Vestibulaarijärjestelmän ongelmat eivät ole ainoa seuraus pitkäaikaisesta oleskelusta
NASA sai äskettäin päätökseen kokeen aikanajoiden tutkijat vertasivat kaksoisveljien genomia: yksi heistä vietti lähes vuoden ISS:llä, toinen teki vain lyhyitä lentoja ja vietti suurimman osan ajasta maan päällä. Pitkäaikainen oleskelu avaruudessa johti siihen, että 7% ensimmäisen astronautin DNA:sta muuttui ikuisesti - puhumme immuunijärjestelmään liittyvistä geeneistä, luun muodostumisesta, hapen nälästä ja ylimääräisestä hiilidioksidista kehossa.
NASA verratti kaksoisstronautteja nähdäkseen, miten ihmiskeho muuttuu avaruudessa
Mikrogravitaatioolosuhteissa ihminen pakotetaanÄlä tee mitään: emme puhu astronauteista, jotka jäävät ISS:lle, vaan lennoista syvään avaruuteen. Selvittääkseen, miten tällainen järjestelmä vaikuttaisi astronautien terveyteen, Euroopan avaruusjärjestö (ESA) laittoi 14 vapaaehtoista sänkyyn pään kyljelle 21 päiväksi. NASA ja Roscosmos suunnittelevat yhdessä kokeen, jossa testataan uusimpia menetelmiä painottomuuden torjumiseksi, kuten parannettuja liikunta- ja ravitsemusohjelmia.
Mutta jos ihmiset päättävät lähettää laivoja Marsiin tai Venukseen, tarvitaan äärimmäisiä ratkaisuja - keinotekoinen painovoima.
Kuinka vakavuus voi olla avaruudessa
Ensinnäkin on syytä ymmärtää, että painovoima on kaikkialla - joissakin paikoissa se on heikompi, toisissa vahvempi. Eikä ulkoavaruus ole poikkeus.
ISS ja satelliitit ovat jatkuvan vaikutuksen alaisenapainovoima: jos esine on kiertoradalla, se putoaa Maan ympäri yksinkertaisesti sanottuna. Samanlainen vaikutus tapahtuu, jos heität pallon eteenpäin - ennen kuin se osuu maahan, se lentää hieman heiton suuntaan. Jos heität palloa kovemmin, se lentää pidemmälle. Jos olet Superman ja pallo on rakettimoottori, se ei putoa maahan, vaan lentää sen ympäri ja jatkaa pyörimistään siirtyen vähitellen kiertoradalle.
Mikrogravitaatiolla oletetaan, että aluksen sisällä olevat ihmiset eivät ole ilmassa - ne putoavat aluksesta ja se puolestaan putoaa maapallon ympäri.
Johtuen siitä, että painovoima on voimavetovoima kahden massan välillä, pysymme maan pinnalla kävellessämme sen sijaan, että leijuisimme taivaalle. Tässä tapauksessa koko Maan massa vetää kehomme massan keskustaansa.
incut
Kun laivat lähtevät kiertoradalle, ne ovat vapaitakellua ulkoavaruudessa. Ne ovat edelleen Maan vetovoiman alaisia, mutta laiva ja siinä olevat esineet tai matkustajat ovat painovoiman alaisia samalla tavalla. Nykyiset laitteet eivät ole tarpeeksi massiivisia luomaan havaittavaa vetovoimaa, joten niissä olevat ihmiset ja esineet eivät seiso lattialla, vaan ”kelluvat” ilmassa.
Miten luoda keinotekoinen painovoima
Keinotekoinen painovoima sinänsä ei ole sitäolemassa, sen luomiseksi ihmisen on opittava kaikki luonnollisesta painovoimasta. Tieteiskirjallisuudessa on ajatus painovoiman simuloinnista: sen avulla avaruusalusten miehistö voi kävellä kannella ja esineet seistä kannella.
Teoriassa on kaksi tapaa luoda jäljitelmäpainovoima, eikä mitään niistä ole vielä käytetty tosielämässä. Ensimmäinen on keskivoiman käyttö painovoiman simuloimiseksi. Laivan tai aseman tulee olla pyörämäinen rakenne, joka koostuu useista jatkuvasti pyörivistä segmenteistä.
Tämän käsitteen mukaan centripetalLaitteen kiihtyminen, joka työntää moduulit kohti keskustaa, luo painovoiman tai maan kaltaisia olosuhteita. Tämä konsepti esiteltiin vuoden 2001 Space Odysseyssä Stanley Kubrickissa ja Christopher Nolanin tähtienvälisessä elokuvassa.
Laitteen käsite, joka luo sentripetaa- lisen kiihdytyksen painovoiman simuloimiseksi
Tämän hankkeen tekijää pidetään saksalaisena.Rocket-tutkija ja insinööri Werner von Braun, joka johti Saturn-5-raketin kehitystä, joka toimitti Apollo 11 -miehistön ja useita muita miehitettyjä ajoneuvoja kuuhun.
Space Flight Centerin johtajanaMarshall NASA, von Braun suositteli venäläisen tiedemiehen Konstantin Tsiolkovskin ajatusta luoda pyöräilykeskukseen rakennettu toroidinen avaruusasema, joka muistuttaa polkupyörää. Jos pyörä pyörii avaruudessa, niin inertia ja keskipakovoima voivat luoda sellaisen keinotekoisen painovoiman, joka vetää esineitä pyörän ulkokehää kohti. Näin ihmiset ja robotit voivat kävellä lattialla, kuten maapallolla, eikä uida ilmassa, kuten ISS: ssä.
Tällä menetelmällä on kuitenkin merkitystähaitat: mitä pienempi avaruusalus, sitä nopeammin sen täytyy pyöriä - tämä johtaa ns. Cornolis-voiman syntymiseen, jossa painovoima vaikuttaa kauempana keskustasta sijaitseviin pisteisiin kuin lähempänä oleviin. Toisin sanoen painovoima on vahvempi astronautien päässä kuin heidän jaloissaan, mistä he eivät pidä.
Tämän vaikutuksen välttämiseksi aluksen kokopitäisi olla useita kertoja jalkapallokentän kokoinen - tällaisen laitteen saattaminen kiertoradalle tulee olemaan erittäin kallista, kun otetaan huomioon, että yhden rahtikilon hinta kaupallisten laukaisujen aikana vaihtelee 1,5 000 dollarista 3 000 dollariin.
Toinen menetelmä jäljitelmän painovoiman luomiseksi on enemmänkäytännöllinen, mutta myös erittäin kallis - tämä on kiihtyvyysmenetelmä. Jos alus tietyllä reitin segmentillä kiihtyy ensin ja kääntyy sitten ja alkaa hidastua, syntyy keinotekoisen painovoiman vaikutus.
Tämän menetelmän toteuttamiseksi tarvitsetvaltavat polttoainevarat - tosiasia on, että moottoreiden on toimittava lähes jatkuvasti, lukuun ottamatta lyhyttä taukoa matkan keskellä - laivan käännöksen aikana.
Todellisia esimerkkejä
Huolimatta painovoimaa simuloivien avaruusalusten laukaisun korkeista kustannuksista, yritykset ympäri maailmaa yrittävät rakentaa tällaisia aluksia ja asemia.
Toteuta taustan Brown-konseptiGateway Foundation on tutkimussäätiö, joka aikoo rakentaa pyörivän aseman maapallon kiertoradalle. Oletetaan, että pyörän ympärysmitta sijaitsee kapseleissa, jotka voivat ostaa julkisia ja yksityisiä ilmailu- ja avaruusteollisuuden yrityksiä tutkimusta varten. Joitakin kapseleita myydään villina maan rikkaimmille asukkaille, kun taas toisia käytetään tilaturistien hotelleina.
Telakointiasema sijaitsee aseman keskustassa - sieltä ihmiset ja rahti toimitetaan hissillä kapseliin.
Yritys valitsi tavan kerätä rahaaepäselvä: hän aikoo järjestää arpajaisen, jonka voittajat saavat rahallisen palkinnon lisäksi mahdollisuuden lentää asemalle ilmaiseksi ja viettää yön sen kapselissa. Yhtiö ei kerro, milloin laite ajetaan kiertoradalle.
incut
Keinotekoisen laitteen luomisestaNASA käytti myös painovoimaa pitkän aikavälin avaruustutkimukseen. Vuonna 2011 avaruusjärjestö julkisti Nautilus-X:n, pyörivän puhallettavan avaruusaluskonseptin, joka vähentäisi mikrogravitaation vaikutuksia aluksella oleviin tutkijoihin.
Oletettiin, että hanke maksaa vain3,7 miljardia dollaria on hyvin pieni tällaisille laitteille, ja sen rakentaminen kestää 64 kuukautta. Nautilus-X ei kuitenkaan ylittänyt alkuperäisiä piirustuksia ja ehdotuksia.
johtopäätös
Toistaiseksi todennäköisin tapa saada jäljitelmäpainovoima, joka suojaa alusta kiihtyvyyden vaikutuksilta ja tarjoaa jatkuvan painovoiman ilman tarvetta jatkuvasti käyttää moottoreita, on havaita negatiivinen massainen hiukkanen. Jokaisella hiukkasella ja antihiukkasella, jonka tiedemiehet ovat koskaan löytäneet, on positiivinen massa. Tiedetään, että negatiivinen massa ja gravitaatiomassa ovat keskenään yhtä suuret, mutta toistaiseksi tutkijat eivät ole kyenneet osoittamaan tätä tietoa käytännössä.
CERNin ALPHA-kokeen tutkijat ovat jo tehneetovat luoneet antivetyä - neutraalin antiaineen vakaan muodon - ja työskentelevät eristääkseen sen kaikista muista hiukkasista erittäin alhaisilla nopeuksilla. Jos tiedemiehet onnistuvat tekemään tämän, on todennäköistä, että lähitulevaisuudessa keinotekoinen painovoima tulee nykyistä todellisempaa.