Graviti tiruan dan bagaimana untuk mewujudkan

Walaupun orang ramai tidak berminat dalam ruang, pernah melihat sebuah filem mengenai perjalanan ruang atau membaca tentang perkara yang sedemikian di dalam buku. Hampir semua orang-orang ini pergi ke kerja-kerja kapal, tidur biasa, tidak mempunyai masalah dengan makan. Ini bermakna bahawa ini - rekaan - Kapal ini mempunyai graviti tiruan. Kebanyakan penonton melihatnya sebagai sesuatu yang agak semula jadi, dan sebenarnya ini adalah tidak benar.

graviti tiruan

Jadi, kita harap perubahan (dalam arah sama ada) kita kenali graviti dengan menggunakan kaedah yang berbeza. Dan ini dilakukan bukan sahaja dalam karya-karya fiksyen, tetapi dalam keadaan duniawi sangat nyata, yang paling kerap, untuk eksperimen.

Dalam teori, penciptaan graviti tiruan tidak kelihatan yang keras. Sebagai contoh, anda boleh membuat semula dengan menggunakan inersia, lebih tepat lagi, daya emparan. Keperluan untuk kuasa ini tidak timbul semalam - ia berlaku sebaik sahaja orang mula bermimpi penerbangan ruang jangka panjang. Penciptaan graviti tiruan dalam ruang akan membuat ia mungkin untuk mengelakkan banyak masalah yang timbul daripada tempoh masa dalam tak bernilai. Angkasawan berkembang otot lemah, tulang menjadi kurang kuat. Perjalanan dalam keadaan ini bulan, anda boleh mendapatkan beberapa atrofi otot.

Oleh itu, hari penciptaan graviti tiruan - satu tugas yang amat penting, penerokaan angkasa tanpa feat ini adalah mustahil.

perlengkapan

Malah mereka yang hanya mengetahui tahap kurikulum fizik, memahami graviti yang - salah satu hukum asas dunia kita: semua badan berinteraksi dengan satu sama lain, mengalami tarikan / tolakan bersama. Yang lebih besar badan, lebih besar kuasanya tarikan.

Tanah untuk realiti kita - objek yang sangat besar. Itulah sebabnya setiap badan tunggal di sekelilingnya menarik.

Bagi kami ini bermakna pecutan graviti, yang biasanya diukur dalam g, bersamaan dengan 9.8 meter per persegi kedua. Ini bermakna bahawa jika mengganggu kami tidak mempunyai sokongan, kita akan jatuh pada kadar yang semakin meningkat setiap saat kepada 9.8 meter.

Oleh itu, hanya oleh graviti, kita mampu untuk berdiri, jatuh, makan dan minum seperti biasa, untuk memahami di mana atas, di mana bahagian bawah. Jika tarikan akan hilang - kita akan berada dalam graviti sifar.

Terutamanya biasa dengan fenomena ini angkasawan mendapati diri mereka dalam ruang dalam keadaan terapung - jatuh bebas.

Secara teorinya, saintis tahu bagaimana untuk mencipta graviti tiruan. Terdapat beberapa teknik.

Jisim besar

Pilihan yang paling logik - untuk membuat kapal angkasa begitu besar bahawa ia timbul graviti tiruan. Di atas kapal tersebut, anda boleh berasa selesa, kerana tidak ada orientasi di angkasa akan hilang.

Malangnya, kaedah ini tidak realistik pada perkembangan semasa teknologi. Untuk membina kemudahan itu memerlukan terlalu banyak sumber. Di samping itu, jumlah yang luar biasa tenaga yang diperlukan untuk pemulihan.

pecutan

Ia akan kelihatan bahawa jika anda mahu untuk mencapai g, sama dengan bumi, kita hanya perlu memberikan kapal (platformoobraznuyu) Borang yang rata dan mendapatkannya untuk bergerak berserenjang dengan satah dengan pecutan yang dikehendaki. Dengan cara ini, graviti tiruan diperolehi, dan - ideal.

Walau bagaimanapun, realitinya adalah lebih rumit.

Pertama sekali ia adalah bernilai mengingati isu bahan api. Ke stesen yang sentiasa meningkat, anda mesti mempunyai bekalan kuasa tanpa gangguan. Walaupun enjin tiba-tiba muncul, jangan buang perkara itu, undang-undang pemuliharaan tenaga masih berkuat kuasa.

Masalah kedua adalah idea pecutan seragam. Menurut pengetahuan dan undang-undang fizik, anda tidak boleh mempercepatkan selama-lamanya.

Di samping itu, pengangkutan ini tidak sesuai untuk misi penyelidikan, kerana ia mesti sentiasa dipercepatkan - untuk terbang. Dia tidak boleh berhenti untuk meneroka planet ini, dia juga perlahan-lahan terbang di sekitar ia tidak boleh - ia adalah perlu untuk mempercepatkan.

Oleh itu, ia menjadi jelas bahawa graviti tiruan ini belum lagi ada pada kita.

karusel

Semua orang tahu bagaimana putaran karusel memberi kesan kepada badan. Oleh itu, peranti graviti tiruan mengikut prinsip ini seolah-olah menjadi yang paling realistik.

Segala yang ada di diameter karusel, ia cenderung untuk jatuh daripada itu pada kadar yang lebih kurang sama dengan kelajuan putaran. Ia ternyata bahawa di dalam badan kuasa yang diarahkan di sepanjang jejari objek berputar. Ini adalah sangat serupa dengan graviti.

Jadi, ia mengambil sebuah kapal, yang mempunyai bentuk silinder. Dalam kes ini, ia perlu berputar pada paksinya. Secara kebetulan, graviti tiruan di angkasa, yang direka mengikut prinsip ini ditunjukkan kerap dalam filem-filem fiksyen sains.

Kapal tong berbentuk, mengelilingi paksi membujur, daya emparan, arahan itu yang sepadan dengan jejari objek. Untuk mengira pecutan yang terhasil perlu membahagikan kuasa di atas tanah.

Mengetahui orang fizik mendapati ini adalah tidak sukar: a = ω²R.

Dalam formula ini, hasil pengiraan - pecutan, yang pertama berubah-ubah - nod kelajuan (diukur dalam radian sesaat), kedua - jejari.

Menurut ini, untuk kita sudah biasa dengan g, anda mesti betul menggabungkan halaju sudut dan jejari pengangkutan ruang.

Masalah ini diterangi dalam filem-filem seperti "Intersol" "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" dan sebagainya. Dalam semua kes-kes ini, graviti tiruan lebih dekat dengan pecutan graviti bumi.

Tidak kira bagaimana baik idea, ia agak sukar untuk dilaksanakan.

kaedah masalah "karusel"

Masalah yang paling jelas diserlahkan di "A Space Odyssey". Radius "pengangkut ruang" adalah kira-kira 8 meter. Dalam usaha untuk mendapatkan pecutan dalam 9.8, putaran perlu dilakukan pada kadar kira-kira 10.5 setiap minit daripada perolehan.

Apabila nilai-nilai ini nyata "kesan Coriolis," yang adalah bahawa pada jarak yang berbeza daripada kesan tingkat kekuatan yang berbeza. Ia bergantung kepada halaju sudut.

Ia ternyata bahawa graviti tiruan dalam ruang dicipta, tetapi putaran terlalu pesat badan akan membawa kepada masalah dengan telinga dalam. Ini seterusnya, menyebabkan ketidakseimbangan, masalah dengan sistem vestibular dan lain-lain - sama - cabaran.

Kemunculan halangan ini menunjukkan bahawa model ini adalah sangat malang.

Anda boleh cuba untuk pergi pada bahagian dalam, seperti yang kita lakukan dalam novel "World-Ring" itu. Di sini kapal ini dalam bentuk cincin yang jejarinya anggaran dengan jejari orbit kami (kira-kira 150 juta kilometer). Pada saiz ini, kelajuan putaran adalah mencukupi untuk mengabaikan kesan Coriolis.

Kita boleh menganggap bahawa masalah itu tidak diselesaikan, tetapi ia tidak begitu. Hakikat bahawa jumlah perolehan struktur di sekitar paksinya mengambil masa 9 hari. Ini menunjukkan bahawa beban terlalu tinggi. Dalam usaha untuk mereka bentuk yang dialami, ia memerlukan bahan yang amat kuat, yang pada hari ini tidak disediakan. Tambahan pula, masalah ini adalah jumlah proses bahan dan terus membina.

Dalam permainan mata pelajaran yang sama, seperti dalam filem "Babylon 5", masalah-masalah ini entah bagaimana diselesaikan: ia adalah kelajuan putaran yang mencukupi, kesan Coriolis adalah tidak signifikan secara hipotesis mungkin untuk membuat kapal itu.

Walau bagaimanapun, walaupun dunia ini mempunyai kelemahan. namanya - momentum.

kapal, mengelilingi paksinya, berubah menjadi giroskop besar. Seperti yang anda tahu, membuat paksi giro off adalah amat sukar disebabkan oleh momentum sudut. Ia adalah penting bahawa jumlah yang tidak meninggalkan sistem. Ini bermakna menetapkan arah objek akan menjadi sangat sukar. Walau bagaimanapun, apa-apa masalah boleh diselesaikan.

menangani

graviti tiruan di stesen angkasa itu diperoleh apabila bantuan datang "silinder O'Neill." Untuk membuat konstruk ini memerlukan kapal silinder serupa yang menyambung sepanjang paksi. Mereka perlu diputar dalam arah yang berbeza. Hasil daripada perhimpunan ini adalah sifar momentum sudut, jadi sepatutnya tidak ada masalah dengan memberikan kapal arah yang diperlukan.

Jika boleh, membuat kapal lingkungan kira-kira 500 meter, maka ia akan bekerja betul-betul seperti yang sepatutnya. Dalam kes ini, graviti buatan dalam ruang yang agak selesa dan sesuai untuk penerbangan jauh dalam kapal atau stesen penyelidikan.

ruang Engineers

Cara membuat graviti tiruan, ia dikenali kepada pencipta permainan. Walau bagaimanapun, dalam dunia fantasi ini graviti - ia bukan satu tarikan bersama badan-badan, tetapi kuasa linear, yang direka untuk mempercepatkan perkara dalam arahan yang diberikan. tarikan di sini tidak mutlak, ia berubah apabila mengalihkan sumber.

graviti tiruan di stesen itu dicipta dengan menggunakan penjana khas. Beliau bersama-putaran seragam dan zon penjana. Jadi, dalam dunia sebenar, terperangkap di dalam kenderaan itu di mana penjana, anda akan tertarik kepada badan. Walau bagaimanapun, wira permainan akan jatuh selagi tindakan itu tidak meninggalkan perimeter peranti.

Setakat ini, graviti tiruan dalam ruang, mencipta peralatan tersebut tidak boleh didapati kepada manusia. Walau bagaimanapun, walaupun pemaju berambut kelabu tidak berhenti untuk bermimpi mengenainya.

penjana sfera

Ini adalah versi yang lebih realistik peralatan. Apabila memasang arah graviti penjana. Ini menjadikan ia mungkin untuk mewujudkan sebuah stesen, graviti yang akan sama dengan planet.

centrifuge

Hari ini graviti tiruan di Bumi terdapat dalam pelbagai peranti. mereka adalah berdasarkan, kebanyakannya, pada inersia, kerana kuasa ini dirasai oleh kami yang serupa dengan kesan graviti - badan tidak membezakan antara apa yang punca pecutan. Sebagai contoh: seorang lelaki yang semakin meningkat dalam lif, merasakan kesan inersia. Ahli fizik: kenaikan lif menambah pecutan pecutan jatuh bebas teksi itu. Apabila anda kembali ke pergerakan kokpit mengukur "keuntungan" berat hilang, kembali erti kata biasa.

Ahli-ahli sains telah lama berminat dalam graviti tiruan. emparan adalah yang paling sering digunakan untuk tujuan ini. Kaedah ini sesuai bukan sahaja untuk kapal angkasa, tetapi juga untuk stesen bumi, yang memerlukan untuk mengkaji kesan graviti pada tubuh manusia.

Meneroka dunia, digunakan dalam ...

Walaupun kajian graviti bermula dari ruang, ia adalah sains bumi sangat. Malah pada hari ini pencapaian dalam bidang ini telah digunakan, sebagai contoh, dalam bidang perubatan. Mengetahui sama ada ia adalah mungkin untuk mewujudkan graviti tiruan di planet ini, anda boleh menggunakannya untuk merawat masalah dengan pergerakan atau sistem saraf. Selain itu, kajian daya yang terlibat di tempat pertama di Bumi. Ini membolehkan angkasawan untuk menjalankan eksperimen manakala baki dalam fokus doktor. Perkara yang lain adalah graviti tiruan dalam ruang, tidak ada orang dapat membantu angkasawan sekiranya berlaku kecemasan.

Mengingat tanpa berat yang lengkap, ia adalah mustahil untuk mengambil kira satelit di orbit Bumi. Objek, walaupun ke tahap kecil, memberi kesan kepada graviti. Daya graviti, dalam kes seperti ini, yang dipanggil mikrograviti. graviti sebenar hanya diuji mesin, terbang pada kelajuan malar di angkasa lepas. Walau bagaimanapun, badan manusia tidak merasakan perbezaannya.

Alami tanpa berat boleh menjadi melompat berlarutan (sebelum kanopi akan dibuka) atau semasa pesawat penurunan parabola. eksperimen itu kerap kali di Amerika Syarikat, tetapi pada satah perasaan berlangsung hanya 40 saat - ia terlalu kecil untuk siasatan penuh.

Di USSR pada tahun 1973 untuk mengetahui sama ada ia adalah mungkin untuk mewujudkan graviti tiruan. Dan bukan hanya dicipta, tetapi juga dalam beberapa cara berubah. Satu contoh yang menarik tiruan mengurangkan graviti - mencelup kering, rendaman. Untuk mencapai kesan yang dikehendaki diperlukan untuk meletakkan filem padat di atas permukaan air. Man diletakkan di atasnya. Di bawah berat badan badan direndam ke dalam air, hanya kepala kekal di bahagian atas. Model ini menunjukkan yang tidak disokong dengan graviti rendah, yang merupakan ciri lautan.

Tidak ada keperluan untuk pergi ke angkasa merasa kesan tanpa berat angkatan bertentangan - hypergravity. Semasa berlepas dan mendarat kapal angkasa, centrifuge beban bukan sahaja dapat rasa, tetapi juga untuk meneroka.

rawatan graviti

kajian fizik graviti termasuk kesan tanpa berat pada tubuh manusia dalam usaha untuk mengurangkan kesan. Walau bagaimanapun, sebilangan besar pencapaian sains ini dapat menjadi penduduk berguna dan biasa di bumi ini.

Jangkaan Great pakar perubatan memberikan kepada kajian tingkah laku enzim otot di myopathy. Ia adalah penyakit yang serius yang membawa kepada kematian awal.

Apabila aktiviti fizikal aktif dalam darah orang yang sihat menerima sejumlah besar kreatinofosfokinazy enzim. Sebab bagi fenomena ini tidak jelas, ia adalah mungkin, beban bertindak pada membran sel dalam apa-apa cara bahawa ia "bocor". Pesakit dengan myopathy mendapatkan kesan yang sama tanpa beban. Pemerhatian untuk angkasawan menunjukkan bahawa pada sifar penghantaran graviti enzim aktif dalam darah semakin berkurangan. Penemuan ini menunjukkan bahawa penggunaan rendaman akan mengurangkan kesan negatif daripada faktor-faktor yang membawa kepada myopathy. Pada masa ini menjalankan eksperimen ke atas haiwan.

Rawatan penyakit tertentu hari ini dijalankan menggunakan diperolehi dalam kajian data graviti, termasuk buatan. Sebagai contoh, tidak dirawat cerebral palsy, strok, sut Parkinson melalui aplikasi beban. Hampir siap kajian kesan positif sokongan - kasut pneumatik.

Terbang di Marikh?

Kemajuan terkini angkasawan memberi harapan kepada realiti projek. Ia mempunyai pengalaman dalam orang sokongan perubatan dan menginap lama jauh dari Bumi. Membawa banyak manfaat dan misi penyelidikan ke Bulan, daya graviti yang adalah 6 kali lebih kecil daripada kita sendiri. Sekarang angkasawan dan saintis telah mengutamakan matlamat baru - ke Marikh.

Sebelum anda bangun, anda perlu sedar semua harga satu tiket ke Planet Merah, beliau menjangka badan pada peringkat pertama kerja - di jalan raya. Rata-rata, jalan ke planet padang pasir akan mengambil masa setengah tahun - kira-kira 500 hari. Bergantung di jalan raya hanya mempunyai kuasa mereka sendiri, hanya menunggu bantuan daripada mana-mana sahaja.

Melemahkan pasukan akan ada banyak faktor: tekanan, radiasi, ketiadaan medan magnet. Ujian yang paling penting bagi organisma - menukar graviti. Perjalanan orang "berkenalan" dengan pelbagai peringkat graviti. Terutamanya beban berlepas ini. Kemudian - tanpa berat semasa penerbangan. Selepas itu -. Hypogravity di destinasi, iaitu, untuk graviti di Marikh sekurang-kurangnya 40% daripada bumi ..

Bagaimana untuk mengatasi kesan negatif tanpa berat dalam penerbangan yang panjang? Adalah diharapkan bahawa pembangunan dalam bidang graviti tiruan akan membantu untuk menangani isu ini dalam masa terdekat. Eksperimen ke atas tikus, perjalanan dengan "Cosmos-936" menunjukkan bahawa kaedah ini tidak menyelesaikan semua masalah.

Pengalaman OS telah menunjukkan bahawa lebih berguna untuk tubuh dapat membawa penggunaan kompleks latihan yang dapat menentukan beban yang diperlukan untuk setiap angkasawan secara individu.

Walaupun dipercayai bahawa bukan sahaja penjelajah akan terbang ke Marikh, tetapi juga pelancong yang ingin menubuhkan koloni di Planet Merah. Bagi mereka, sekurang-kurangnya untuk pertama kalinya, sensasi yang berada dalam berat badan akan melebihi semua hujah doktor tentang bahaya pendedahan yang berpanjangan dalam keadaan sedemikian. Walau bagaimanapun, dalam beberapa minggu, mereka memerlukan bantuan, jadi sangat penting untuk dapat mencari jalan untuk membuat graviti buatan pada kapal angkasa.

Keputusan

Kesimpulan apa yang boleh dibuat tentang penciptaan graviti buatan di angkasa?

Di antara semua pilihan yang dipertimbangkan pada masa ini, pembinaan berputar kelihatan paling realistik. Walau bagaimanapun, dengan pemahaman semasa undang-undang fizikal, ini mustahil, kerana kapal itu bukan silinder berongga. Di dalamnya terdapat lantai yang mengganggu perwujudan idea.

Di samping itu, jejari kapal mestilah begitu besar sehingga kesan Coriolis tidak mempunyai kesan yang ketara.

Untuk menguruskan sesuatu seperti ini, anda memerlukan silinder O'Neill yang disebutkan di atas, yang akan membolehkan anda mengawal kapal. Dalam kes ini, kemungkinan menggunakan reka bentuk sedemikian untuk penerbangan antarplanet meningkat, menyediakan pasukan dengan tahap graviti yang selesa.

Sebelum manusia dapat menterjemahkan impian mereka kepada realiti, saya ingin melihat dalam fantasi berfungsi sedikit lebih realisme dan lebih banyak pengetahuan mengenai undang-undang fizik.