Artipisyal na gravity ay at kung paano lumikha ng

Kahit mga taong hindi interesado sa espasyo, na nakita ng isang pelikula tungkol sa space travel o basahin ang tungkol sa mga bagay sa mga libro. Halos lahat ng mga taong ito pumunta sa ang mga gawa ng barko, normal na pagtulog, huwag magkaroon ng problema sa pagkain. Ang ibig sabihin nito na ang mga ito - hindi makatotohanang - Ang barko ay may artificial gravity. Karamihan sa mga madla perceives ito bilang isang bagay na lubos na natural, at sa katunayan ito ay hindi totoo.

artificial gravity

Kaya tinatawag naming isang pagbabago (sa alinmang direksyon) na pamilyar sa amin gravity sa pamamagitan ng paglalapat ng iba't ibang mga pamamaraan. At ito ay ginagawa hindi lamang sa mga gawa ng bungang-isip, ngunit sa tunay na tunay na sitwasyon sa lupa, pinaka-madalas, para sa mga eksperimento.

Sa teorya, ang paglikha ng artificial gravity mukhang hindi ganoon kahirap. Halimbawa, maaari mong muling likhain ito gamit ang pagkawalang-galaw, mas tiyak, ang sentripugal lakas. Ang pangangailangan para sa kapangyarihan na ito ay hindi lumabas dahil kahapon - ito ang nangyari sa lalong madaling tao ay nagsimulang managinip ng isang pang-matagalang flight space. Ang paglikha ng mga artipisyal na gravity sa espasyo ay gagawing posible upang maiwasan ang marami sa mga problema na sanhi mula sa haba ng oras sa pagkawalang-timbang. Ang astronaut palaguin mahina kalamnan, buto maging mas malakas. Naglalakbay sa mga kundisyon na ito buwan, maaari kang makakuha ng ilang pagkasayang ng kalamnan.

Kaya, ngayon ang paglikha ng artificial gravity - isang gawain mahalaga sa lahat ng kahalagahan, space paggalugad nang walang ito feat ay imposible.

materiel

Kahit mga taong alam lamang ang pisika kurikulum na antas, maunawaan na gravity - isa sa mga pangunahing batas ng ating mundo: ang lahat ng katawan nakikipag-ugnayan sa isa't isa, nakakaranas ng mutual attraction / pagkasuklam. Ang mas malaki ang katawan, mas malaki ang kapangyarihan ng atraksyon.

Land para sa aming mga katotohanan - isang napaka napakalaking bagay. Iyon ay kung bakit ang bawat solong katawan sa paligid nito naaakit.

Para sa amin ito ay nangangahulugan na ang acceleration ng gravity, na kung saan ay karaniwang sinusukat sa g, katumbas ng 9.8 metro bawat square segundo. Nangangahulugan ito na kung paanan hindi namin ginawa magkaroon ng suporta, kami ay may bumagsak sa isang rate ng pagtaas sa bawat segundo sa 9.8 metro.

Kaya, lamang sa pamamagitan ng gravity, hindi namin magagawang upang tumayo, pagkahulog, kumain at uminom nang normal, upang maunawaan kung saan ang tuktok, kung saan sa ilalim. Kung ang pagkahumaling mawawala - kami ay magiging sa zero gravity.

Partikular na pamilyar sa mga ito kababalaghan astronaut mahanap ang kanilang sarili sa isang puwang sa isang estado ng lumulutang - libreng pagkahulog.

Theoretically, siyentipiko malaman kung paano lumikha ng artipisyal na gravity. Mayroong ilang mga diskarte.

Ang malaking mass

Ang pinaka-lohikal na pagpipilian - upang gumawa ng ang spacecraft kaya malaki na ito lumitaw artificial gravity. Sa barko, maaari mong kumportable, dahil walang orientation sa espasyo ay mawawala.

Sa kasamaang palad, ang paraan na ito ay hindi makatotohanang sa kasalukuyan pag-unlad ng teknolohiya. Upang bumuo ng tulad ng isang pasilidad ay nangangailangan ng masyadong maraming mga mapagkukunan. Bilang karagdagan, isang napakalaking dami ng enerhiya na kinakailangan para sa kanyang pagbawi.

pagpabibilis

Gusto Ito tila na kung nais mong maabot g, katumbas ng lupa, kailangan lang namin upang bigyan ang barko ng flat (platformoobraznuyu) form at makakuha ng mga ito upang ilipat patayo sa eroplano sa nais na acceleration. Sa ganitong paraan, artificial gravity ay nakuha, at - isang perpektong.

Subalit, ang katotohanan ay mas kumplikado.

Una sa lahat ito ay nagkakahalaga ng isinasaalang-alang ang isyu ng gasolina. Sa estasyon ay patuloy na accelerating, dapat kang magkaroon ng walang patid power supply. Kahit na ang engine biglang lilitaw, huwag magtapon ng mga bagay na ito, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nananatiling may bisa.

Ang ikalawang problema ay ang ideya ng pare-pareho ang acceleration. Ayon sa ating kaalaman at ang mga batas ng pisika, hindi ka maaaring mapabilis walang katiyakan.

Bilang karagdagan, ito sasakyan ay hindi angkop para sa ang misyon ng pananaliksik, dahil ito ay dapat patuloy na maging pinabilis - upang lumipad. Hindi siya maaaring itigil upang galugarin ang mga planeta, siya kahit mabagal lumipad sa paligid hindi nito magawa - ito ay kinakailangan upang mapabilis.

Kaya, ito ay nagiging malinaw na ito artificial gravity ay hindi pa magagamit sa amin.

carousel

Alam ng lahat kung paano ang carousel na pag-ikot ay nakakaapekto sa katawan. Samakatuwid, ang mga artipisyal na gravity aparato ayon sa mga prinsipyo na ito ay anyong ang pinaka-makatotohanang.

Ang lahat ng nasa carousel lapad, ito ay may gawi na mahulog sa labas ng ito sa isang rate ng humigit-kumulang katumbas ng bilis ng pag-ikot. Ito ay lumiliko out na sa katawan ng lakas nakadirekta sa kahabaan ng radius ng isang umiikot na bagay. Ito ay halos kapareho sa grabidad.

Kaya, ito ay tumatagal ng isang barko, ang pagkakaroon ng isang cylindrical hugis. Sa kasong ito, dapat itong iikot sa paligid nito axis. Hindi sinasadya, ang mga artipisyal na gravity sa isang sasakyang pangalangaang, na dinisenyo ayon sa mga prinsipyo na ito ay nagpakita ng madalas na sapat na sa science fiction movies.

Ang bariles hugis-ship, umiikot sa paligid ng isang paayon axis, isang sentripugal lakas, sa direksyon ng kung saan ay tumutugon sa radius ng object. Upang kalkulahin ang mga nagresultang acceleration ay kinakailangan upang hatiin ang puwersa sa lupa.

Pag-alam ang pisika mga tao na mahanap na ito ay hindi mahirap: a = ω²R.

Sa ganitong formula, ang mga resulta ng pagkalkula - acceleration, ang unang variable - bilis ng node (sinusukat sa radians per second), ang pangalawang - ang radius.

Anito, para sa namin ay ginagamit upang g, dapat tama pagsamahin ang angular bilis at ang radius ng space transportasyon.

Ang problemang ito ay iluminado sa naturang pelikula bilang "Intersol" "Babylon 5", "2001: Isang Space Odisea" at iba pa. Sa lahat ng mga kasong ito, ang mga artipisyal na gravity mas malapit sa gravitational acceleration ng earth.

Hindi mahalaga kung paano mahusay na ang ideya, ito ay lubos na mahirap na ipatupad.

ang paraan ng problema ng "carousel"

Ang pinaka-halatang problema ay naka-highlight sa "A Space Odyssey". Radius "space carrier" ay tungkol sa 8 metro. Upang makuha acceleration sa 9.8, ang pag-ikot ay dapat na maganap sa isang rate ng tungkol sa 10.5 bawat minuto ng pagbabalik ng puhunan.

Kapag ang mga halagang ito manifest "Coriolis epekto," kung saan ay na sa iba't ibang mga distansya mula sa sahig epekto ng iba't ibang mga lakas. Depende ito sa angular bilis.

Ito ay lumiliko out na ang mga artipisyal na gravity sa espasyo ay nilikha, ngunit masyadong mabilis na pag-ikot ng katawan ay humantong sa mga problema sa panloob na tainga. Ito, sa turn, nagiging sanhi ng kawalan ng timbang, problema sa vestibular system at iba pang mga - katulad - hamon.

Ang paglitaw ng mga hadlang na ito ay nagpapahiwatig na ang model na ito ay napaka kapus-palad.

Maaari mong subukan upang pumunta sa kabilang bahagi, tulad ng ginawa namin sa mga nobelang "World-Ring". Narito ang barko ay sa anyo ng isang singsing na radius tinatayang na ang radius ng aming mga orbit (tungkol sa 150 milyong kilometro). Sa ganitong laki, ang bilis ng pag-ikot ay sapat na upang huwag pansinin ang Coriolis epekto.

maaari naming ipagpalagay na ang problema ay malulutas, ngunit ito ay hindi kaya. Ang katotohanan na ang kabuuang pagbabalik ng puhunan ng istraktura sa paligid nito axis ay tumatagal ng 9 na araw. Ito ay nagmumungkahi na ang load ay masyadong mataas. Upang makapag-disenyo ng kanilang matagal, nangangailangan ito ng isang napaka-malakas na materyal, na ngayon ay hindi magagamit. Higit pa rito, ang problema ay ang halaga ng mga materyales at direktang gusali proseso.

Sa mga laro ng mga katulad na paksa, tulad ng sa pelikula "Babylon 5", ang mga problemang ito ay kahit papaano ay nalutas: ito ay sapat na paikot na bilis, ang Coriolis epekto ay hindi makabuluhang, hypothetically posible upang lumikha ng tulad ng isang barko.

Pero maging ang mga daigdig ay may isang sagabal. Ang kanyang pangalan - momentum.

Ang barko, umiikot sa paligid nito axis, ay transformed sa isang malaking dyayroskop. Tulad ng alam mo, gawin ang gyro off axis ay lubhang mahirap dahil sa ang angular momentum. Ito ay mahalaga na ang halaga ay hindi mag-iwan ng sistema. Ito ay nangangahulugan na i-set ang direksyon ng bagay ay magiging napakahirap. Gayunpaman, tulad ng isang problema ay maaaring lutasin.

pagtugon

Artipisyal gravity sa space station ay magagamit kapag ang aid na ito ay "O'Neill Cylinder." Upang lumikha ng ito bumuo ay nangangailangan ng mga magkakahawig na cylindrical sasakyang-dagat na kumonekta sa kahabaan ng axis. Ang mga ito ay na-rotate sa iba't ibang direksyon. Ang resulta ng pagpupulong na ito ay ang zero angular momentum, kaya doon ay hindi dapat maging problema sa pagbibigay ng barko ang mga kinakailangang direksyon.

Kung maaari, gawin ang mga barko ng isang radius ng tungkol sa 500 metro, at pagkatapos ay ito ay gumagana nang eksakto tulad ng dapat nito. Sa kasong ito, ang mga artipisyal na gravity sa espasyo ay lubos na kumportable at angkop para sa mahabang flight sa ships o pananaliksik istasyon.

Space Engineers

Paano lumikha ng artificial gravity, ito ay kilala na ang mga tagalikha ng laro. Gayunman, sa ito pantasiya mundo ng gravity - ito ay hindi isang mutual na atraksyon ng katawan, ngunit ang mga linear na puwersa, na dinisenyo upang pabilisin ang mga item sa isang naibigay na direksyon. Ang pagkahumaling dito ay hindi absolute, ito ay nagbago kapag ang pag-redirect ng source.

Artipisyal gravity sa space station ay nilikha sa pamamagitan ng paggamit ng isang espesyal na generator. Siya co-paikot na uniporme at isang generator zone. Kaya, sa tunay na mundo, nahuli sa sasakyan kung saan ang isang generator, ikaw ay mahalina sa katawan. Gayunman, ang mga bayani ng laro ay mahulog hangga't ang pagkilos ay hindi umalis sa perimeter aparato.

Upang petsa, ang mga artipisyal na gravity sa espasyo, na nilikha tulad ng isang aparato ay hindi magagamit sa sangkatauhan. Gayunpaman, kahit na maputi ang buhok sa mga developer ay hindi tigilan ang managinip tungkol dito.

spherical generator

Ito ay isang mas makatotohanang bersyon ng equipment. Kapag-install ng isang gravity direksyon ng generator. Ginagawa nitong posible upang lumikha ng isang station, ang grabidad ng kung saan ay magiging katumbas ng planetary.

centrifuge

Ngayon artificial gravity sa Earth ay matatagpuan sa iba't-ibang ng mga device. ito ay batay, halos, sa pagkawalang-galaw, dahil sa lakas na ito ay nadama sa pamamagitan ng sa amin katulad ng gravitational effect - ang katawan ay hindi makilala sa pagitan ng kung ano ay ang sanhi ng acceleration. Bilang isang halimbawa: ang isang tao umaangat sa elevator, pakiramdam ang mga epekto ng pagkawalang-galaw. Physicists: elevator pagtaas nagdadagdag sa ang acceleration ng libreng mahulog acceleration ng taksi. Kapag bumalik ka sa cockpit sinusukat kilusan "makakuha" timbang mawala, mga bumabalik na ang karaniwang kahulugan.

Siyentipiko may haba na interesado sa artificial gravity. centrifuge ay pinaka-madalas na ginagamit para sa mga layuning ito. Ang pamamaraan na ito ay angkop hindi lamang para sa mga spacecraft, ngunit din para sa mga istasyon ng lupa, na nangangailangan ng mag-aral ang mga epekto ng gravity sa katawan ng tao.

Galugarin ang mundo, na ginagamit sa ...

Kahit na ang pag-aaral ng grabitasyon na nagsimula mula sa kalawakan, ito ay lubos na lupa agham. Kahit ngayon ang mga nagawa sa larangan na ito ay na-apply, halimbawa, sa gamot. Pag-alam kung ito ay posible upang lumikha ng artificial gravity sa planeta, maaari mo itong gamitin upang tratuhin ang mga problema sa lokomosyon o ng nervous system. Bukod dito, ang pag-aaral ng mga pwersa na kasangkot sa ang unang lugar sa Earth. Pinapayagan nito ang mga astronaut upang magsagawa ng mga eksperimento habang natitira sa pokus ng mga doktor. Isa pang bagay ay ang artificial gravity sa space, walang mga tao magagawang upang makatulong sa mga astronaut sa kaganapan ng isang kagipitan.

Pagpapanatiling sa isip ang mga kumpletong pagkawalang-timbang, ito ay imposible upang isaalang-alang ng isang satellite sa Earth orbit. Ang mga bagay, kahit na sa isang maliit na lawak, makakaapekto sa gravity. Ang puwersa ng grabidad, sa ganitong kaso, na tinatawag na microgravity. Real gravity ay sinubok lamang ang machine, na lumilipad sa isang pare-pareho ang bilis sa kalawakan. Gayunman, ang katawan ng tao ay hindi pakiramdam ang pagkakaiba.

Damhin ang pagkawalang-timbang ay maaaring maging isang pinahaba jump (bago ang canopy ay magbubukas) o sa panahon ng isang paparabola pagtanggi sasakyang panghimpapawid. Ang gayong mga eksperimento ay madalas na ilagay sa US, ngunit sa isang eroplano na pakiramdam ay tumatagal lamang ng 40 segundo - ito ay masyadong maliit para sa isang buong imbestigasyon.

Sa USSR noong 1973 upang malaman kung ito ay posible upang lumikha ng artificial gravity. At hindi lamang nilikha ito, ngunit din sa ilang mga paraan nagbago. Ang isang kapansin-pansin na halimbawa ng artipisyal na pagbabawas ng grabidad - dry hubad, immersion. Upang makamit ang nais na effect na kinakailangan upang ilagay ang isang siksikan na film sa ibabaw ng tubig. Man ay nakalagay sa itaas ng mga ito. Sa ilalim ng bigat ng katawan sa katawan sa ilalim ng tubig sa tubig, tanging ang ulo ay nananatiling sa itaas. modelo na ito ay nagpapakita ng hindi suportadong na may mababang gravity, na kung saan ay katangian ng karagatan.

May ay hindi na kailangan upang pumunta sa espasyo sa pakiramdam ang mga epekto ng pagkawalang-timbang kabaligtaran pwersa - hypergravity. Sa panahon ng pagtaas ng eruplano at landing ng spacecraft, centrifuge Sobra na hindi maaari lamang pakiramdam, ngunit din upang galugarin.

paggamot ng gravity

Gravitational pag-aaral pisika kabilang ang mga epekto ng pagkawalang-timbang sa katawan ng tao sa isang pagsisikap upang i-minimize ang mga kahihinatnan. Gayunman, ang isang malaking bilang ng mga nakamit ng agham na ito ay magagawang upang maging kapaki-pakinabang at ordinaryong mga naninirahan sa planeta.

Great Expectations manggagamot magdudulot sa pag-aaral ng pag-uugali ng kalamnan enzymes sa myopathy. Ito ay isang malubhang sakit na humahantong sa maagang kamatayan.

Kapag aktibo pisikal na gawain sa dugo ng isang malusog na tao na natatanggap ng isang malaking halaga ng enzyme kreatinofosfokinazy. Ang dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay ay hindi malinaw, ito ay posible, ang load ay gumaganap sa cell lamad sa paraan na ito "tumutulo". Mga pasyente na may myopathy makuha ang parehong epekto nang walang load. Obserbasyon para sa mga astronaut ipakita na sa zero gravity paghahatid ng mga aktibong enzyme sa dugo ay makabuluhang bawasan. Paghahanap ng mga ito ay nagpapahiwatig na ang paggamit ng immersion ay mabawasan ang negatibong epekto ng mga kadahilanan na humahantong sa myopathy. Sa kasalukuyan isinasagawa mga eksperimento sa mga hayop.

Paggamot ng ilang mga karamdaman ngayon isinasagawa gamit na nakuha sa pag-aaral ng data gravity, kabilang ang artipisyal. Halimbawa, untreated cerebral palsy, stroke, Parkinson nababagay sa pamamagitan ng aplikasyon ng load. Halos nakumpleto ang pag-aaral ng mga positibong epekto ng pag - niyumatik sapatos.

Lumipad sa Mars?

Recent advances astronaut magbigay pag-asa sa realidad ng proyekto. Ito ay may karanasan sa mga medikal na pag taong may mahabang paglagi layo mula sa Daigdig. Nagdala ng maraming mga benepisyo at pananaliksik misyon sa Moon, ang puwersa ng gravity na kung saan ay 6 na beses na mas maliit kaysa sa ating sarili. Ngayon astronaut at scientist na-set ang kanilang mga sarili sa isang bagong layunin - sa Mars.

Bago ka gumising, dapat mong magkaroon ng kamalayan ng lahat para sa isang tiket sa Red Planet, inaasahan niya ang katawan sa unang yugto ng trabaho - sa kalsada. Sa average, ang mga kalsada sa disyerto planeta ay magdadala sa kalahati ng taon - tungkol sa 500 araw. Umaasa sa kalsada ay may lamang ang kanilang sariling kapangyarihan, lang maghintay para sa tulong mula sa kahit saan.

Papanghinain ang mga pwersa ay magiging maraming mga kadahilanan: stress, radiation, kawalan ng isang magnetic field. Ang pinaka-mahalagang pagsubok para sa mga organismo - baguhin ang gravity. Naglalakbay tao "makakuha ng pamilyar" na may maramihang mga antas ng grabidad. Unang-una ito Sobra takeoff. Pagkatapos - pagkawalang-timbang sa panahon ng flight. Pagkatapos noon. - Hypogravity sa patutunguhan, sa makatuwid baga'y upang gravity sa Mars hindi bababa sa 40% ng lupa ..

Paano upang makaya sa ang mga negatibong epekto ng pagkawalang-timbang sa isang mahabang flight? Ito ay umaasa na ang pag-unlad sa larangan ng artificial gravity ay makakatulong upang matugunan ang isyung ito sa malapit na hinaharap. Eksperimento sa daga, naglalakbay sa pamamagitan ng "Cosmos-936" ay nagpapakita na ang pamamaraan na ito ay hindi malutas ang lahat ng problema.

OS Karanasan ay ipinapakita na ito ay mas kapaki-pakinabang para sa mga organismo ay magagawang upang dalhin ang paggamit ng mga simulators, magagawang upang matukoy ang mga kinakailangang pag-load para sa bawat indibidwal astronaut.

Habang ito ay pinaniniwalaan na Mars lumipad hindi lamang mananaliksik, ngunit din sa mga turista na nais na magtatag ng isang kolonya sa Red Planet. Para sa kanila, hindi bababa sa simula, ang pakiramdam ng pagiging sa pagkawalang-timbang lumamang ang dahilan doktor tungkol sa mga panganib ng matagal pamamalagi sa mga kundisyon na ito. Gayunpaman, pagkatapos ng ilang linggo at kailangan ng tulong sa kanila kung bakit ito ay kaya mahalaga upang magawang upang mahanap ang isang paraan upang bumuo sa isang sasakyang artificial gravity.

mga resulta

Ano ang konklusyon ay maaaring gawin tungkol sa paglikha ng mga artipisyal na gravity sa espasyo?

Kabilang sa lahat ng itinuturing na mga pagpipilian na kasalukuyang umiikot na disenyo mukhang mas makatotohanang. Gayunpaman, sa ilalim ng kasalukuyang pag-unawa ng mga pisikal na batas ito ay imposible, dahil ang barko - ito ay hindi isang guwang silindro. Inside ito doon ay nagpapang-abot na hindering pagpapatupad ng mga ideya.

Sa karagdagan, ang barko ang radius ay dapat na malaki sapat na upang ang mga Coriolis effect ay walang makabuluhang epekto.

Upang pamahalaan ang isang bagay tulad na, ito ay tumatagal ng mga silindro O'Neill nabanggit sa itaas, na kung saan ay gagawing posible upang kontrolin ang barko. Sa kasong ito, ang mga pagkakataon madagdagan para sa paggamit ng tulad ng isang istraktura para sa pagitan ng mga planeta misyon tinitiyak ang koponan ng isang komportableng antas ng grabidad.

Bago ang sangkatauhan ay magagawang upang i-translate ang kanilang mga pangarap sa katotohanan, nais naming makita sa mga gawa ng bungang-isip ng kaunti mas makatotohanang at mas kaalaman sa mga batas ng pisika.