Kunstig tyngdekraft er, og hvordan man skaber

Selv folk ikke er interesseret i rummet, nogensinde set en film om rumrejser eller læse om sådanne ting i bøger. Næsten alle disse mennesker går til værker af skibet, normal søvn, ikke har problemer med at spise. Det betyder, at disse - fiktive - Skibet har kunstig tyngdekraft. Det meste af publikum opfatter det som noget helt naturligt, og det er faktisk ikke sandt.

kunstig tyngdekraft

Så vi kalder en ændring (i begge retninger) velkendt for os tyngdekraften ved at anvende forskellige metoder. Og dette gøres ikke kun i skønlitterære værker, men i de meget reelle jordiske situationer, oftest, til forsøgene.

I teorien betyder skabelsen af kunstig tyngdekraft ikke ser så svært. For eksempel kan du genskabe den ved hjælp af inerti, mere præcist, centrifugalkraften. Behovet for denne magt ikke opstå i går - det skete så snart folk begyndte at drømme om en langsigtet rumflyvninger. Oprettelse af kunstig tyngdekraft i rummet vil gøre det muligt at undgå mange af de problemer, der opstår fra den tid i vægtløshed. Astronauterne vokse svage muskler, knogler bliver mindre stærk. Rejser i disse betingelser måneder, kan du få nogle muskelatrofi.

Således i dag skabelsen af kunstig tyngdekraft - en opgave af afgørende betydning, rumforskning er umuligt uden denne bedrift.

materiel

Selv de, der kender kun fysikpensummet niveau, forstå, at tyngdekraften - en af de fundamentale love i vores verden: alle kroppen interagerer med hinanden, oplever en gensidig tiltrækning / frastødning. Jo større kroppen, jo større dens tiltrækningskraft.

Grunde til vores virkelighed - en meget massiv genstand. Derfor er hver eneste krop omkring det tiltrukket.

For os betyder tyngdeaccelerationen, der normalt måles i g, svarende til 9,8 meter pr kvadrat sekund. Det betyder, at hvis fødderne havde vi ikke den støtte, ville vi være faldet med en hastighed stiger hvert sekund til 9,8 meter.

Således er det kun ved hjælp af tyngdekraften, er vi i stand til at stå, falde, spiser og drikker normalt, for at forstå, hvor den øverste, hvor bunden. Hvis tiltrækning forsvinder - vi vil være i nul tyngdekraft.

Særligt fortrolig dette fænomen astronauter befinder sig i et rum i en tilstand af svævende - frit fald.

Teoretisk forskerne ved, hvordan man skaber kunstig tyngdekraft. Der er flere teknikker.

Den store masse

Den mest logiske løsning - at gøre rumfartøjet så stort, at det opstod kunstig tyngdekraft. På skibet, kan De være, fordi ingen orientering i rummet, vil blive tabt.

Desværre er denne metode er ikke realistisk på nuværende udvikling af teknologi. At opbygge en sådan facilitet kræver for mange ressourcer. Hertil kommer, en utrolig mængde af energi, der kræves for dets nyttiggørelse.

acceleration

Det ser ud til, at hvis du ønsker at nå g, svarende til jorden, vi bare nødt til at give skibet en flad (platformoobraznuyu) formen og få det til at bevæge sig vinkelret på planet med den ønskede acceleration. På denne måde opnås kunstig tyngdekraft, og - et ideal.

Men virkeligheden er langt mere kompliceret.

Først og fremmest er det værd at overveje spørgsmålet brændstoffet. Til stationen er konstant accelererende, skal du have uafbrudt strømforsyning. Selv hvis motoren pludselig synes, smid ikke sagen, loven om energiens bevarelse stadig er gældende.

Det andet problem er ideen om konstant acceleration. Ifølge vores viden og de fysiske love, kan du ikke accelerere på ubestemt tid.

Hertil kommer, denne transport er ikke egnet til forskning mission, da det hele tiden skal fremskyndes - at flyve. Han kan ikke holde op med at udforske planeten, han selv langsomt flyve omkring det ikke kan - det er nødvendigt at accelerere.

Således bliver det klart, at denne kunstige tyngdekraft er endnu ikke tilgængelig for os.

karrusel

Alle ved, hvordan karrusellen rotation påvirker kroppen. Derfor synes den kunstige tyngdekraft indretning ifølge dette princip for at være den mest realistiske.

Alt hvad der er i karrusel diameter, det har en tendens til at falde ud af det med en hastighed tilnærmelsesvis lig med rotationshastigheden. Det viser sig, at en kraft i kroppen rettet langs radius af en drejelig genstand. Dette er meget lig tyngdekraften.

Så det tager et skib, der har en cylindrisk form. I dette tilfælde bør det roterer omkring sin akse. I øvrigt er den kunstige tyngdekraft på et rumskib, der er designet i henhold til dette princip demonstrerede ofte nok i science fiction film.

Den tøndeformede skib, kredser omkring en længdeakse, en centrifugalkraft, hvis retning svarer til radius af objektet. At beregne den resulterende acceleration er nødvendig for at opdele kraft på jorden.

Kendskab til fysik folk finde dette er ikke svært: a = ω²R.

I denne formel beregningsresultatet - acceleration, den første variabel - hastighed node (målt i radianer per sekund), den anden - radius.

Ifølge denne, for vi er vant til g, skal du korrekt kombinere vinkelhastigheden og radius af rummet transport.

Dette problem er belyst i film som "Intersol" "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" og lignende. I alle disse tilfælde, den kunstige tyngdekraft tættere på jordens tyngdeacceleration.

Uanset hvor god ideen, er det ganske vanskeligt at gennemføre.

metoden til problemet med "karrusel"

Den mest åbenlyse problem er fremhævet i "Rumrejsen". Radius "rum bærer" er omkring 8 meter. For at opnå acceleration i 9,8, bør rotationen foregå med en hastighed på ca. 10,5 hvert minut af omsætningen.

Når disse værdier manifestere "corioliseffekten", som er at i forskellige afstande fra gulvet virkningen af forskellige styrke. Det afhænger af vinkelhastigheden.

Det viser sig, at den kunstige tyngdekraft i rummet er oprettet, men for hurtig rotation af kroppen vil føre til problemer med det indre øre. Dette vil igen, forårsager en ubalance, problemer med det vestibulære system og andre - lignende - udfordringer.

Fremkomsten af denne barriere viser, at denne model er meget uheldigt.

Du kan prøve at gå på bagsiden, som vi gjorde i romanen "World-Ring". Her skibet er i form af en ring, hvis radius omtrentlige med radius af vores bane (cirka 150 millioner km). I denne størrelse, rotationshastigheden er tilstrækkelig til at ignorere corioliseffekten.

Vi kan antage, at problemet er løst, men det er ikke tilfældet. Det forhold, at den samlede omsætning af strukturen omkring sin akse tager 9 dage. Dette tyder på, at belastningen er for høj. For at designe deres vedholdende, det kræver en meget stærk materiale, der i dag er ikke tilgængelige. Endvidere er problemet den mængde materiale og gælder byggeprocessen.

I spil af lignende emner, som i filmen "Babylon 5", disse problemer er en eller anden måde løst: det er tilstrækkeligt rotationshastighed, Coriolis effekten ikke er signifikant, hypotetisk muligt at skabe et sådant skib.

Men selv disse verdener har en ulempe. Hans navn - momentum.

Skibet, kredser omkring sin akse, er omdannet til et kæmpe gyroskop. Som du ved, gør gyro fra aksen er yderst vanskeligt på grund af den impulsmoment. Det er vigtigt, at beløbet ikke forlade systemet. Det betyder, at angive retningen af objektet vil være meget vanskeligt. Imidlertid kan et sådant problem skal løses.

Adressering

Kunstig tyngdekraft på rumstationen bliver tilgængelig, når støtten ydes "O'Neill Cylinder." At skabe denne konstruktion kræver identiske cylindriske beholdere, der forbinder langs aksen. De skal drejes i forskellige retninger. Resultatet af denne samling er nul impulsmoment, så der burde ikke være problemer med at give skibet den nødvendige retning.

Hvis det er muligt, gøre skibet en radius på omkring 500 meter, så det vil fungere præcis som det skal. I dette tilfælde, den kunstige tyngdekraft i rummet er ganske behagelig og velegnet til lange flyvninger i skibe eller forskningsstationer.

Space Ingeniører

Sådan opretter kunstig tyngdekraft, er det kendt at skaberne af spillet. Men i denne fantasiverden af tyngdekraften - det er ikke en gensidig tiltrækning af organer, men den lineære, designet til at fremskynde elementerne i en given retning. Tiltrækningen her er ikke absolut, den ændres, når omdirigere kilde.

Kunstig tyngdekraft på rumstationen skabes ved hjælp af en speciel generator. Hun co-roterende ensartet og en generator zone. Så i den virkelige verden, fanget i det køretøj, hvor en generator, ville du blive tiltrukket af kroppen. helten i spillet, vil dog falde, så længe handlingen ikke forlader enheden omkreds.

Til dato, den kunstige tyngdekraft i rummet, skabte en sådan anordning er ikke tilgængelig for menneskeheden. Men selv de gråhårede udviklere ophører ikke med at drømme om det.

Sfærisk generator

Dette er en mere realistisk udgave af udstyret. Når du installerer en tyngdekraft retning af generatoren. Dette gør det muligt at skabe en station, alvoren af hvilket vil være lig med den planetariske.

centrifuge

I dag kunstig tyngdekraft på Jorden er fundet i en række forskellige enheder. de er baseret, for det meste, på træghed, da denne kraft mærkes af os ligner gravitationelle virkninger - kroppen skelner ikke mellem, hvad der er årsagen til accelerationen. Som et eksempel: en mand stiger i elevatoren, mærker virkningerne af inerti. Fysikere: elevator anledning tilføjer til fremskyndelse af frit fald acceleration af førerhuset. Når du vender tilbage til cockpittet målte bevægelse "gevinst" vægt forsvinder, vender tilbage gængs forstand.

Forskere har længe været interesseret i kunstig tyngdekraft. Centrifugen er oftest bruges til disse formål. Denne metode er egnet ikke kun for rumfartøjet, men også for jordstationer, der kræver at studere virkningerne af tyngdekraften på den menneskelige krop.

Udforsk verden, der anvendes i ...

Selv om undersøgelsen af tyngdekraften startede fra rummet, er det meget jord videnskab. Selv i dag de resultater på dette område er blevet anvendt, for eksempel i medicin. Vel vidende om det er muligt at skabe kunstig tyngdekraft på planeten, kan du bruge det til at behandle problemer med bevægelse eller i nervesystemet. Desuden er studiet af de kræfter, der er involveret i det første sted på jorden. Dette gør det muligt for astronauterne at udføre eksperimenter mens de resterende i fokus for læger. En anden ting er den kunstige tyngdekraft i rummet, er der ingen mennesker i stand til at hjælpe astronauter i tilfælde af en nødsituation.

Med tanke på den komplette vægtløshed, er det umuligt at tage hensyn til en satellit i kredsløb om Jorden. Disse objekter, omend i mindre omfang, påvirker tyngdekraften. Tyngdekraften, i sådanne tilfælde, kaldet vægtløshed. Rigtig tyngdekraft er kun testet maskinen, flyvende med en konstant hastighed i det ydre rum. Men den menneskelige krop ikke mærke forskellen.

Oplev vægtløshed kan være en langvarig spring (før baldakinen vil åbne) eller i løbet af en parabolsk tilbagegang fly. Sådanne eksperimenter er ofte sat i USA, men på et fly, der følelse varer kun 40 sekunder - det er for lille til en tilbundsgående undersøgelse.

I Sovjetunionen tilbage i 1973 ved vi, om det er muligt at skabe kunstig tyngdekraft. Og ikke bare skabt det, men også på en eller anden måde ændret. Et slående eksempel på kunstig reducere af tyngdekraften - tør dypning, nedsænkning. At opnå den ønskede effekt kræves for at sætte en tæt film på overfladen af vandet. Mennesket er placeret på toppen af det. Under vægten af kroppen kroppen er nedsænket i vandet, forbliver kun hovedet i toppen. Denne model viser den ikke-understøttede med lav tyngdekraft, som er karakteristisk for havet.

Der er ingen grund til at gå ud i rummet for at mærke virkningerne af vægtløshed modsatrettede kræfter - hypergravity. Under start og landing af rumfartøjet, kan centrifuge overbelastning ikke kun føle, men også for at udforske.

behandling af tyngdekraften

Gravitationel fysik undersøgelser, herunder virkningerne af vægtløshed på den menneskelige krop i et forsøg på at minimere konsekvenserne. Men en lang række resultater af denne videnskab er i stand til at være nyttige og almindelige indbyggere på planeten.

Store forventninger læger tillægger studiet af adfærd muskel enzymer i myopati. Det er en alvorlig sygdom, der fører til tidlig død.

Når aktive fysiske aktiviteter i blodet hos en rask person modtager en stor mængde enzym kreatinofosfokinazy. Årsagen til dette fænomen er ikke klar, er det muligt, belastningen virker på cellemembranen på en sådan måde, at det "Leaky". Patienter med myopati få samme virkning uden belastningerne. Observationer for astronauter viser, at i nul tyngdekraft afgivelse af aktivt enzym i blod er væsentligt reduceret. Dette fund tyder på, at brugen af fordybelse vil reducere de negative virkninger af faktorer, der fører til myopati. I øjeblikket udført eksperimenter på dyr.

Behandling af visse sygdomme i dag udføres med opnået i studiet af tyngdekraft data, herunder kunstig. For eksempel ubehandlet cerebral parese, slagtilfælde, Parkinsons dragter gennem anvendelse af belastningen. Næsten gennemførte undersøgelsen af de positive virkninger af støtte - pneumatisk sko.

Flyv på Mars?

Nylige fremskridt astronauter give håb til virkelighed projektet. Det har erfaring i medicinsk støtteperson med et langt ophold væk fra Jorden. Bragt mange fordele og forskning missioner til Månen, tyngdekraften, som er 6 gange mindre end vores egen. Nu astronauter og forskere har sat sig et nyt mål - til Mars.

Før du vågner, skal du være opmærksom på alle for en billet til den røde planet, forventer han kroppen på den første fase af arbejdet - på vejen. I gennemsnit vil vejen til ørkenen planet tage halvdelen af året - omkring 500 dage. Stol på vejen har kun deres egen magt, bare vente på hjælp fra hvor som helst.

Underminere kræfter vil være mange faktorer: stress, stråling, fravær af et magnetfelt. Den vigtigste test for organismen - ændre tyngdekraften. Traveling folk "stifte bekendtskab" med flere niveauer af tyngdekraften. Primært denne overbelastning takeoff. Så - vægtløshed under flyvningen. Derefter -. Hypogravity på destinationen, det vil sige, at tyngdekraften på Mars mindst 40% af jorden ..

Hvordan til at håndtere de negative virkninger af vægtløshed i en lang flyvetur? Det er håbet, at udviklingen inden for kunstig tyngdekraft vil hjælpe med at løse dette problem i den nærmeste fremtid. Forsøg med rotter, der rejser med "Cosmos-936" viser, at denne metode ikke løse alle problemer.

OS Erfaringen viser, at det er meget mere nyttigt for organismen er i stand til at bringe anvendelsen af simulatorer, i stand til at bestemme den nødvendige belastning for hver enkelt astronaut.

Selv om det menes, at Mars flyve ikke kun forskere, men også til turister, der ønsker at etablere en koloni på den røde planet. For dem, i hvert fald i første omgang, følelsen af at være i vægtløshed opvejer årsager læger om farerne ved længerevarende ophold i disse betingelser. Men efter et par uger, og har brug for hjælp til dem, hvorfor det er så vigtigt at kunne finde en måde at bygge videre på et rumskib kunstig tyngdekraft.

resultater

Hvilke konklusioner kan gøres om skabelsen af kunstig tyngdekraft i rummet?

Blandt alle betragtes optioner øjeblikket roterende design ser mere realistisk. Men under den nuværende forståelse af fysiske love er det umuligt, fordi skibet - dette er ikke en hul cylinder. Indenfor det der er overlappende hindrer gennemførelsen af ideer.

Hertil kommer, at skibet radius skal være stor nok til, at Coriolis effekten er ingen signifikant effekt.

For at håndtere sådan noget, det tager cylinderen O'Neill nævnt ovenfor, hvilket vil gøre det muligt at styre skibet. I dette tilfælde, er chancerne stige for brugen af en sådan struktur for interplanetariske missioner, der sikrer holdet et komfortabelt niveau af tyngdekraften.

Før menneskeheden vil være i stand til at omsætte deres drømme til virkelighed, vil vi gerne se i værker af fiktion lidt mere realistisk og mere viden om fysikkens love.