Проблемите с вестибуларния апарат не са единствената последица от продължителния престой в условия
НАСА наскоро завърши експеримент по време накогото учените сравняват генома на братята близнаци: единият от тях прекара почти година на МКС, другият направи само кратки полети и прекара по-голямата част от времето на Земята. Дългосрочният престой в космоса доведе до факта, че 7% от ДНК на първия астронавт се промени завинаги - говорим за гени, свързани с имунната система, образуването на кости, кислородния глад и излишния въглероден диоксид в тялото.
НАСА сравнява астронавтите близнаци, за да види как човешкото тяло се променя в пространството
В условията на микрогравитация човек ще бъде принуденне правете нищо: не говорим за оставане на астронавти на МКС, а за полети в дълбокия космос. За да разберат как подобен режим ще се отрази на здравето на астронавтите, Европейската космическа агенция (ESA) постави 14 доброволци в легло с наклонена настрани глава за 21 дни. Експеримент, който ще тества най-новите методи за борба с безтегловността, като подобрени режими на упражнения и хранене, се планира да бъде проведен съвместно от НАСА и Роскосмос.
Но ако хората решат да изпратят кораби на Марс или Венера, ще са необходими по-екстремни решения - изкуствена гравитация.
Как гравитацията може да съществува в пространството
На първо място, струва си да се разбере, че гравитацията съществува навсякъде - на някои места тя е по-слаба, на други е по-силна. И космическото пространство не е изключение.
МКС и спътниците са под постоянно влияниегравитация: ако даден обект е в орбита, той пада около Земята, казано по-просто. Подобен ефект се получава, ако хвърлите топка напред - преди да удари земята, тя ще полети малко по посока на хвърлянето. Ако хвърлите топката по-силно, тя ще лети по-далеч. Ако вие сте Супермен, а топката е ракетен двигател, тя няма да падне на земята, а ще лети около нея и ще продължи да се върти, постепенно навлизайки в орбита.
Микрогравитацията предполага, че хората вътре в кораба не са във въздуха - те падат от кораба, а това от своя страна пада около Земята.
Поради факта, че гравитацията е силапривличане между две маси, ние оставаме на повърхността на Земята, когато ходим по нея, вместо да се носим в небето. В този случай цялата маса на Земята привлича масата на нашите тела към своя център.
incut
Когато корабите излязат в орбита, те са свободниплават в открития космос. Те все още са подложени на гравитационното привличане на Земята, но корабът и предметите или пътниците в него са подложени на гравитацията по същия начин. Съществуващите устройства не са достатъчно масивни, за да създадат забележима атракция, така че хората и предметите в тях не стоят на пода, а „плуват“ във въздуха.
Как да създадем изкуствена гравитация
Изкуствената гравитация като такава не е такавасъществува, за да го създаде, човек трябва да научи всичко за естествената гравитация. В научната фантастика съществува концепцията за симулиране на гравитацията: тя позволява на екипажа на космическите кораби да ходи по палубата и предметите да стоят на нея.
На теория има два начина за създаване на имитациягравитация и никой от тях все още не е използван в реалния живот. Първият е използването на центростремителна сила за симулиране на гравитацията. Корабът или станцията трябва да бъде подобна на колело конструкция, състояща се от няколко постоянно въртящи се сегмента.
Според тази концепция, центростремителниятускорението на апарата, бутане на модулите към центъра, ще създаде подобие на гравитация или условия, подобни на тези на земята. Тази концепция беше демонстрирана в „Космическата одисея“ от 2001 г. на Стенли Кубрик и в филма „Междузвездни“ от Кристофър Нолан.
Концепцията за устройство, което създава центростремително ускорение за симулиране на гравитацията
Авторът на този проект се счита за немски.Ракетният учен и инженер Вернер фон Браун, който ръководи развитието на ракетата "Сатурн-5", която доставя екипажа на "Аполо 11" и няколко други пилотирани превозни средства на Луната.
Като директор на Центъра за космически полетиМаршал НАСА, фон Браун популяризира идеята на руския учен Константин Циолковски да създаде тороидална космическа станция, базирана на конструкция, подобна на колело. Ако колелото се върти в пространството, инерцията и центробежната сила могат да създадат вид изкуствена гравитация, която издърпва предмети към външната обиколка на колелото. Това ще позволи на хората и роботите да ходят по пода, както на Земята, и да не плуват във въздуха, както на МКС.
Този метод обаче има значителнинедостатъци: колкото по-малък е космическият кораб, толкова по-бързо трябва да се върти - това ще доведе до появата на така наречената сила на Корнолис, при която точките, разположени по-далеч от центъра, ще бъдат повлияни от гравитацията повече от тези, които са по-близо до него. С други думи, гравитацията ще е по-силна върху главите на астронавтите, отколкото върху краката им, което няма да им хареса.
За да избегнете този ефект, размерът на корабатрябва да бъде няколко пъти по-голям от футболно игрище - извеждането на такова устройство в орбита ще бъде изключително скъпо, като се има предвид, че цената на един килограм товар по време на комерсиални изстрелвания варира от $1,5 хиляди до $3 хиляди.
Друг метод за създаване на имитация на гравитацията е повечепрактичен, но и изключително скъп - това е метод за ускоряване. Ако корабът в определен сегмент от пътя първо се ускори, а след това се обърне и започне да се забавя, тогава възниква ефектът на изкуствената гравитация.
За да приложите този метод, ще ви трябваколосални резерви от гориво - факт е, че двигателите трябва да работят почти непрекъснато, с изключение на кратка почивка по средата на пътуването - по време на завоя на кораба.
Реални примери
Въпреки високата цена за изстрелване на космически кораби, симулиращи гравитация, компании от цял свят се опитват да построят такива кораби и станции.
Прилагане на концепцията за фон Браун се опитваФондация Gateway е изследователска фондация, която планира да построи въртяща се станция в орбита на Земята. Предполага се, че обиколката на колелото ще бъде разположена в капсули, които ще могат да купуват публични и частни авиокосмически компании за научни изследвания. Някои капсули ще се продават като вили на най-богатите жители на земята, докато други ще бъдат използвани като хотели за космически туристи.
Докинг зоната ще бъде разположена в центъра на гарата - оттам ще се доставят хора и товари по асансьори до капсули.
Компанията избра метода за набиране на паридвусмислено: тя възнамерява да организира лотария, чиито победители, освен парична награда, ще имат възможност да летят безплатно до гарата и да пренощуват в нейната капсула. Компанията не разкрива кога устройството ще бъде изведено в орбита.
incut
На създаването на устройство с изкуствениНАСА също използва гравитацията за провеждане на дългосрочни космически изследвания. През 2011 г. космическата агенция представи Nautilus-X, концепция за въртящ се надуваем космически кораб, който ще намали ефектите от микрогравитацията върху учените на борда.
Предполага се, че проектът ще струва само$ 3,7 млрд. Са много малки за такива устройства и ще са нужни 64 месеца, за да бъде изграден. Но Nautilus-X не излиза извън оригиналните чертежи и предложения.
заключение
Досега най-вероятният начин да получите имитациягравитация, която ще предпази кораба от ефектите на ускорението и ще осигури постоянна гравитация, без да е необходимо постоянно да се използват двигатели, е да се открие частица с отрицателна маса. Всяка частица и античастица, която учените някога са открили, има положителна маса. Известно е, че отрицателната маса и гравитационната маса са равни една на друга, но досега изследователите не са успели да демонстрират това знание на практика.
Изследователи от експеримента ALPHA в CERN вече го направихаса създали антиводород - стабилна форма на неутрална антиматерия - и работят за изолирането му от всички други частици при много ниски скорости. Ако учените успеят да направят това, вероятно в близко бъдеще изкуствената гравитация ще стане по-реална, отколкото е сега.