בעיות במערכת הוסטיבולרית אינן התוצאה היחידה של שהייה ממושכת בתנאים
נאס"א השלימה לאחרונה ניסוי במהלךשמדענים השוו את הגנום של אחים תאומים: אחד מהם בילה כמעט שנה ב-ISS, השני ביצע רק טיסות קצרות ובילה את רוב הזמן על כדור הארץ. שהות ארוכת טווח בחלל הובילה לכך ש-7% מה-DNA של האסטרונאוט הראשון השתנה לנצח - אנחנו מדברים על גנים הקשורים למערכת החיסון, היווצרות עצם, רעב חמצן ועודף פחמן דו חמצני בגוף.
נאס"א השווה בין אסטרונאוטים תאומים כדי לראות כיצד הגוף האנושי משתנה בחלל
בתנאי מיקרו כבידה, אדם ייאלץאל תעשה כלום: אנחנו לא מדברים על אסטרונאוטים השוהים ב-ISS, אלא על טיסות לחלל העמוק. כדי לגלות כיצד משטר כזה ישפיע על בריאותם של האסטרונאוטים, סוכנות החלל האירופית (ESA) הניחה 14 מתנדבים במיטה המוטה לצד הראש למשך 21 יום. נאס"א ורוסקוסמוס מתכוונות לערוך במשותף ניסוי שיבדוק את השיטות העדכניות ביותר למלחמה בחוסר משקל, כמו שיפור בפעילות הגופנית ומשטרי תזונה.
אבל אם אנשים יחליטו לשלוח ספינות למאדים או ונוס, יהיה צורך בפתרונות קיצוניים יותר - כוח משיכה מלאכותי.
כיצד כוח הכבידה יכול להתקיים בחלל
קודם כל, כדאי להבין שכוח המשיכה קיים בכל מקום - במקומות מסוימים הוא חלש יותר, באחרים הוא חזק יותר. והחלל החיצון אינו יוצא מן הכלל.
ה-ISS והלוויינים נמצאים תחת השפעה מתמדתכוח הכבידה: אם חפץ נמצא במסלול, הוא נופל סביב כדור הארץ, בפשטות. אפקט דומה מתרחש אם זורקים כדור קדימה - לפני שהוא פוגע בקרקע, הוא יעוף מעט לכיוון ההטלה. אם תזרוק את הכדור חזק יותר, הוא יעוף רחוק יותר. אם אתה סופרמן, והכדור הוא מנוע רקטי, הוא לא ייפול לקרקע, אלא יעוף סביבו וימשיך להסתובב, ויכנס בהדרגה למסלול.
מיקרוגרביטציה מניחה כי אנשים בתוך הספינה אינם באוויר - הם נופלים מן הספינה, וזה, בתורו, נופל סביב כדור הארץ.
בשל העובדה שכוח המשיכה הוא כוחמשיכה בין שתי מסות, אנחנו נשארים על פני כדור הארץ כשאנחנו הולכים עליו, ולא צפים לשמים. במקרה זה, כל המסה של כדור הארץ מושכת את מסת גופנו למרכזו.
הסרגל הצידי
כאשר ספינות נכנסות למסלול, הן חופשיותלצוף בחלל החיצון. הם עדיין נתונים למשיכת הכבידה של כדור הארץ, אבל הספינה והחפצים או הנוסעים בה נתונים לכוח המשיכה באותו אופן. המכשירים הקיימים אינם מסיביים מספיק כדי ליצור משיכה ניכרת, ולכן אנשים וחפצים בהם אינם עומדים על הרצפה, אלא "צפים" באוויר.
כיצד ליצור כוח משיכה מלאכותי
כוח משיכה מלאכותי ככזה לאсуществует, чтобы ее создать, человеку необходимо узнать всё об естественной гравитации. В научной фантастике существует концепция имитации гравитации: она позволяет экипажу космических кораблей ходить по палубе, а предметам стоять на ней.
В теории существует два способа создать имитацию כוח הכבידה, ואף אחד מהם עדיין לא היה בשימוש בחיים האמיתיים. הראשון הוא השימוש בכוח צנטריפטלי כדי לדמות כוח משיכה. הספינה או התחנה חייבות להיות מבנה דמוי גלגל המורכב ממספר קטעים המסתובבים כל הזמן.
על פי תפיסה זו, centrifetalתאוצה של המנגנון, דוחף את המודולים לעבר המרכז, תיצור מראית עין של כוח הכבידה או תנאים דומים לאלה של כדור הארץ. רעיון זה הודגם באודיסיאה של חלל 2001 על ידי סטנלי קובריק ובסרט של כוכבת אינטרסטלאר מאת כריסטופר נולאן.
הקונספט של מכשיר היוצר האצה centrifetal כדי לדמות כוח הכבידה
המחבר של הפרויקט הזה נחשב גרמני.רוקט מדען ומהנדס ורנר פון בראון, שהוביל את הפיתוח של טיל סטורן 5, שהביא את צוות אפולו 11 וכמה רכבים מאוישים אחרים לירח.
כמנהל מרכז טיסות החללמרשל נאס"א, פון בראון פובליציסט את הרעיון של המדען הרוסי קונסטנטין Tsiolkovsky כדי ליצור תחנת חלל טורואידית המבוססת על מבנה דמוי רכזת הדומה גלגל אופניים. אם הגלגל מסתובב בחלל, האינרציה וכוח הצנטריפוגלי יכולים ליצור מעין כוח משיכה מלאכותי המושך חפצים לעבר ההיקף החיצוני של הגלגל. זה יאפשר לאנשים ולרובוטים ללכת על הרצפה, כמו על כדור הארץ, ולא לצוף באוויר, כמו ב- ISS.
עם זאת, לשיטה זו יש משמעותחסרונות: ככל שהחללית קטנה יותר, כך עליה להסתובב מהר יותר - זה יוביל להופעתו של כוח הקורנוליס כביכול, שבו נקודות הממוקמות יותר מהמרכז יושפעו מכוח הכבידה יותר מאלו הקרובות אליו. במילים אחרות, כוח הכבידה יהיה חזק יותר על ראשם של האסטרונאוטים מאשר על רגליהם, מה שסביר שלא יהיה להם נעים.
כדי למנוע השפעה זו, גודל הספינהצריך להיות פי כמה מגודל מגרש כדורגל - הכנסת מכשיר כזה למסלול יהיה יקר ביותר, בהתחשב בכך שעלות קילוגרם אחד של מטען במהלך שיגורים מסחריים נעה בין 1.5 אלף דולר ל-3 אלף דולר.
שיטה נוספת ליצירת הכבידה חיקוי הוא יותרמעשית, אך גם יקרה מאוד - זוהי שיטת האצה. אם הספינה על קטע מסוים של הנתיב יהיה הראשון להאיץ, ולאחר מכן להסתובב ולהתחיל להאט, אז ההשפעה של הכבידה מלאכותית תקום.
כדי ליישם שיטה זו תצטרךעתודות דלק ענקיות - העובדה היא שהמנועים חייבים לפעול כמעט ברציפות, למעט הפסקה קצרה באמצע הנסיעה - במהלך סיבוב הספינה.
דוגמאות אמיתיות
למרות העלות הגבוהה של שיגור חלליות המדמות כבידה, חברות ברחבי העולם מנסות לבנות ספינות ותחנות כאלה.
ליישם את הרעיון של רקע בראון הוא מנסהקרן Gateway היא קרן מחקר המתכננת לבנות תחנה מסתובבת במסלול כדור הארץ. ההנחה היא כי היקף הגלגל יהיה ממוקם כמוסות כי יוכלו לקנות חברות תעופה ציבורית ופרטיים למחקר. כמה כמוסות יימכרו כמו וילות לתושבי העשיר של כדור הארץ, בעוד אחרים ישמשו כמלונות לתיירים בחלל.
מפרץ העגינה יהיה ממוקם במרכז התחנה - משם אנשים ומטענים יועברו במעלית אל הקפסולה.
החברה בחרה בשיטת הגיוסמעורפל: היא מתכוונת לארגן הגרלה, שלזוכים בה, בנוסף לתגמול כספי, תהיה הזדמנות לטוס לתחנה בחינם ולבלות את הלילה בקפסולה שלה. החברה לא חושפת מתי המכשיר ישוגר למסלול.
הסרגל הצידי
על יצירת מכשיר עם מלאכותינאס"א השתמשה גם בכוח המשיכה כדי לבצע מחקר חלל ארוך טווח. בשנת 2011, חשפה סוכנות החלל את ה-Nautilus-X, קונספט של חללית מתנפחת מסתובבת שתפחית את ההשפעות של מיקרו-כבידה על המדענים על הסיפון.
ההנחה היתה כי הפרויקט יעלה רק3.7 מיליארד דולר הם קטנים מאוד עבור מכשירים כאלה, וזה ייקח 64 חודשים כדי לבנות את זה. עם זאת, נאוטילוס X לא הלך מעבר הציורים המקוריים והצעות.
מסקנה
עד כה הדרך הסבירה ביותר לקבל חיקויכוח הכבידה, אשר יגן על הספינה מפני השפעות התאוצה ויספק כוח משיכה קבוע ללא צורך בשימוש מתמיד במנועים הוא לזהות חלקיק בעל מסה שלילית. לכל חלקיק ואנטי-חלקיק שמדענים גילו אי פעם יש מסה חיובית. ידוע שמסה שלילית ומסה כבידה שווים זה לזה, אך עד כה לא הצליחו החוקרים להדגים את הידע הזה בפועל.
חוקרים מניסוי ALPHA ב-CERN כבריצרו אנטי מימן - צורה יציבה של אנטי-חומר ניטרלי - ופועלים לבודד אותו מכל שאר החלקיקים במהירויות נמוכות מאוד. אם מדענים יצליחו לעשות זאת, סביר להניח שבעתיד הקרוב יהפוך כוח המשיכה המלאכותי לממשי יותר ממה שהוא כעת.