Problémy s vestibulárnym systémom nie sú jediným dôsledkom dlhodobého pobytu v podmienkach
NASA nedávno dokončila experiment, v ktorom vedci porovnávali genóm dvojčiat: jeden z nich strávil takmer rok na ISS, druhý uskutočnil iba krátkodobé lety a väčšinu času strávil na Zemi.Dlhodobý pobyt vo vesmíre viedol k tomu, že 7% DNA prvého astronauta sa navždy zmeniloGény súvisiace s imunitným systémom, tvorbou kostí, nedostatkom kyslíka a nadbytkom oxidu uhličitého v tele.
NASA porovnávala dvoch astronautov, aby zistila, ako sa ľudské telo mení vo vesmíre
V podmienkach mikrogravitácie bude človek nútenýnerobiť nič: nehovoríme o pobyte astronautov na ISS, ale o letoch do hlbokého vesmíru. Aby zistila, ako by takýto režim ovplyvnil zdravie astronautov, uložila Európska vesmírna agentúra (ESA) 14 dobrovoľníkov na 21 dní do postele naklonenej na stranu hlavy. Experiment, ktorý otestuje najnovšie metódy boja proti stavu beztiaže, ako je vylepšený režim cvičenia a výživy, plánujú spoločne uskutočniť NASA a Roskosmos.
Ale ak sa ľudia rozhodnú poslať lode na Mars alebo Venuši, budú potrebné krajšie riešenia - umelá gravitácia.
Ako gravitácia môže existovať v priestore
V prvom rade stojí za to pochopiť, že gravitácia existuje všade – na niektorých miestach je slabšia, inde silnejšia. A vesmír nie je výnimkou.
ISS a satelity sú pod neustálym vplyvomgravitácia: ak je objekt na obežnej dráhe, padá okolo Zeme, zjednodušene povedané. Podobný efekt nastane, ak loptičku hodíte dopredu – kým dopadne na zem, trochu poletí v smere hodu. Ak loptičku hodíte silnejšie, poletí ďalej. Ak ste Superman a loptička je raketový motor, nespadne na zem, ale poletí okolo nej a bude pokračovať v rotácii, pričom sa postupne dostane na obežnú dráhu.
Mikrogravitácia predpokladá, že ľudia vo vnútri lode nie sú vo vzduchu - padajú z lode a to zase padá okolo Zeme.
Vzhľadom k tomu, že gravitácia je silapríťažlivosti medzi dvoma hmotami, zostávame na povrchu Zeme, keď po nej kráčame, namiesto toho, aby sme sa vznášali do neba. V tomto prípade celá hmota Zeme priťahuje hmotu našich tiel do svojho stredu.
incut
Keď sa lode dostanú na obežnú dráhu, sú voľnévznášať sa vo vesmíre. Stále sú vystavené gravitačnej príťažlivosti Zeme, ale loď a predmety alebo pasažieri v nej podliehajú gravitácii rovnakým spôsobom. Existujúce zariadenia nie sú dostatočne masívne, aby vytvorili výraznú príťažlivosť, takže ľudia a predmety v nich nestoja na podlahe, ale „plávajú“ vo vzduchu.
Ako vytvoriť umelú gravitáciu
Umelá gravitácia ako taká nie jeexistuje, na jeho vytvorenie sa človek potrebuje naučiť všetko o prirodzenej gravitácii. V sci-fi existuje koncept simulácie gravitácie: umožňuje posádke vesmírnych lodí chodiť po palube a objekty na nej stáť.
Teoreticky existujú dva spôsoby, ako vytvoriť imitáciugravitácie a žiadna z nich ešte nebola použitá v reálnom živote. Prvým je použitie dostredivej sily na simuláciu gravitácie. Loď alebo stanica musí byť kolesová konštrukcia pozostávajúca z niekoľkých neustále sa otáčajúcich segmentov.
Podľa tohto konceptu, dostredivýzrýchlenie prístroja, tlačenie modulov smerom k stredu, vytvorí zdanie gravitácie alebo podmienky podobné podmienkam zeme. Tento koncept bol demonštrovaný v 2001 Odyssey od Stanleyho Kubricka av medzihviezdnom filme Christophera Nolana.
Koncepcia zariadenia, ktoré vytvára dostredivé zrýchlenie na simuláciu gravitácie
Autorom tohto projektu je nemčina.Raketový vedec a inžinier Werner von Braun, ktorý viedol vývoj rakety Saturn-5, ktorá dodala posádke Apollo 11 a niekoľkým ďalším vozidlám s posádkou na Mesiac.
Ako riaditeľ vesmírneho letového centraMarshall NASA, von Braun popularizoval myšlienku ruského vedca Konstantina Tsiolkovského vytvoriť toroidnú vesmírnu stanicu založenú na nábojovej konštrukcii pripomínajúcej koleso bicykla. Ak sa koleso otáča v priestore, potom zotrvačnosť a odstredivá sila môžu vytvoriť druh umelej gravitácie, ktorá ťahá predmety smerom k vonkajšiemu obvodu kolesa. To umožní ľuďom a robotom chodiť po zemi, podobne ako na Zemi, a nie vznášať sa vo vzduchu, ako na ISS.
Táto metóda má však významnénevýhody: čím menšia kozmická loď, tým rýchlejšie sa musí otáčať - to povedie k vzniku takzvanej Cornolisovej sily, pri ktorej body umiestnené ďalej od stredu budú ovplyvňované gravitáciou silnejšie ako tie, ktoré sú k nej bližšie. Inými slovami, gravitácia bude silnejšia na hlavách astronautov ako na nohách, čo sa im nebude páčiť.
Aby sa tomu zabránilo, veľkosť lodeby mala byť niekoľkonásobne väčšia ako futbalové ihrisko – uvedenie takéhoto zariadenia na obežnú dráhu bude mimoriadne drahé vzhľadom na to, že náklady na jeden kilogram nákladu pri komerčných štartoch sa pohybujú od 1,5 tisíca do 3 tisíc dolárov.
Ďalšia metóda vytvárania imitácie gravitácie je viacpraktická, ale aj extrémne drahá - to je metóda zrýchlenia. Ak sa loď na určitom úseku cesty najprv zrýchli a potom sa otočí a začne spomaľovať, potom sa objaví účinok umelej gravitácie.
Na implementáciu tejto metódy budete potrebovaťkolosálne zásoby paliva - faktom je, že motory musia pracovať takmer nepretržite, s výnimkou krátkej prestávky uprostred cesty - počas otáčania lode.
Skutočné príklady
Napriek vysokým nákladom na vypustenie kozmických lodí simulujúcich gravitáciu sa spoločnosti po celom svete snažia takéto lode a stanice postaviť.
Implementovať koncept pozadia Brown sa snažíGateway Foundation je výskumná nadácia, ktorá plánuje vybudovať rotačnú stanicu na obežnej dráhe Zeme. Predpokladá sa, že na obvode kolesa budú umiestnené kapsuly, ktoré budú schopné nakupovať verejné a súkromné letecké spoločnosti pre výskum. Niektoré kapsuly budú predávané ako vily najbohatším obyvateľom Zeme, zatiaľ čo iné budú použité ako hotely pre turistov v kozmickom priestore.
Dokovacia stanica bude umiestnená v strede stanice - odtiaľ budú ľudia a náklad dopravovaní výťahom do kapsuly.
Spoločnosť zvolila spôsob získavania peňazínejednoznačné: má v úmysle zorganizovať lotériu, ktorej výhercovia budú mať okrem peňažnej odmeny možnosť priletieť na stanicu zadarmo a prenocovať v jej kapsule. Kedy bude zariadenie vynesené na obežnú dráhu, spoločnosť nezverejnila.
incut
O vytvorení zariadenia s umelýmNASA tiež využila gravitáciu na dlhodobý vesmírny výskum. V roku 2011 vesmírna agentúra predstavila Nautilus-X, koncept otáčajúcej sa nafukovacej kozmickej lode, ktorá by znížila účinky mikrogravitácie na vedcov na palube.
Predpokladalo sa, že projekt bude stáť len3,7 miliardy dolárov je pre tieto zariadenia veľmi malé a na jeho vybudovanie to bude trvať 64 mesiacov. Nautilus-X však neprekročil rámec pôvodných výkresov a návrhov.
záver
Zatiaľ najpravdepodobnejší spôsob, ako získať napodobeninugravitácia, ktorá ochráni loď pred účinkami zrýchlenia a zabezpečí konštantnú gravitáciu bez nutnosti neustáleho používania motorov je detekovať časticu so zápornou hmotnosťou. Každá častica a antičastica, ktorú vedci kedy objavili, má kladnú hmotnosť. Je známe, že negatívna hmotnosť a gravitačná hmotnosť sú si navzájom rovné, no výskumníci doteraz neboli schopní preukázať tieto poznatky v praxi.
Výskumníci z experimentu ALPHA v CERN-e už ánovytvorili antivodík - stabilnú formu neutrálnej antihmoty - a pracujú na jeho izolácii od všetkých ostatných častíc pri veľmi nízkych rýchlostiach. Ak sa to vedcom podarí, je pravdepodobné, že v blízkej budúcnosti sa umelá gravitácia stane reálnejšou ako teraz.