Kunsmatige swaartekrag is en hoe om te skep

Selfs mense wat nie belangstel in die ruimte, ooit 'n fliek oor die ruimte reis gesien of gelees oor sulke dinge in boeke. Byna al hierdie mense gaan na die werke van die skip, normale slaap, moenie probleme met eet het. Dit beteken dat hierdie - fiktiewe - Die skip het kunsmatige swaartekrag. Die meeste van die gehoor waarneem dit as iets heel natuurlike, en in werklikheid is dit nie waar nie.

kunsmatige swaartekrag

So noem ons 'n verandering (in enige rigting) bekend aan ons erns deur die toepassing van verskillende metodes. En dit is nie net in die werke van fiksie, maar in die werklike aardse situasies, meestal gedoen, vir die eksperimente.

In teorie, nie die skepping van kunsmatige swaartekrag nie so moeilik lyk. Byvoorbeeld, kan jy weer skep dit met behulp van die traagheid, meer presies, die sentrifugale krag. Die behoefte aan hierdie krag het nie ontstaan het gister - dit gebeur so gou as mense begin om te droom van 'n langtermyn-ruimte vlug. Skepping van kunsmatige swaartekrag in die ruimte sal dit moontlik maak om baie van die probleme wat voortspruit uit die lengte van tyd in gewig te vermy. Die ruimtevaarders groei swak spiere, bene word minder sterk. Reis in hierdie toestande maande, kan jy 'n paar spieratrofie kry.

So, vandag die skepping van kunsmatige swaartekrag - 'n taak van die allergrootste belang, verkenning van die ruimte sonder dié prestasie is onmoontlik.

materieel

Selfs diegene wat net die fisika kurrikulum vlak ken, verstaan dat swaartekrag - een van die fundamentele wette van ons wêreld: die hele liggaam met mekaar, beleef 'n wedersydse aantrekkingskrag / afstoting. Hoe groter die liggaam, hoe groter is sy krag van aantrekking.

Land vir ons werklikheid - 'n baie groot voorwerp. Dit is waarom elke enkele liggaam om dit aangetrek.

Vir ons beteken dit die versnelling van swaartekrag, wat gewoonlik gemeet in g, gelykstaande aan 9.8 meter per vierkante tweede. Dit beteken dat indien voete het ons nie die ondersteuning het, sou ons geval het teen 'n koers verhoog elke tweede tot 9,8 meter.

Dus, slegs deur swaartekrag, ons in staat is om op te staan, val, eet en gewoonlik drink, om te verstaan waar die top, waar die onderste. As die aantrekkingskrag sal verdwyn - ons sal in gewig.

Veral bekend is met hierdie verskynsel ruimtevaarders bevind hulself in 'n ruimte in 'n toestand van drywende - vrye val.

Teoreties, wetenskaplikes weet hoe om kunsmatige swaartekrag te skep. Daar is verskeie tegnieke.

Die groot massa

Die mees logiese opsie - om die ruimtetuig so groot dat dit ontstaan kunsmatige swaartekrag. Op die skip, kan jy gemaklik voel, omdat daar geen oriëntasie in die ruimte verlore sal gaan.

Ongelukkig, hierdie metode is nie realisties in die huidige ontwikkeling van tegnologie. Om so 'n fasiliteit te bou verg te veel hulpbronne. Daarbenewens is 'n ongelooflike hoeveelheid energie wat nodig is vir sy herstel.

versnelling

Dit blyk dat as jy wil g, gelykstaande aan die aarde te bereik, het ons net nodig het om die skip 'n plat (platformoobraznuyu) vorm gee en kry dit na loodreg beweeg om die vliegtuig met die gewenste versnelling. Op hierdie manier, is kunsmatige swaartekrag verkry, en - 'n ideale.

Maar die werklikheid is baie meer ingewikkeld.

In die eerste plek is dit die moeite werd oorweging van die brandstof kwessie. Om die stasie is voortdurend versnel, moet jy ononderbroke kragtoevoer het. Selfs al is die enjin skielik verskyn, beskik nie oor die saak, die wet van behoud van energie bly van krag.

Die tweede probleem is die idee van 'n konstante versnelling. Volgens ons kennis en die wette van fisika, kan jy nie onbepaald te versnel.

Daarbenewens het hierdie vervoer is nie geskik vir die navorsing missie, aangesien dit voortdurend moet versnel word - om te vlieg. Hy kan nie ophou om die planeet te verken, hy selfs stadig vlieg rondom dit kan nie - is dit nodig om te versnel is.

Dus, word dit duidelik dat hierdie kunsmatige swaartekrag is nog nie beskikbaar vir ons.

mallemeule

Almal weet hoe die mallemeule rotasie invloed op die liggaam. Daarom is die kunsmatige swaartekrag toestel volgens hierdie beginsel blyk die mees realisties wees.

Alles wat in mallemeule deursnee, is dit geneig teen 'n koers ongeveer gelyk aan die rotasie spoed daaruit te val. Dit blyk dat in die liggaam 'n krag gerig langs die radius van 'n roterende voorwerp. Dit is baie soortgelyk aan swaartekrag.

So, dit neem 'n skip, 'n silindriese vorm. In hierdie geval, moet dit draai om sy eie as. Terloops, is die kunsmatige swaartekrag op 'n ruimtetuig, wat ontwerp is volgens hierdie beginsel dikwels gedemonstreer genoeg in wetenskap fiksie films.

Die vat-vormige skip, rondom 'n lengte-as, 'n sentrifugale krag, die rigting van wat ooreenstem met die radius van die voorwerp. Om die gevolglike versnelling bereken word benodig om die krag te verdeel op die grond.

Wetende dat die fisika mense vind dit is nie moeilik: a = ω²R.

In hierdie formule, die berekening gevolg - versnelling, die eerste veranderlike - spoed node (gemeet in radiale per sekonde), die tweede - die radius.

Hiervolgens vir ons gewoond is g, jy moet korrek kombineer die hoeksnelheid en die radius van die ruimte vervoer.

Hierdie probleem is verlig in films soos "Intersol" "Babilon 5," "2001: A Space Odyssey" en dies meer. In al hierdie gevalle, die kunsmatige swaartekrag nader aan gravitasieversnelling van die aarde.

Maak nie saak hoe goed die idee, dit is baie moeilik om te implementeer.

die metode van die probleem van "mallemeule"

Die mees ooglopende probleem is uitgelig in "A Space Odyssey". Radius "ruimte draer" is sowat 8 meter. Ten einde versnelling te kry in 9.8, behoort die rotasie plaasvind teen 'n tempo van ongeveer 10,5 elke minuut van omset.

Wanneer hierdie waardes openbaar "Coriolis-effek," wat is dit op verskillende afstande vanaf die vloer effek van verskillende sterkte. Dit hang af van die hoeksnelheid.

Dit blyk dat die kunsmatige swaartekrag in die ruimte is geskep, maar ook 'n vinnige rotasie van die liggaam sal lei tot probleme met die binne-oor. Dit op sy beurt, veroorsaak 'n wanbalans, probleme met die vestibulêre stelsel en ander - soortgelyk - uitdagings.

Die opkoms van hierdie versperring dui daarop dat hierdie model is baie jammer.

Jy kan probeer om te gaan op die omgekeerde, as ons in die roman "Wêreld-ring" het. Hier is die skip in die vorm van 'n ring wie se radius benaderde aan die radius van ons wentelbaan (ongeveer 150 miljoen kilometer). Op hierdie grootte, die spoed van rotasie is genoeg om die Coriolis-effek te ignoreer.

Ons kan aanneem dat die probleem opgelos is, maar dit is nie so nie. Die feit dat die totale omset van die struktuur om sy eie as duur 9 dae. Dit dui daarop dat die vrag is te hoog. Met die oog op die ontwerp van hul volgehoue, dit vereis 'n baie sterk materiaal, wat vandag nie beskikbaar is. Verder is die probleem is die hoeveelheid materiaal en direk bouproses.

In speletjies van soortgelyke vakke, soos in die fliek "Babilon 5", hierdie probleme is een of ander manier opgelos: dit is voldoende rotasie spoed, die Coriolis-effek is nie beduidende, hipoteties moontlik om so 'n skip te skep.

Maar selfs hierdie wêrelde het 'n nadeel. Sy naam - momentum.

Die skip, draai om sy eie as, is omskep in 'n groot gyroscoop. Soos u weet, maak die gyro af as uiters moeilik as gevolg van die hoekmomentum. Dit is belangrik dat die bedrag van die stelsel nie verlaat nie. Dit beteken dat die rigting van die voorwerp te stel sal baie moeilik wees. Dit kan egter so 'n probleem wat opgelos moet word.

aanspreek

Kunsmatige swaartekrag op die ruimtestasie beskikbaar wanneer die hulp kom "O'Neill silinder." Om hierdie konstruk te skep vereis identiese silindriese voorwerpe wat verbind langs die as. Hulle het in verskillende rigtings te roteer. Die gevolg van hierdie vergadering is die nul hoekmomentum, so daar behoort nie probleme met die gee van die skip die nodige rigting wees.

As dit moontlik is, maak die skip 'n radius van ongeveer 500 meter, dan sal dit presies werk soos dit moet. In hierdie geval, die kunsmatige swaartekrag in die ruimte is baie gemaklik en geskik vir 'n lang vlugte in skepe of navorsing stasies.

ruimte Engineers

Hoe om kunsmatige swaartekrag te skep, is dit bekend dat die skeppers van die spel. Maar in hierdie fantasie wêreld van swaartekrag - dit is nie 'n wedersydse aantrekkingskrag van liggame, maar die lineêre krag, wat ontwerp is om die bespoediging van die items in 'n gegewe rigting. Die aantrekkingskrag hier is nie absolute, dit verander wanneer redirecting bron.

Kunsmatige swaartekrag op die ruimtestasie is geskep deur die gebruik van 'n spesiale kragopwekker. Sy mede-rotasie uniform en 'n kragopwekker sone. So, in die werklike wêreld, gevang in die voertuig waarin 'n kragopwekker, sou jy aangetrokke tot die liggaam. Dit sal egter die held van die spel so lank val as die aksie nie die toestel omtrek verlaat.

Tot op datum, die kunsmatige swaartekrag in die ruimte, geskep so 'n toestel is nie beskikbaar vir die mensdom. Maar selfs die gryse ontwikkelaars nie ophou om te droom oor dit.

sferiese kragopwekker

Dit is 'n meer realistiese weergawe van die toerusting. Wanneer die installering van 'n swaartekrag rigting van die kragopwekker. Dit maak dit moontlik om 'n stasie, die erns van wat gelyk is aan die planeet sal wees te skep.

centrifuge

Vandag kunsmatige swaartekrag op aarde gevind word in 'n verskeidenheid van toestelle. dit gebaseer is, meestal, op die traagheid, aangesien dit van krag word gevoel deur ons soortgelyk aan gravitasie-effekte - die liggaam nie onderskei tussen wat is die oorsaak van die versnelling. As 'n voorbeeld: 'n man stygende in die hysbak, voel die gevolge van traagheid. Fisici: hysbak styg dra by tot die versnelling van vrye val versnelling van die kajuit. Wanneer jy terugkeer na die kajuit gemeet beweging "wins" gewig verdwyn, die terugkeer van die gewone sin.

Wetenskaplikes het lank reeds belangstel in kunsmatige swaartekrag. Die sentrifuge word meestal gebruik vir hierdie doeleindes. Hierdie metode is geskik nie net vir die ruimtetuig, maar ook vir grond stasies, wat vereis dat die gevolge van swaartekrag op die menslike liggaam bestudeer.

Verken die wêreld, wat in ...

Alhoewel die studie van gravitasie begin van ruimte, is dit baie aarde wetenskap. Selfs vandag nog die prestasies in hierdie veld is toegepas, byvoorbeeld, in medisyne. Om te weet of dit moontlik is om kunsmatige swaartekrag te skep op die planeet, kan jy dit gebruik om probleme met beweging of van die senuweestelsel te behandel. Verder het die studie van die magte betrokke in die eerste plek op aarde. Dit laat die ruimtevaarders aan eksperimente uit te voer terwyl die oorblywende in fokus van dokters. Nog 'n ding is die kunsmatige swaartekrag in die ruimte, daar is geen mense in staat om ruimtevaarders te help in die geval van 'n noodgeval.

Hou in gedagte die volledige gewigloosheid, is dit onmoontlik om in ag te neem 'n satelliet in 'n wentelbaan Aarde. Hierdie voorwerpe, al is dit 'n klein mate, beïnvloed swaartekrag. Die krag van swaartekrag, in sulke gevalle, die sogenaamde micro gravity. Real swaartekrag is net getoets die masjien, wat teen 'n konstante spoed in die buitenste ruimte. Dit beteken egter die menslike liggaam nie voel die verskil.

Ervaar die gewigloosheid kan 'n uitgerekte spring (voor die kap oopmaak) of tydens 'n paraboliese afname vliegtuig wees. Sulke eksperimente word dikwels gestel in die VSA, maar op 'n vliegtuig wat gevoel duur net 40 sekondes - dit is te klein vir 'n volledige ondersoek.

In die USSR in 1973 om te weet of dit moontlik is om kunsmatige swaartekrag te skep. En nie net geskep nie, maar ook in een of ander manier verander. 'N treffende voorbeeld van kunsmatige vermindering van swaartekrag - droë swem, onderdompeling. Om die gewenste uitwerking wat nodig is om 'n digte film op die oppervlak van die water sit bereik. Die mens is geplaas op die top van dit. Onder die gewig van die liggaam die liggaam is gedompel in die water, net die kop bly aan die bokant. Hierdie model toon die ongesteunde met 'n lae swaartepunt, wat kenmerkend is van die oseaan.

Daar is geen rede om te gaan in die ruimte om die gevolge van gewigloosheid teenoorgestelde kragte voel - hypergravity. Tydens die opstyg en landing van die ruimtetuig, kan centrifuge oorlading nie net voel nie, maar ook om te verken.

behandeling van swaartekrag

Swaartekrag fisika studies insluitend die uitwerking van gewigloosheid op die menslike liggaam in 'n poging om die gevolge te verminder. Maar 'n groot aantal prestasies van die wetenskap in staat is om nuttige en gewone inwoners van die planeet wees.

Great Expectations dokters verleen op die studie van die gedrag van spiere ensieme in miopatie. Dit is 'n ernstige siekte wat lei tot vroeë dood.

Wanneer aktiewe fisiese aktiwiteite in die bloed van 'n gesonde persoon ontvang 'n groot hoeveelheid van die ensiem kreatinofosfokinazy. Die rede vir hierdie verskynsel is nie duidelik nie, is dit moontlik, die vrag tree op die selmembraan in so 'n manier dat dit "Leaky". Pasiënte met miopatie kry dieselfde effek sonder die vragte. Waarnemings vir ruimtevaarders toon dat in gewig aflewering van aktiewe ensiem in bloed is aansienlik verminder. Hierdie bevinding dui daarop dat die gebruik van onderdompeling die negatiewe impak van faktore wat lei tot miopatie sal verminder. Tans gedoen eksperimente op diere.

Behandeling van sekere siektes vandag uitgevoer met behulp van verkry in die studie van swaartekrag data, insluitend kunsmatige. Byvoorbeeld, onbehandelde serebrale gestremdheid, beroerte, pakke Parkinson se deur die toepassing van vrag. Byna voltooi die studie van die positiewe gevolge van ondersteuning - pneumatiese skoen.

Vlieg op Mars?

Onlangse vooruitgang ruimtevaarders gee hoop aan die werklikheid van die projek. Dit het ondervinding in mediese ondersteuning persoon met 'n lang verblyf weg van die Aarde. Het baie voordele en navorsing missies na die Maan, die krag van swaartekrag wat 6 keer kleiner as ons eie. Nou ruimtevaarders en wetenskaplikes het hulself 'n nuwe doel - om Mars.

Voor jy wakker word in, moet jy bewus wees van al vir 'n kaartjie na die Rooi Planeet wees, verwag hy die liggaam aan die eerste fase van die werk - op die pad. sowat 500 dae - gemiddeld, sal die pad na die woestyn planeet half neem van die jaar. Staatmaak op die pad het net hul eie krag, net wag vir hulp van oral.

Ondermyn die magte sal wees baie faktore: stres, bestraling, afwesigheid van 'n magneetveld. Die belangrikste toets vir die organisme - verander swaartekrag. Reis mense "leer ken" met verskeie vlakke van erns. Hoofsaaklik hierdie oorlading opstyg. Dan - gewigloosheid tydens die vlug. Daarna -. Hypogravity by die bestemming, dit is, om swaartekrag op Mars ten minste 40% van die aarde ..

Hoe om te gaan met die negatiewe gevolge van gewigloosheid in 'n lang vlug? Daar word gehoop dat die ontwikkeling in die veld van kunsmatige swaartekrag sal help om hierdie probleem in die nabye toekoms aan te spreek. Eksperimente op rotte, reis deur "Cosmos-936" wys dat hierdie metode nie al die probleme oplos.

OS Ondervinding het geleer dat dit is baie meer nuttig vir die organisme in staat is om die gebruik van simulators, kan die vereiste belasting te bepaal vir elke individu ruimtevaarder bring.

Terwyl dit word geglo dat Mars vlieg nie net navorsers, maar ook vir toeriste wat wil 'n kolonie te vestig op die Rooi Planeet. Vir hulle, ten minste aanvanklik, die gevoel van in gewig swaarder as die redes dokters oor die gevare van 'n langdurige verblyf in hierdie toestande. Maar na 'n paar weke en hulp aan hulle nodig het hoekom dit so belangrik is om in staat wees om 'n manier om te bou op 'n ruimtetuig kunsmatige swaartekrag vind.

resultate

Watter afleidings kan gemaak word oor die skepping van kunsmatige swaartekrag in die ruimte?

Onder al oorweeg opsies tans roterende ontwerp lyk meer realisties. Maar onder die huidige begrip van fisiese wette is dit onmoontlik, omdat die skip - dit is nie 'n hol silinder. Daarin is daar oorvleueling verhinder implementering van idees.

Daarbenewens het die skip die radius moet groot genoeg wees sodat die Coriolis-effek is geen noemenswaardige effek.

Om so iets te bestuur, neem dit die silinder O'Neill hierbo genoem, wat dit moontlik sal maak om die skip te beheer. In hierdie geval, is die kanse te verhoog vir die gebruik van so 'n struktuur vir interplanetêre missies te verseker dat die span 'n gemaklike vlak van erns.

Voordat die mensdom in staat is om hul drome te vertaal in werklikheid sal wees, sou ons graag wou sien in die werke van fiksie 'n bietjie meer realisties en meer kennis van die wette van fisika.