Umělá gravitace je a jak vytvořit

Dokonce i lidé, kteří nejsou mají zájem ve vesmíru, kdy viděl film o cestování do vesmíru, nebo si přečíst o takových věcech v knihách. Téměř všichni tito lidé jít do práce lodi, normálního spánku, nemají problémy s jídlem. To znamená, že tito - fiktivní - Loď má umělou gravitaci. Většina posluchačů vnímá jako něco zcela přirozeného, a ve skutečnosti to není pravda.

umělá gravitace

Takže změna názvu (v obou směrech), známe gravitace použitím různých metod. A to se děje nejen v pracích beletrie, ale ve velmi reálných pozemských situací, nejčastěji pro experimenty.

V teorii, vytvoření umělé gravitace nevypadá tak těžké. Například, můžete znovu vytvořit pomocí setrvačnosti, přesněji, odstředivou sílu. Potřeba tohoto moc nevzniklo včera - to se stalo, jakmile lidé začali snít o dlouhodobých kosmických letů. Tvorba umělé gravitace v kosmu umožní vyhnout se mnoha problémů, které vyplývají z délky doby ve stavu beztíže. Astronauti rostou slabé svaly, kosti stávají slabší. Cestování v těchto podmínkách měsíců, můžete získat nějaké svalové atrofii.

Tak dnes vytváření umělé gravitace - úkol prvořadý význam, výzkum vesmíru , aniž by tento výkon je nemožné.

materiel

Dokonce i ti, kteří znají jen úroveň fyziky učební plán, pochopit, že gravitace - jeden ze základních zákonů našeho světa: celého těla komunikovat spolu navzájem, dochází k vzájemné přitažlivosti / odpuzování. Čím větší tělo, tím větší je jeho síla přitažlivosti.

Pozemek k naší realitě - velmi masivní objekt. To je důvod, proč každý tělo kolem ní přitahován.

Pro nás to znamená gravitační zrychlení, která se obvykle měří v g, rovnající se 9,8 metrů za sekundu čtvereční. To znamená, že pokud nohama jsme neměli podporu bychom padli v poměru zvyšujícím se každý druhý až 9,8 metru.

Tedy jen gravitací, jsme schopni vydržet, podzim, jíst a pít normálně, pochopit, kde vrchol, kde dno. V případě, že přitažlivost zmizí - budeme ve stavu beztíže.

Zvláště obeznámeni s tímto fenoménem astronauty ocitnou v prostoru ve stavu plovoucí - volným pádem.

Teoreticky, vědci vědí, jak vytvořit umělou gravitaci. Existuje několik technik.

Velké množství

Nejlogičtější volbou - aby sonda tak velký, že vznikla umělou gravitaci. Na lodi, můžete se cítit pohodlně, protože budou ztraceny žádná orientace v prostoru.

Bohužel, tato metoda není reálné v současné rozvojem technologií. Chcete-li vytvořit takové zařízení vyžaduje příliš mnoho zdrojů. Navíc, neuvěřitelné množství energie potřebné k jeho oživení.

akcelerace

Mohlo by se zdát, že pokud chcete dosáhnout g, která se rovná zem, jen je třeba dát na lodi bytu (platformoobraznuyu) formu a dostat ji k pohybu kolmo k rovině s požadovaným zrychlením. Tímto způsobem se získá umělá gravitace, a - ideální.

Nicméně realita je mnohem složitější.

V prvé řadě je třeba zvážit otázku paliva. Do stanice se neustále zrychluje, musíte mít nepřetržité napájení. Dokonce i když se náhle objeví motor, nevyhazujte věci, zákon zachování energie zůstává v platnosti.

Druhým problémem je myšlenka konstantním zrychlením. Podle našich znalostí a fyzikální zákony nelze urychlit neurčitě.

Kromě toho tato doprava není vhodná pro výzkumnou misi, protože musí být neustále zrychloval - létat. Nemůže zastavit prozkoumat planetu, dokonce pomalu létat nemůže - je nutné urychlit.

Takže je jasné, že tato umělá gravitace není zatím máme k dispozici.

kolotoč

Každý ví, jak je rotace karuselu ovlivňuje tělo. Proto je umělá gravitace zařízení podle tohoto principu se zdá být nejvíce realistické.

Vše, co je v průměru karuselu, má tendenci klesat z něj rychlostí přibližně rovná rychlosti otáčení. Ukazuje se, že v těle síla směřuje podél poloměru rotujícího objektu. To je velmi podobné gravitace.

Takže to trvá loď, která má válcový tvar. V takovém případě by se otáčet kolem své osy. Mimochodem, umělé gravitace na kosmické lodi, jež podle tohoto principu se projevuje dost často ve sci-fi filmech.

Hlaveň tvaru lodi, se otáčet okolo podélné osy, odstředivé síly, je směr, který odpovídá poloměru objektu. Pro výpočet výsledného zrychlení je nutné rozdělit síly na zemi.

S vědomím, že fyzika lidé zjišťují, že to není těžké: a = ω²R.

V tomto vzorci je výsledek výpočtu - zrychlení, první variabilní - rychlost uzlu (měřeno v radiánech za sekundu), druhý - poloměr.

Podle toho, protože jsme se používají k g, je třeba správně zkombinovat úhlovou rychlost a poloměr vesmírné dopravy.

Tento problém je osvětlen v takových filmech jako „Intersol“ „Babylon 5“, „2001: Vesmírná odysea“ a podobně. Ve všech těchto případech je umělá gravitace bližší gravitační zrychlení zemské.

Bez ohledu na to, jak dobrý nápad, to je docela obtížné realizovat.

metoda problému „kolotoč“

Nejviditelnější problém je zvýrazněn „Vesmírná odysea“. Radius „space nosič“ je asi 8 metrů. Aby se dosáhlo zrychlení 9,8, otáčení by mělo probíhat v množství přibližně 10,5 každou minutu obratu.

Jsou-li tyto hodnoty projevovat „Coriolisův efekt“, což je, že v různých vzdálenostech od podlahy účinku různé síly. To závisí na úhlové rychlosti.

Ukazuje se, že je vytvořena umělá gravitace v kosmu, ale příliš rychlá rotace těla povede k problémům s vnitřním uchu. To zase způsobuje nerovnováhu, problémy s vestibulární systém a další - podobně - výzvy.

Vznik této bariéry ukazuje, že tento model je velmi nešťastné.

Můžete zkusit jít na zadní straně, jako jsme to udělali v románu „World-Ring“. Zde je loď ve tvaru kruhu, jehož poloměr přibližné poloměru naší oběžné dráze (asi 150 milionů kilometrů). V této velikosti, rychlost otáčení je dostatečná ignorovat účinek Coriolisova.

Můžeme předpokládat, že problém je vyřešen, ale není tomu tak. Skutečnost, že celkový obrat struktury kolem své osy trvá 9 dní. To naznačuje, že zátěž je příliš vysoká. Aby pak mohl navrhnout jejich trvalé, to vyžaduje velmi silný materiál, který dnes nejsou k dispozici. Kromě toho, že problém je množství materiálu a přímo stavebního procesu.

Ve hrách podobných subjektů, jak ve filmu „Babylon 5“, jsou tyto problémy nějak vyřešit: stačí, rychlost otáčení, Coriolis účinek není významná, hypoteticky možné vytvořit takovou loď.

Nicméně i tyto světy mají nevýhodu. Jeho jméno - hybnost.

Loď, se točí kolem své osy, je transformován do obrovský gyroskop. Jak jistě víte, můžete gyro mimo osu je velmi obtížné vzhledem k momentu hybnosti. Je důležité, aby množství neopustí systém. To znamená, že nastaví směr objektu bude velmi obtížné. Nicméně, takový problém může být vyřešen.

adresování

Umělá gravitace na vesmírné stanici k dispozici, pokud jde o podporu „O'Neill válce.“ K vytvoření tohoto konstruktu vyžaduje identické válcové nádoby, které se připojují podél osy. Musí se otáčet v různých směrech. Výsledkem této sestavy je nulový točivý moment, takže by neměl být problém s dát na lodi potřebný směr.

Pokud je to možné, aby se loď poloměr asi 500 metrů, pak to bude fungovat přesně tak, jak by měl. V tomto případě se umělé gravitace v kosmu je velmi pohodlné a vhodné pro dlouhé lety na lodích nebo ve výzkumných stanic.

space Engineers

Jak vytvořit umělou gravitaci, je známo, že tvůrci hry. Nicméně, v tomto světě fantazie gravitace - to není vzájemná přitažlivost těl, ale lineární síla, navržen tak, aby urychlila položky v daném směru. Přitažlivost zde není absolutní, to se změní, když přesměrování zdroj.

Umělá gravitace na vesmírné stanici je vytvořen pomocí speciálního generátoru. Ona co-rotační uniformu a zónu generátoru. Takže, v reálném světě, které byly uloveny ve vozidle, ve kterém generátor, měli byste být přitahován k tělu. Nicméně, hrdina hry bude klesat tak dlouho, dokud se akce neopustí perimetr zařízení.

K dnešnímu dni, umělé gravitace v kosmu, vytvořili takové zařízení není pro lidstvo k dispozici. Avšak i šedovlasý Vývojáři nepřestávají snít o tom.

sférický generátor

To je realističtější verze zařízení. Při instalaci směru gravitační generátoru. Díky tomu je možné vytvořit stanici, gravitace, která se bude rovnat planetární.

odstředivka

Dnes umělé gravitace na Zemi se vyskytuje v různých zařízeních. jsou založeny převážně na setrvačnosti, neboť tato síla se projevuje u nás podobný gravitačními efekty - tělo nerozlišuje mezi tím, co je příčinou zrychlení. Jako příklad lze uvést: muž stoupající ve výtahu, pociťují dopady setrvačnosti. Fyzikové: vzestup výtah přispívá k zrychlení volného pádu zrychlení kabiny. Když se vrátí do kokpitu měří hnutí „zisk“ hmotnost zmizí, vrací obvyklý smysl.

Vědci již dlouho zájem o umělé gravitace. Centrifuga se nejčastěji používá pro tyto účely. Tato metoda je vhodná nejen pro kosmické lodě, ale i pro pozemní stanice, které vyžadují, aby studovat účinky gravitace na lidském těle.

Prozkoumat svět, který se používá v ...

Ačkoli studie gravitace začal z vesmíru, je velmi země věda. I dnes byly použity úspěchy v této oblasti, například v medicíně. Zjistit, zda je možné vytvořit umělou gravitaci na planetě, můžete jej použít k léčbě problémů s lokomoce nebo nervového systému. Kromě toho studie sil podílejí na prvním místě na Zemi. To umožňuje astronautům provádět experimenty, zatímco zůstane v centru pozornosti lékařů. Další věc, kterou je umělá gravitace ve vesmíru, nejsou lidé schopni pomoci astronautů v případě nouze.

A to s ohledem na celý stav beztíže, že není možné vzít v úvahu satelit na oběžné dráze Země. Tyto objekty, i když v menší míře, vliv gravitace. Gravitační síla, v takových případech, tzv microgravity. Skutečná gravitace jsou testovány pouze stroj, letící konstantní rychlostí ve vesmíru. Nicméně, lidské tělo není cítit rozdíl.

Zažít stav beztíže může být zpomalená skok (dříve vrchlík se otevře), nebo během parabolického poklesu letadla. Takové pokusy jsou často dal ve Spojených státech, ale v rovině, která pocit trvá jen 40 sekund - to je příliš malý pro plné vyšetřování.

V SSSR v roce 1973 vědět, zda je možné vytvořit umělou gravitaci. A to nejen stvořil, ale také nějakým způsobem změnila. Pozoruhodným příkladem umělého redukčního gravitace - suché namáčení, ponoření. K dosažení požadovaného účinku musí uvést hustý film na povrchu vody. Člověk je umístěn na vrcholu. Pod tíhou těla, tělo je ponořeno do vody, pouze hlava zůstává na vrcholu. Tento model ukazuje, nepodporovaný s nízkou gravitací, která je charakteristická pro oceánu.

Není potřeba jít do vesmíru pociťovat důsledky stavu beztíže opačných sil - hypergravity. Během vzletu a přistání kosmické lodi, odstředivky přetížení mohou nejen cítit, ale také prozkoumat.

Léčba gravitace

Gravitační studie fyzika, včetně vlivu stavu beztíže na lidské tělo ve snaze minimalizovat následky. Nicméně, velké množství úspěchů této vědy je schopen být užitečné i běžní obyvatelé planety.

Great Expectations lékaři přiznávají na studium chování svalových enzymů v myopatie. Jedná se o vážné onemocnění, které vede k předčasné smrti.

Když aktivní pohybové aktivity v krvi zdravého člověka dostává velké množství enzymu kreatinofosfokinazy. Důvod tohoto jevu není jasné, že je možné, zatížení působí na buněčné membráně tak, že „Vyzařovací“. Pacienti s myopatií mít stejný účinek bez zatížení. Pozorování pro kosmonauty ukazují, že dodávky beztíže aktivního enzymu v krvi je výrazně snížena. Toto zjištění naznačuje, že použití ponoření sníží negativní dopad faktorů vedoucích k myopatii. V současné době prováděny pokusy na zvířatech.

Léčba některých chorob dnes provádí za použití získané ve studii o gravitačních dat, včetně umělé. Například, neupravený mozková obrna, mrtvice, Parkinsonovy obleky prostřednictvím aplikace zatížení. Téměř dokončena studie o pozitivních účincích podpory - pneumatické boty.

Podívejte se na Marsu?

Nedávné pokroky astronauti dát naději na realitu projektu. Má zkušenosti v oblasti lékařské pomoci osobě se dlouhodobému pobytu daleko od Země. Přinesl mnoho výhod a výzkumné mise k Měsíci, gravitační silou, což je 6 krát menší než naše vlastní. Nyní astronauti a vědci vytyčili nový cíl - na Mars.

Než se probudí, měli byste si být vědomi vše za vstupenku na rudé planetě, že očekává, že tělo v první etapě prací - na silnici. V průměru bude cesta k pouštní planetě trvat půl roku - asi 500 dnů. Spolehněte se na silnici mají pouze jejich vlastní moc, jen čekat na pomoc odkudkoliv.

Narušit síly bude mnoho faktorů: stres, záření, absence magnetického pole. Nejdůležitějším kritériem pro organismus - změnit gravitaci. Cestují lidé „seznámit“ s několika úrovněmi gravitace. V první řadě to přetížení při vzletu. Potom - stav beztíže během letu. Poté -. Hypogravity v cíli, to znamená, že gravitace na Marsu nejméně 40% na zemi ..

Jak se vyrovnat s negativními důsledky stavu beztíže v dlouhém letu? Předpokládá se, že vývoj v oblasti umělé gravitace pomůže řešit tento problém v blízké budoucnosti. Experimenty na krysách, kteří cestují „Cosmos-936“, ukazují, že tato metoda neřeší všechny problémy.

OS Zkušenost ukázala, že je to mnohem užitečnější pro organismus je schopen přinést využití simulátoru, který je schopen určit požadovanou zátěž pro každou jednotlivou astronaut.

I když se předpokládá, že Mars letět nejen vědcům, ale i turisty, kteří chtějí založit kolonii na rudé planetě. Pro ně, alespoň zpočátku pocit, že ve stavu beztíže převažují nad důvody, proč lékaři o nebezpečí prodlouženého pobytu v těchto podmínkách. Nicméně, po několika týdnech a potřebují pomoc pro ně, proč je tak důležité, aby bylo možné najít způsob, jak postavit na kosmické lodi umělé gravitace.

Výsledek

Jaké závěry mohou být vyrobeny o vytvoření umělé gravitace v kosmu?

Ze všech uvažovaných možností současné rotující konstrukci vypadá realističtěji. Nicméně, na základě současných znalostí fyzikálních zákonů je nemožné, protože loď - to není dutý válec. Uvnitř jsou překrývající se brání realizaci nápadů.

Kromě toho, že loď poloměr musí být dostatečně velký, aby se Coriolisova síla není žádný významný účinek.

Chcete-li spravovat něco takového, to trvá válec O'Neill je uvedeno výše, který by umožnil ovládat loď. V tomto případě se zvyšuje šance pro použití takové struktury pro meziplanetární mise zajišťující tým komfortní úrovně gravitace.

Předtím, než lidstvo bude moci převést své sny do reality, chtěli bychom vidět v pracích beletrie o něco realističtější a znalosti fyzikálních zákonů.