Problemer med det vestibulære system er ikke den eneste konsekvens af længerevarende ophold under forhold
NASA afsluttede for nylig et eksperiment undersom videnskabsmænd sammenlignede tvillingebrødres genom: en af dem tilbragte næsten et år på ISS, den anden foretog kun korte flyvninger og tilbragte det meste af tiden på Jorden. Langtidsophold i rummet førte til, at 7 % af den første astronauts DNA ændrede sig for altid - vi taler om gener forbundet med immunsystemet, knogledannelse, iltsult og overskydende kuldioxid i kroppen.
NASA sammenlignede twin astronauter for at se, hvordan menneskekroppen ændrer sig i rummet
Under mikrotyngdekraftsforhold vil en person blive tvungetikke gør noget: Vi taler ikke om astronauter, der opholder sig på ISS, men om flyvninger ud i det dybe rum. For at finde ud af, hvordan et sådant regime ville påvirke astronauternes helbred, satte Den Europæiske Rumorganisation (ESA) 14 frivillige i en seng, der var vippet til siden af hovedet i 21 dage. Et eksperiment, der vil teste de nyeste metoder til at bekæmpe vægtløshed, såsom forbedret trænings- og ernæringsregimer, er planlagt til at blive udført i fællesskab af NASA og Roscosmos.
Men hvis folk beslutter at sende skibe til Mars eller Venus, har brug for mere ekstreme løsninger - kunstig tyngdekraft.
Hvor tyngdekraften kan eksistere i rummet
Først og fremmest er det værd at forstå, at tyngdekraften findes overalt - nogle steder er den svagere, andre er den stærkere. Og det ydre rum er ingen undtagelse.
ISS og satellitter er under konstant indflydelsetyngdekraft: hvis et objekt er i kredsløb, falder det rundt om Jorden, for at sige det enkelt. En lignende effekt opstår, hvis du kaster en bold fremad – inden den rammer jorden, vil den flyve lidt i kasteretningen. Hvis du kaster bolden hårdere, vil den flyve længere. Hvis du er Superman, og bolden er en raketmotor, vil den ikke falde til jorden, men flyve rundt om den og fortsætte med at rotere og gradvist gå i kredsløb.
Mikrogravity antager, at folk inde i skibet ikke er i luften - de falder fra skibet, og det falder igen rundt om Jorden.
På grund af det faktum, at tyngdekraften er en krafttiltrækning mellem to masser, forbliver vi på Jordens overflade, når vi går på den, i stedet for at svæve ind i himlen. I dette tilfælde tiltrækker hele Jordens masse massen af vores kroppe til dens centrum.
indskæring
Når skibe går i kredsløb, er de frieflyde i det ydre rum. De er stadig underlagt Jordens tyngdekraft, men skibet og genstandene eller passagererne i det er underlagt tyngdekraften på samme måde. Eksisterende enheder er ikke massive nok til at skabe en mærkbar tiltrækning, så mennesker og genstande i dem står ikke på gulvet, men "svæver" i luften.
Sådan skaber du kunstig tyngdekraft
Det er kunstig tyngdekraft som sådan ikkeeksisterer, for at skabe det, skal en person lære alt om naturlig tyngdekraft. I science fiction er der konceptet med at simulere tyngdekraften: det tillader besætningen på rumskibe at gå på dækket og genstande at stå på det.
I teorien er der to måder at skabe en efterligning påtyngdekraften, og ingen af dem er endnu blevet brugt i det virkelige liv. Den første er brugen af centripetalkraft til at simulere tyngdekraften. Skibet eller stationen skal være en hjullignende struktur bestående af flere konstant roterende segmenter.
Ifølge dette koncept, centripetalApparatets acceleration, der skubber modulerne mod midten, vil skabe tyngdekraft eller lignende forhold som jordens. Dette koncept blev demonstreret i Space Odyssey 2001 fra Stanley Kubrick og i Interstellar-film af Christopher Nolan.
Konceptet med en enhed, der skaber centripetal acceleration for at simulere tyngdekraften
Forfatteren af dette projekt anses for at være tysk.Raketforsker og ingeniør Werner von Braun, der førte udviklingen af Saturn-5-raketen, som leverede Apollo 11-besætningen og flere andre bemandet køretøjer til månen.
Som direktør for Space Flight CenterMarshall NASA, von Braun populariserede ideen om den russiske videnskabsmand Konstantin Tsiolkovsky at skabe en toroidal rumstation baseret på en navlignende konstruktion, der ligner et cykelhjul. Hvis hjulet roterer i rummet, kan inerti og centrifugalkraft skabe en slags kunstig tyngdekraft, der trækker genstande mod hjulets ydre omkreds. Dette vil gøre det muligt for folk og robotter at gå på gulvet, som på Jorden, og ikke at flyde i luften, som på ISS.
Imidlertid har denne metode betydeligulemper: jo mindre rumfartøjet er, jo hurtigere skal det rotere - dette vil føre til fremkomsten af den såkaldte Cornolis-kraft, hvor punkter, der ligger længere fra centrum, vil blive påvirket stærkere af tyngdekraften end dem, der er tættere på den. Med andre ord vil tyngdekraften være stærkere på astronauternes hoveder end på deres ben, hvilket de ikke vil kunne lide.
For at undgå denne effekt skal skibets størrelsebør være flere gange så stor som en fodboldbane - at sætte en sådan enhed i kredsløb vil være ekstremt dyrt, i betragtning af at prisen på et kilo last under kommercielle opsendelser varierer fra $1,5 tusinde til $3 tusinde.
En anden metode til at skabe imitation tyngdekraften er merepraktisk, men også ekstremt dyrt - dette er en accelerationsmetode. Hvis skibet på et bestemt stykke af stien først vil accelerere, og derefter vende om og begynde at bremse ned, så vil virkningen af kunstig tyngdekraft opstå.
For at implementere denne metode skal du brugekolossale brændstofreserver - faktum er, at motorerne skal køre næsten kontinuerligt, med undtagelse af en kort pause midt på rejsen - under skibets sving.
Rigtige eksempler
På trods af de høje omkostninger ved at opsende tyngdekraftsimulerende rumfartøjer, forsøger virksomheder rundt om i verden at bygge sådanne skibe og stationer.
Gennemfør begrebet Baggrund Brown forsøgerGateway Foundation er et forskningsfundament, der planlægger at bygge en roterende station i jordens kredsløb. Det antages, at hjulets omkreds vil være placeret kapsler, der vil kunne købe offentlige og private rumfartsselskaber til forskning. Nogle kapsler vil blive solgt som villaer til de rigeste indbyggere på jorden, mens andre vil blive brugt som hoteller for rumturister.
Dockingbugten ligger i centrum af stationen - derfra vil folk og fragt leveres med elevator til kapslen.
Virksomheden valgte metoden til at rejse pengetvetydig: hun har til hensigt at organisere et lotteri, hvis vindere, ud over en monetær belønning, vil have mulighed for at flyve til stationen gratis og overnatte i sin kapsel. Virksomheden oplyser ikke, hvornår enheden vil blive sendt i kredsløb.
indskæring
Om oprettelsen af en enhed med kunstigNASA brugte også tyngdekraften til at udføre langsigtet rumforskning. I 2011 afslørede rumagenturet Nautilus-X, et roterende oppusteligt rumfartøjskoncept, der ville reducere virkningerne af mikrotyngdekraft på forskerne om bord.
Det blev antaget, at projektet kun vil koste$ 3,7 milliarder er meget lille for sådanne enheder, og det vil tage 64 måneder at bygge det. Nautilus-X gik dog ikke ud over de oprindelige tegninger og forslag.
konklusion
Indtil videre den mest sandsynlige måde at få en efterligning påtyngdekraft, som vil beskytte skibet mod virkningerne af acceleration og give konstant tyngdekraft uden behov for konstant at bruge motorer, er at detektere en partikel med negativ masse. Hver partikel og antipartikel, som videnskabsmænd nogensinde har opdaget, har positiv masse. Man ved, at negativ masse og gravitationsmasse er lig med hinanden, men indtil videre har forskere ikke kunnet demonstrere denne viden i praksis.
Det har forskere fra ALPHA-eksperimentet ved CERN alleredehar skabt antibrint - en stabil form for neutralt antistof - og arbejder på at isolere det fra alle andre partikler ved meget lave hastigheder. Hvis det lykkes forskerne at gøre dette, er det sandsynligt, at kunstig tyngdekraft i den nærmeste fremtid vil blive mere reel, end den er nu.