Problemi s vestibularnim sustavom nisu jedina posljedica dugotrajnog boravka u uvjetima
NASA je nedavno dovršila eksperiment tijekomkojem su znanstvenici usporedili genom braće blizanaca: jedan od njih proveo je gotovo godinu dana na ISS-u, drugi je napravio samo kratke letove i proveo većinu vremena na Zemlji. Dugotrajni boravak u svemiru doveo je do toga da se 7% DNK prvog astronauta zauvijek promijenilo - govorimo o genima povezanim s imunološkim sustavom, formiranjem kostiju, gladovanjem kisikom i viškom ugljičnog dioksida u tijelu.
NASA je usporedila blizance astronaute kako bi vidjela kako se ljudsko tijelo mijenja u prostoru
U uvjetima mikrogravitacije, osoba će biti prisiljenaučiniti ništa: ne govorimo o boravku astronauta na ISS-u, već o letovima u duboki svemir. Kako bi saznali kako bi takav režim djelovao na zdravlje astronauta, Europska svemirska agencija (ESA) stavila je 14 volontera u krevet nagnut na stranu glave na 21 dan. Eksperiment koji će testirati najnovije metode borbe protiv bestežinskog stanja, kao što su poboljšani režimi vježbanja i prehrane, planiraju zajednički provesti NASA i Roscosmos.
Ali ako ljudi odluče poslati brodove na Mars ili Veneru, bit će potrebna ekstremnija rješenja - umjetna gravitacija.
Kako gravitacija može postojati u prostoru
Prije svega, vrijedi shvatiti da gravitacija postoji posvuda - na nekim mjestima je slabija, na drugim je jača. Ni svemir nije iznimka.
ISS i sateliti su pod stalnim utjecajemgravitacija: ako je objekt u orbiti, on pada oko Zemlje, pojednostavljeno rečeno. Sličan učinak događa se i ako lopticu bacite prema naprijed – prije nego što padne na tlo, ona malo odleti u smjeru bacanja. Ako jače bacite loptu, ona će letjeti dalje. Ako ste vi Superman, a lopta je raketni motor, ona neće pasti na tlo, već će letjeti oko njega i nastaviti rotirati, postupno ulazeći u orbitu.
Mikrogravitacija pretpostavlja da ljudi unutar broda nisu u zraku - padaju s broda, a to zauzvrat pada oko Zemlje.
Zbog činjenice da je gravitacija silaPrivlačenje između dviju masa, ostajemo na površini Zemlje kada hodamo po njoj, umjesto da lebdimo u nebo. U ovom slučaju, cjelokupna masa Zemlje privlači masu naših tijela u svoje središte.
incut
Kad brodovi odu u orbitu, slobodni sulebdjeti u svemiru. Oni su i dalje podložni Zemljinoj gravitaciji, ali brod i objekti ili putnici u njemu podložni su gravitaciji na isti način. Postojeći uređaji nisu dovoljno masivni da bi stvorili primjetnu atrakciju, pa ljudi i predmeti u njima ne stoje na podu, već “lebde” u zraku.
Kako stvoriti umjetnu gravitaciju
Umjetna gravitacija kao takva nijepostoji, da bi ga stvorio, čovjek mora naučiti sve o prirodnoj gravitaciji. U znanstvenoj fantastici postoji koncept simulacije gravitacije: ona omogućuje posadi svemirskih brodova da hodaju po palubi, a objektima da stoje na njoj.
U teoriji, postoje dva načina za stvaranje imitacijegravitacije, a nijedan od njih još nije korišten u stvarnom životu. Prvi je korištenje centripetalne sile za simulaciju gravitacije. Brod ili stanica mora biti struktura slična kotaču koja se sastoji od nekoliko segmenata koji se stalno okreću.
Prema ovom konceptu, centripetalubrzanje aparata, pomicanje modula prema središtu, stvorit će privid gravitacije ili uvjete slične onima na zemlji. Ovaj je koncept prikazan u Space Odysseyu 2001. Stanleya Kubricka i Interstellarnom filmu Christophera Nolana.
Koncept uređaja koji stvara centripetalno ubrzanje za simulaciju gravitacije
Autor ovog projekta smatra se njemačkim.Raketni znanstvenik i inženjer Werner von Braun, koji je vodio razvoj rakete Saturn-5, koja je isporučila posadu Apolla 11 i nekoliko drugih vozila s posadom na Mjesec.
Kao ravnatelj Centra za svemirske letoveMarshall NASA, von Braun je popularizirao ideju ruskog znanstvenika Konstantina Tsiolkovskog da stvori toroidalnu svemirsku postaju temeljenu na konstrukciji nalik na čvor, nalik na kotač za bicikle. Ako se kotač okreće u prostoru, inercija i centrifugalna sila mogu stvoriti neku vrstu umjetne gravitacije koja vuče predmete prema vanjskom opsegu kotača. To će omogućiti ljudima i robotima da hodaju po podu, kao na Zemlji, a ne plutaju u zraku, kao na ISS-u.
Međutim, ova metoda ima značajannedostaci: što je svemirska letjelica manja, to se brže mora okretati - to će dovesti do pojave takozvane Cornolisove sile, u kojoj će točke koje se nalaze dalje od središta biti pod snažnijim utjecajem gravitacije od onih koje su mu bliže. Drugim riječima, gravitacija će biti jača na glavama astronauta nego na nogama, što im se neće svidjeti.
Kako bi se izbjegao ovaj učinak, veličina brodatrebao biti nekoliko puta veći od nogometnog igrališta - postavljanje takvog uređaja u orbitu bit će izuzetno skupo, s obzirom da cijena jednog kilograma tereta tijekom komercijalnih lansiranja varira od 1,5 do 3 tisuće dolara.
Još je jedna metoda stvaranja imitacije gravitacijepraktična, ali i izuzetno skupa - to je metoda ubrzanja. Ako će se brod na određenom dijelu puta najprije ubrzati, a zatim se okrenuti i početi usporavati, tada će nastati učinak umjetne gravitacije.
Za provedbu ove metode trebat će vamkolosalne rezerve goriva - činjenica je da motori moraju raditi gotovo neprekidno, s izuzetkom kratke pauze usred putovanja - tijekom okretanja broda.
Pravi primjeri
Unatoč visokim troškovima lansiranja svemirskih letjelica koje simuliraju gravitaciju, tvrtke diljem svijeta pokušavaju izgraditi takve brodove i postaje.
Provedite koncept pozadine Brown pokušavaGateway Foundation je istraživačka zaklada koja planira izgraditi rotirajuću postaju u Zemljinoj orbiti. Pretpostavlja se da će se opseg kotača nalaziti u kapsulama koje će moći kupiti javna i privatna zrakoplovna poduzeća za istraživanje. Neke kapsule će se prodavati kao vile najbogatijim stanovnicima zemlje, dok će se druge koristiti kao hoteli za svemirske turiste.
Priključna luka bit će smještena u središtu postaje - odatle će se osobama i teretom dizalom dostavljati kapsula.
Tvrtka je odabrala način prikupljanja novcadvosmisleno: namjerava organizirati lutriju čiji će pobjednici, osim novčane nagrade, imati priliku besplatno odletjeti do stanice i provesti noć u njezinoj kapsuli. Tvrtka ne otkriva kada će uređaj biti lansiran u orbitu.
incut
O stvaranju uređaja s umjetnimNASA je također koristila gravitaciju za dugoročna istraživanja svemira. Svemirska agencija je 2011. predstavila Nautilus-X, koncept rotirajuće letjelice na napuhavanje koja bi smanjila učinke mikrogravitacije na znanstvenike u njoj.
Pretpostavljalo se da će projekt koštati samo3,7 milijardi dolara je vrlo malo za takve uređaje i potrebno je 64 mjeseca za njegovu izgradnju. Međutim, Nautilus-X nije nadišao izvorne crteže i prijedloge.
zaključak
Do sada najvjerojatniji način da dobijete imitacijugravitacije, koja će zaštititi brod od utjecaja ubrzanja i osigurati konstantnu gravitaciju bez potrebe za stalnim korištenjem motora je detektirati česticu s negativnom masom. Svaka čestica i antičestica koju su znanstvenici ikada otkrili ima pozitivnu masu. Poznato je da su negativna masa i gravitacijska masa međusobno jednake, ali do sada istraživači to saznanje nisu uspjeli pokazati u praksi.
Istraživači iz eksperimenta ALPHA u CERN-u već susu stvorili antivodik - stabilan oblik neutralne antimaterije - i rade na tome da ga izoliraju od svih ostalih čestica pri vrlo malim brzinama. Ako znanstvenici to uspiju, vjerojatno će u bliskoj budućnosti umjetna gravitacija postati stvarnija nego što je sada.