Les problèmes du système vestibulaire ne sont pas la seule conséquence d'un séjour prolongé dans des conditions
La NASA a récemment terminé une expérience au coursdont les scientifiques ont comparé le génome de frères jumeaux : l'un d'eux a passé près d'un an sur l'ISS, l'autre n'a effectué que de courts vols et a passé la plupart du temps sur Terre. Un séjour prolongé dans l'espace a conduit au fait que 7 % de l'ADN du premier astronaute a changé à jamais - nous parlons de gènes associés au système immunitaire, à la formation osseuse, au manque d'oxygène et à l'excès de dioxyde de carbone dans le corps.
La NASA a comparé deux astronautes pour voir comment le corps humain évolue dans l'espace
Dans des conditions de microgravité, une personne sera forcéene rien faire : nous ne parlons pas de séjours d'astronautes sur l'ISS, mais de vols dans l'espace lointain. Pour découvrir comment un tel régime affecterait la santé des astronautes, l'Agence spatiale européenne (ESA) a placé 14 volontaires dans un lit incliné sur le côté de la tête pendant 21 jours. La NASA et Roscosmos ont l'intention de mener conjointement une expérience qui testera les dernières méthodes de lutte contre l'apesanteur, telles que des régimes d'exercice et de nutrition améliorés.
Mais si les gens décident d’envoyer des navires sur Mars ou Vénus, des solutions plus extrêmes seront nécessaires: la gravité artificielle.
Comment la gravité peut exister dans l'espace
Tout d'abord, il convient de comprendre que la gravité existe partout - à certains endroits, elle est plus faible, à d'autres elle est plus forte. Et l’espace ne fait pas exception.
L'ISS et les satellites sont sous influence constantela gravité : si un objet est en orbite, il tombe autour de la Terre, pour faire simple. Un effet similaire se produit si vous lancez une balle vers l'avant : avant qu'elle ne touche le sol, elle vole un peu dans la direction du lancer. Si vous lancez la balle plus fort, elle volera plus loin. Si vous êtes Superman et que la balle est un moteur de fusée, elle ne tombera pas au sol, mais volera autour de lui et continuera à tourner, entrant progressivement en orbite.
La microgravité suppose que les personnes à l'intérieur du navire ne sont pas dans les airs: elles tombent du navire et, à leur tour, tombent autour de la Terre.
Parce que la gravité est une forceattraction entre deux masses, nous restons à la surface de la Terre lorsque nous marchons dessus, plutôt que de flotter dans le ciel. Dans ce cas, la masse entière de la Terre attire la masse de nos corps vers son centre.
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Quand les vaisseaux se mettent en orbite, ils sont libresflotter dans l'espace. Ils sont toujours soumis à l'attraction gravitationnelle de la Terre, mais le navire et les objets ou passagers qu'il contient sont soumis à la gravité de la même manière. Les appareils existants ne sont pas assez massifs pour créer une attraction notable, de sorte que les personnes et les objets qu'ils contiennent ne se tiennent pas sur le sol, mais « flottent » dans les airs.
Comment créer une gravité artificielle
La gravité artificielle en tant que telle n'est pasexiste, pour le créer, une personne doit tout apprendre sur la gravité naturelle. Dans la science-fiction, il existe le concept de simulation de la gravité : elle permet à l'équipage des vaisseaux spatiaux de marcher sur le pont et aux objets de se tenir dessus.
En théorie, il existe deux manières de créer une imitationgravité, et aucun d’entre eux n’a encore été utilisé dans la vie réelle. La première est l’utilisation de la force centripète pour simuler la gravité. Le navire ou la station doit être une structure en forme de roue composée de plusieurs segments en rotation constante.
Selon ce concept, centripètel'accélération de l'appareil, poussant les modules vers le centre, créera un semblant de gravité ou des conditions similaires à celles de la Terre. Ce concept a été démontré dans l’Odyssée de l’Espace de 2001 par Stanley Kubrick et dans le film Interstellar de Christopher Nolan.
Le concept d'un dispositif qui crée une accélération centripète pour simuler la gravité
L'auteur de ce projet est considéré comme allemand.Le spécialiste des fusées et ingénieur Werner von Braun, qui a dirigé le développement de la fusée Saturn-5, qui a amené l'équipage d'Apollo 11 et plusieurs autres véhicules habités sur la Lune.
En tant que directeur du Space Flight CenterMarshall, NASA, von Braun a popularisé l’idée du scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky de créer une station spatiale toroïdale basée sur une construction en forme de moyeu ressemblant à une roue de bicyclette. Si la roue tourne dans l'espace, l'inertie et la force centrifuge peuvent créer une sorte de gravité artificielle qui tire les objets vers la circonférence extérieure de la roue. Cela permettra aux personnes et aux robots de marcher sur le sol, comme sur Terre, et de ne pas flotter dans les airs, comme sur l'ISS.
Cependant, cette méthode a des conséquences importantesinconvénients : plus le vaisseau spatial est petit, plus il doit tourner vite - cela conduira à l'émergence de la force dite de Cornolis, dans laquelle les points situés plus loin du centre seront davantage influencés par la gravité que ceux qui en sont plus proches. En d’autres termes, la gravité sera plus forte sur la tête des astronautes que sur leurs jambes, ce qui ne leur plaira pas.
Pour éviter cet effet, la taille du naviredevrait être plusieurs fois plus grand qu'un terrain de football - la mise en orbite d'un tel appareil coûtera extrêmement cher, étant donné que le coût d'un kilogramme de fret lors des lancements commerciaux varie de 1,5 mille dollars à 3 mille dollars.
Une autre méthode de création de gravité imitation est pluspratique, mais aussi extrêmement coûteux - c’est une méthode d’accélération. Si le navire à un certain segment de la trajectoire va d'abord accélérer puis se retourner et commencer à ralentir, l'effet de la gravité artificielle se produira.
Pour mettre en œuvre cette méthode, vous aurez besoinréserves de carburant colossales - le fait est que les moteurs doivent fonctionner presque en continu, à l'exception d'une courte pause au milieu du voyage - pendant le tour du navire.
Exemples réels
Malgré le coût élevé du lancement d’engins spatiaux simulant la gravité, des entreprises du monde entier tentent de construire de tels navires et stations.
Mettre en œuvre le concept de fond Brown essaieGateway Foundation est une fondation de recherche qui envisage de construire une station tournante en orbite terrestre. Il est supposé que la circonférence de la roue sera situé capsules qui seront en mesure d'acheter des entreprises aérospatiales publiques et privées pour la recherche. Certaines capsules seront vendues comme villas aux habitants les plus riches de la planète, tandis que d'autres seront utilisées comme hôtels pour les touristes de l'espace.
La baie d'amarrage sera située au centre de la gare - à partir de là, les personnes et le fret seront acheminés par ascenseur jusqu'à la capsule.
L'entreprise a choisi la méthode de collecte de fondsambiguë : elle compte organiser une loterie dont les gagnants, en plus d'une récompense monétaire, auront la possibilité de s'envoler gratuitement jusqu'à la gare et de passer la nuit dans sa capsule. La société ne divulgue pas quand l’appareil sera lancé en orbite.
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Sur la création d'un dispositif avec artificielLa NASA a également utilisé la gravité pour mener des recherches spatiales à long terme. En 2011, l'agence spatiale a dévoilé le Nautilus-X, un concept de vaisseau spatial gonflable rotatif qui réduirait les effets de la microgravité sur les scientifiques à bord.
On a supposé que le projet ne coûterait que3,7 milliards de dollars, c'est très peu pour de tels appareils, et il faudra 64 mois pour le construire. Cependant, Nautilus-X n’a pas dépassé les dessins et propositions originaux.
Conclusion
Jusqu'à présent, le moyen le plus probable d'obtenir une imitationla gravité, qui protégera le navire des effets de l'accélération et fournira une gravité constante sans qu'il soit nécessaire d'utiliser constamment des moteurs, consiste à détecter une particule de masse négative. Chaque particule et antiparticule que les scientifiques ont découverte a une masse positive. On sait que la masse négative et la masse gravitationnelle sont égales, mais jusqu'à présent, les chercheurs n'ont pas pu démontrer cette connaissance dans la pratique.
Les chercheurs de l'expérience ALPHA au CERN ont déjàont créé de l'antihydrogène - une forme stable d'antimatière neutre - et s'efforcent de l'isoler de toutes les autres particules à très basse vitesse. Si les scientifiques y parviennent, il est probable que dans un avenir proche, la gravité artificielle deviendra plus réelle qu’elle ne l’est aujourd’hui.