Problémy s vestibulárním systémem nejsou jediným důsledkem dlouhodobého pobytu v podmínkách
NASA nedávno dokončila experiment, ve kterém vědci porovnávali genom dvojčat: jeden z nich strávil na ISS téměř rok, druhý uskutečnil pouze krátkodobé lety a většinu času strávil na Zemi.Dlouhodobý pobyt ve vesmíru vedl k tomu, že 7 % DNA prvního astronauta bylo navždy změněnoGeny související s imunitním systémem, tvorbou kostí, nedostatkem kyslíku a nadbytkem oxidu uhličitého v těle.
NASA srovnávala dvou astronauty, aby zjistila, jak se lidské tělo mění ve vesmíru
V podmínkách mikrogravitace bude člověk nucennedělat nic: nemluvíme o pobytu astronautů na ISS, ale o letech do hlubokého vesmíru. Aby zjistila, jak by takový režim ovlivnil zdraví astronautů, uložila Evropská kosmická agentura (ESA) 14 dobrovolníků na 21 dní do postele nakloněnou na stranu hlavy. Experiment, který otestuje nejnovější metody boje proti stavu beztíže, jako je vylepšené cvičení a výživové režimy, plánují společně provést NASA a Roskosmos.
Pokud se ale lidé rozhodnou poslat lodě na Mars nebo Venuši, bude zapotřebí více extrémních řešení - umělé gravitace.
Jak gravitace může existovat ve vesmíru
Především stojí za to pochopit, že gravitace existuje všude – někde je slabší, jinde silnější. A vesmír není výjimkou.
ISS a satelity jsou pod neustálým vlivemgravitace: pokud je objekt na oběžné dráze, padá kolem Země, zjednodušeně řečeno. K podobnému efektu dochází, pokud míč hodíte dopředu – než dopadne na zem, trochu poletí ve směru hodu. Pokud míč hodíte silněji, poletí dále. Pokud jste Superman a koule je raketový motor, nespadne na zem, ale poletí kolem ní a bude pokračovat v rotaci a postupně se dostane na oběžnou dráhu.
Mikrogravitace předpokládá, že lidé uvnitř lodi nejsou ve vzduchu - padají z lodi a to zase padá kolem Země.
Vzhledem k tomu, že gravitace je sílapřitažlivost mezi dvěma hmotami, zůstáváme na povrchu Země, když po ní chodíme, než abychom se vznesli do nebe. V tomto případě celá hmota Země přitahuje hmotu našich těl do svého středu.
Boční panel
Když se lodě dostanou na oběžnou dráhu, jsou volnévznášet se ve vesmíru. Stále jsou vystaveny gravitační síle Země, ale loď a předměty nebo cestující v ní podléhají gravitaci stejným způsobem. Stávající zařízení nejsou dostatečně masivní, aby vytvořila znatelnou přitažlivost, takže lidé a předměty v nich nestojí na podlaze, ale „vznášejí se“ ve vzduchu.
Jak vytvořit umělou gravitaci
Umělá gravitace jako taková neníexistuje, k jeho vytvoření se člověk potřebuje naučit vše o přirozené gravitaci. Ve sci-fi existuje koncept simulace gravitace: umožňuje posádce vesmírných lodí chodit po palubě a objekty na ní stát.
Teoreticky existují dva způsoby, jak vytvořit napodobeninugravitace a žádný z nich dosud nebyl použit v reálném životě. První je použití dostředivé síly k simulaci gravitace. Loď nebo stanice musí být konstrukce podobná kolu sestávající z několika neustále se otáčejících segmentů.
Podle tohoto konceptu dostředivézrychlení zařízení, které tlačí moduly směrem do středu, vytvoří zdání gravitace nebo podmínky podobné podmínkám země. Toto pojetí bylo demonstrováno v 2001 vesmírné Odyssey Stanley Kubrick a v Interstellar filmu Christopher Nolan.
Koncept zařízení, které vytváří dostředivé zrychlení pro simulaci gravitace
Autorem tohoto projektu je němčina.Raketový vědec a inženýr Werner von Braun, který vedl vývoj rakety Saturn-5, která dodala posádce Apollo 11 a několik dalších vozidel s posádkou na Měsíc.
Jako ředitel Centra pro kosmické letyMarshall NASA, von Braun popularizoval myšlenku ruského vědce Konstantina Tsiolkovského vytvořit toroidní vesmírnou stanici založenou na nábojové konstrukci připomínající kolo jízdního kola. Pokud se kolo otáčí v prostoru, setrvačnost a odstředivá síla mohou vytvořit určitý druh umělé gravitace, která táhne předměty směrem k vnějšímu obvodu kola. To umožní lidem a robotům chodit po podlaze, jako na Zemi, a neplávat ve vzduchu, jako na ISS.
Tato metoda má však významnénevýhody: čím menší kosmická loď, tím rychleji se musí otáčet – to povede ke vzniku tzv. Cornolisovy síly, kdy body umístěné dále od středu budou ovlivňovány gravitací silněji než ty, které jsou k němu blíže. Jinými slovy, gravitace bude silnější na hlavách astronautů než na jejich nohách, což se jim nebude líbit.
Aby se tomuto efektu zabránilo, velikost lodiby měla být několikanásobně větší než fotbalové hřiště – uvedení takového zařízení na oběžnou dráhu bude extrémně drahé, vzhledem k tomu, že náklady na jeden kilogram nákladu při komerčních startech se pohybují od 1,5 tisíce do 3 tisíc dolarů.
Další způsob vytváření imitace gravitace je vícepraktické, ale také velmi drahé - to je metoda zrychlení. Pokud se loď v určitém segmentu cesty nejprve zrychlí a pak se otočí a začne zpomalovat, pak vznikne účinek umělé gravitace.
K implementaci této metody budete potřebovatkolosální zásoby paliva – faktem je, že motory musí pracovat téměř nepřetržitě, s výjimkou krátké přestávky uprostřed cesty – při otáčení lodi.
Skutečné příklady
Navzdory vysokým nákladům na vypouštění kosmických lodí simulujících gravitaci se společnosti po celém světě snaží takové lodě a stanice stavět.
Implementovat koncept pozadí Brown se snažíGateway Foundation je výzkumná nadace, která plánuje vybudovat rotační stanici na oběžné dráze Země. Předpokládá se, že obvod kola bude umístěn kapsle, které budou schopny koupit veřejné a soukromé letecké společnosti pro výzkum. Některé kapsle budou prodávány jako vily nejbohatším obyvatelům země, zatímco jiné budou využívány jako hotely pro vesmírné turisty.
Přístaviště bude umístěno ve středu stanice - odtud budou lidé a náklad dopraveni výtahem do kapsle.
Firma zvolila způsob získávání peněznejednoznačné: hodlá uspořádat loterii, jejíž výherci budou mít kromě peněžní odměny možnost zdarma přiletět na stanici a strávit noc v její kapsli. Kdy bude zařízení vypuštěno na oběžnou dráhu, společnost nezveřejňuje.
Boční panel
Na vytvoření zařízení s umělýmNASA také používala gravitaci k provádění dlouhodobého vesmírného výzkumu. V roce 2011 kosmická agentura představila Nautilus-X, koncept rotující nafukovací kosmické lodi, která by snížila účinky mikrogravitace na vědce na palubě.
Předpokládalo se, že projekt bude stát pouze3,7 miliardy dolarů je pro tato zařízení velmi malé a jeho vybudování potrvá 64 měsíců. Nautilus-X však nepřesáhl původní výkresy a návrhy.
Závěr
Zatím nejpravděpodobnější způsob, jak získat napodobeninugravitace, která ochrání loď před účinky zrychlení a zajistí konstantní gravitaci bez nutnosti neustálého používání motorů, je detekovat částici se zápornou hmotností. Každá částice a antičástice, kterou kdy vědci objevili, má kladnou hmotnost. Je známo, že záporná hmotnost a gravitační hmotnost jsou si navzájem rovny, ale zatím výzkumníci nebyli schopni tento poznatek prokázat v praxi.
Vědci z experimentu ALPHA v CERNu již anovytvořili antivodík - stabilní formu neutrální antihmoty - a pracují na jeho izolaci od všech ostatních částic při velmi nízkých rychlostech. Pokud se to vědcům podaří, je pravděpodobné, že v blízké budoucnosti se umělá gravitace stane reálnější než nyní.