Problemele cu sistemul vestibular nu sunt singura consecință a șederii prelungite în condiții
NASA a finalizat recent un experiment în timpulpe care oamenii de știință i-au comparat genomul fraților gemeni: unul dintre ei a petrecut aproape un an pe ISS, celălalt a făcut doar zboruri scurte și a petrecut cea mai mare parte a timpului pe Pământ. Şederea pe termen lung în spaţiu a dus la faptul că 7% din ADN-ul primului astronaut s-a schimbat pentru totdeauna - vorbim despre gene asociate cu sistemul imunitar, formarea oaselor, lipsa de oxigen şi excesul de dioxid de carbon din organism.
NASA a comparat astronauții gemeni pentru a vedea cum se schimbă corpul uman în spațiu
În condiții de microgravitație, o persoană va fi forțatănu faceți nimic: nu vorbim despre astronauți care stau pe ISS, ci despre zboruri în spațiul profund. Pentru a afla cum ar afecta un astfel de regim sănătatea astronauților, Agenția Spațială Europeană (ESA) a pus 14 voluntari într-un pat înclinat în lateralul capului timp de 21 de zile. Un experiment care va testa cele mai recente metode de combatere a imponderabilității, cum ar fi exerciții fizice îmbunătățite și regimuri de nutriție, este planificat să fie condus în comun de NASA și Roscosmos.
Dar dacă oamenii decid să trimită nave pe Marte sau Venus, vor fi necesare mai multe soluții extreme - gravitația artificială.
Cum poate exista gravitatea în spațiu
În primul rând, merită să înțelegem că gravitația există peste tot - în unele locuri este mai slabă, în altele este mai puternică. Și spațiul cosmic nu face excepție.
ISS și sateliții sunt sub influență constantăgravitația: dacă un obiect se află pe orbită, cade în jurul Pământului, pentru a spune simplu. Un efect similar apare dacă arunci o minge înainte - înainte de a ajunge la pământ, aceasta va zbura puțin în direcția aruncării. Dacă arunci mingea mai greu, aceasta va zbura mai departe. Dacă ești Superman, iar mingea este un motor de rachetă, nu va cădea la pământ, ci va zbura în jurul ei și va continua să se rotească, intrând treptat pe orbită.
Microgravitatie sugerează că oamenii din interiorul vehiculului nu sunt în aer - acestea cad de pe navă, și el, la rândul său, cade în jurul Pământului.
Datorită faptului că gravitația este o forțăatracție între două mase, rămânem pe suprafața Pământului când mergem pe el, mai degrabă decât să plutim pe cer. În acest caz, întreaga masă a Pământului atrage masa corpului nostru în centrul său.
incut
Când navele intră pe orbită, sunt libereplutește în spațiul cosmic. Ele sunt încă supuse atracției gravitaționale a Pământului, dar nava și obiectele sau pasagerii din ea sunt supuse gravitației în același mod. Dispozitivele existente nu sunt suficient de masive pentru a crea o atracție vizibilă, astfel încât oamenii și obiectele din ele nu stau pe podea, ci „plutesc” în aer.
Cum de a crea gravitatea artificială
Gravitația artificială ca atare nu esteexistă, pentru a o crea, o persoană trebuie să învețe totul despre gravitația naturală. În science fiction, există conceptul de simulare a gravitației: permite echipajului navelor spațiale să meargă pe punte și obiectelor să stea pe ea.
În teorie, există două moduri de a crea o imitațiegravitația și niciunul dintre ele nu a fost încă folosit în viața reală. Prima este utilizarea forței centripete pentru a simula gravitația. Nava sau stația trebuie să fie o structură asemănătoare unei roți, constând din mai multe segmente care se rotesc constant.
Conform acestui concept, centripetalaccelerarea aparatului, împingând modulele către centru, va crea o asemănare de gravitate sau condiții similare cu cele ale pământului. Acest concept a fost demonstrat în Odyssey Space 2001 de Stanley Kubrick și în filmul Interstelar de Christopher Nolan.
Conceptul de dispozitiv care creează accelerație centripetală pentru a simula gravitatea
Autorul acestui proiect este considerat german.Inginerul și inginerul de rachete Werner von Braun, care a condus dezvoltarea rachetei Saturn-5, care a livrat echipajul Apollo 11 și alte câteva vehicule cu echipaj la Lună.
În calitate de director al Centrului de Flight SpaceMarshall NASA, von Braun a popularizat ideea omului de știință rus Konstantin Tsiolkovsky de a crea o stație spațială toroidală, bazată pe o construcție asemănătoare hub-ului, asemănătoare unei roți de bicicletă. Dacă roata se rotește în spațiu, atunci inerția și forța centrifugală pot crea un fel de gravitate artificială care trage obiecte spre circumferința exterioară a roții. Acest lucru va permite oamenilor și roboților să meargă pe jos, ca pe Pământ, și să nu plutească în aer, ca și în ISS.
Cu toate acestea, această metodă are semnificativedezavantaje: cu cât nava spațială este mai mică, cu atât trebuie să se rotească mai repede - aceasta va duce la apariția așa-numitei forțe Cornolis, în care punctele situate mai departe de centru vor fi influențate de gravitație mai mult decât cele mai apropiate de ea. Cu alte cuvinte, gravitația va fi mai puternică pe capul astronauților decât pe picioarele lor, ceea ce nu le va plăcea.
Pentru a evita acest efect, dimensiunea naveiar trebui să fie de câteva ori mai mare decât un teren de fotbal - punerea pe orbită a unui astfel de dispozitiv va fi extrem de costisitoare, având în vedere că costul unui kilogram de marfă în timpul lansărilor comerciale variază de la 1,5 mii USD la 3 mii USD.
O altă metodă de a crea gravitatea imitațieipractice, dar și extrem de costisitoare - aceasta este o metodă de accelerare. Dacă nava dintr-un anumit segment al căii va accelera mai întâi și apoi se va întoarce și va încetini încet, atunci va apărea efectul gravitației artificiale.
Pentru a implementa această metodă veți avea nevoierezerve colosale de combustibil - adevărul este că motoarele trebuie să funcționeze aproape continuu, cu excepția unei scurte pauze la mijlocul călătoriei - în timpul virajului navei.
Exemple reale
În ciuda costului ridicat al lansării navelor spațiale care simulează gravitația, companiile din întreaga lume încearcă să construiască astfel de nave și stații.
Implementați conceptul de fundal Brown încearcăGateway Foundation este o fundație de cercetare care intenționează să construiască o stație rotativă pe orbita Pământului. Se presupune că circumferința roții va fi situată în capsule care vor putea să cumpere companii de cercetare aerospațiale publice și private. Unele capsule vor fi vândute ca vile celor mai bogați locuitori ai pământului, în timp ce alții vor fi folosiți ca hoteluri pentru turiști în spațiu.
Portul de andocare va fi situat în centrul stației - de acolo oamenii și mărfurile vor fi livrate de ascensor către capsulă.
Compania a ales metoda de strângere de baniambiguă: intenționează să organizeze o loterie, ai cărei câștigători, pe lângă o recompensă bănească, vor avea ocazia să zboare gratuit la gară și să petreacă noaptea în capsula acesteia. Compania nu dezvăluie când dispozitivul va fi lansat pe orbită.
incut
Cu privire la crearea unui dispozitiv cu artificialNASA a folosit și gravitația pentru a efectua cercetări spațiale pe termen lung. În 2011, agenția spațială a dezvăluit Nautilus-X, un concept de navă spațială gonflabilă rotativă care ar reduce efectele microgravitației asupra oamenilor de știință de la bord.
Sa presupus că proiectul va costa numai3.7 miliarde de dolari sunt foarte mici pentru astfel de dispozitive și va dura 64 de luni pentru a le construi. Cu toate acestea, Nautilus-X nu a depășit desenele și propunerile originale.
concluzie
Până acum, cea mai probabilă modalitate de a obține o imitațiegravitația, care va proteja nava de efectele accelerației și va oferi gravitație constantă, fără a fi nevoie să folosiți constant motoare, este de a detecta o particule cu masă negativă. Fiecare particulă și antiparticulă pe care oamenii de știință le-au descoperit vreodată are masă pozitivă. Se știe că masa negativă și masa gravitațională sunt egale între ele, dar până acum cercetătorii nu au reușit să demonstreze aceste cunoștințe în practică.
Cercetătorii de la experimentul ALPHA de la CERN au făcut deja acest lucruau creat antihidrogen - o formă stabilă de antimaterie neutră - și lucrează pentru a o izola de toate celelalte particule la viteze foarte mici. Dacă oamenii de știință reușesc să facă acest lucru, este probabil ca în viitorul apropiat gravitația artificială să devină mai reală decât este acum.