nije šuplja cilindra. Unutar nje postoje preklapanja ometaju realizaciju ideja.

Osim toga, brod radijus mora biti dovoljno velika tako da je efekt Coriolis nema značajan utjecaj.

Za upravljanje tako nešto, potrebno je cilindar O'Neill gore navedenih, što će omogućiti da se kontrolirati brod. U ovom slučaju, šanse povećati za korištenje takve strukture za međuplanetarnog misije osiguravanje tim udoban nivo težine.

Prije nego što će čovječanstvo moći prevesti svoje snove u stvarnost, želimo vidjeti u djelima fikcije malo realniji i više znanja o zakonima fizike.