Problem med det vestibulära systemet är inte den enda konsekvensen av långvarig vistelse i förhållanden
NASA avslutade nyligen ett experiment där forskare jämförde arvsmassan hos tvillingbröder: en av dem tillbringade nästan ett år på ISS, den andra gjorde bara kortvariga flygningar och tillbringade större delen av tiden på jorden.En långvarig vistelse i rymden ledde till att 7 % av den första astronautens DNA förändrades för alltidGener relaterade till immunsystemet, benbildning, syrebrist och överskott av koldioxid i kroppen.
NASA jämförde två astronauter för att se hur människokroppen förändras i rymden
Under mikrogravitationsförhållanden kommer en person att tvingasgör ingenting: vi pratar inte om astronauter som vistas på ISS, utan om flygningar ut i rymden. För att ta reda på hur en sådan regim skulle påverka astronauternas hälsa lade Europeiska rymdorganisationen (ESA) 14 frivilliga i en säng som lutades åt sidan av huvudet i 21 dagar. Ett experiment som ska testa de senaste metoderna för att bekämpa tyngdlöshet, såsom förbättrade tränings- och kostregimer, är planerat att genomföras gemensamt av NASA och Roscosmos.
Men om folk bestämmer sig för att skicka fartyg till Mars eller Venus, kommer mer extrema lösningar att behövas - artificiell gravitation.
Hur gravitation kan existera i rymden
Först och främst är det värt att förstå att gravitationen finns överallt - på vissa ställen är den svagare, på andra är den starkare. Och yttre rymden är inget undantag.
ISS och satelliter är under konstant inflytandegravitation: om ett föremål är i omloppsbana faller det runt jorden, för att uttrycka det enkelt. En liknande effekt uppstår om du kastar en boll framåt – innan den träffar marken kommer den att flyga lite i kastriktningen. Om du kastar bollen hårdare kommer den att flyga längre. Om du är Stålmannen, och bollen är en raketmotor, kommer den inte att falla till marken, utan kommer att flyga runt den och fortsätta att rotera, gradvis gå in i omloppsbana.
Mikrogravity förutsätter att människor inne i skeppet inte är i luften - de faller från fartyget, och det faller i sin tur runt jorden.
På grund av att gravitationen är en kraftattraktion mellan två massor, förblir vi på jordens yta när vi går på den, snarare än att sväva upp i himlen. I det här fallet lockar hela jordens massa massan av våra kroppar till dess centrum.
incut
När fartyg går i omloppsbana är de friaflyta i yttre rymden. De är fortfarande föremål för jordens gravitationskraft, men fartyget och föremålen eller passagerarna i det är föremål för gravitationen på samma sätt. Befintliga enheter är inte tillräckligt stora för att skapa en märkbar attraktion, så människor och föremål i dem står inte på golvet utan "svävar" i luften.
Hur man skapar artificiell gravitation
Artificiell gravitation som sådan är det inteexisterar, för att skapa den behöver en person lära sig allt om naturlig gravitation. Inom science fiction finns konceptet att simulera gravitation: det tillåter besättningen på rymdskepp att gå på däck och föremål att stå på det.
I teorin finns det två sätt att skapa en imitationgravitationen, och ingen av dem har ännu använts i verkligheten. Den första är användningen av centripetalkraft för att simulera gravitation. Fartyget eller stationen ska vara en hjulliknande struktur bestående av flera ständigt roterande segment.
Enligt detta koncept, centripetalAnordningens acceleration, tryckning av modulerna mot mitten, kommer att skapa en tyngdpunkt eller liknande förhållanden som jordens. Detta koncept demonstrerades i Space Odyssey 2001 från Stanley Kubrick och i Interstellar-filmen av Christopher Nolan.
Begreppet en enhet som skapar centripetal acceleration för att simulera tyngdkraften
Författaren till detta projekt anses vara tyska.Raketforskare och ingenjör Werner von Braun, som ledde utvecklingen av Saturn-5-raketen, som levererade Apollo 11-besättningen och flera andra bemannade fordon till månen.
Som chef för Space Flight CenterMarshall NASA, von Braun populariserade idén om den ryska forskaren Konstantin Tsiolkovsky att skapa en toroidal rymdstation baserad på en nav-liknande konstruktion som liknar ett cykelhjul. Om hjulet roterar i rymden kan inerti och centrifugalkraft skapa en slags artificiell tyngdkraft som drar föremål mot hjulets yttre omkrets. Detta gör att människor och robotar kan gå på golvet, som på jorden, och inte flyta i luften, som på ISS.
Denna metod har dock betydandenackdelar: ju mindre rymdfarkosten är, desto snabbare måste den rotera - detta kommer att leda till uppkomsten av den så kallade Cornolis-kraften, där punkter som ligger längre från centrum kommer att påverkas av gravitationen mer än de som ligger närmare den. Tyngdkraften kommer med andra ord att vara starkare på astronauternas huvuden än på deras ben, vilket är osannolikt att behaga dem.
För att undvika denna effekt, fartygets storlekbör vara flera gånger så stor som en fotbollsplan - att sätta en sådan enhet i omloppsbana kommer att bli extremt dyrt, med tanke på att kostnaden för ett kilogram last under kommersiella lanseringar varierar från 1,5 tusen dollar till 3 tusen dollar.
En annan metod för att skapa imitationens tyngdkraftpraktiskt, men också extremt dyrt - det här är en accelerationsmetod. Om skeppet på ett visst segment av vägen först accelererar och sedan vänder och börjar sakta ner, kommer effekten av artificiell gravitation att uppstå.
För att implementera denna metod behöver dukolossala bränslereserver - faktum är att motorerna måste fungera nästan kontinuerligt, med undantag för en kort paus mitt under resan - under fartygets sväng.
Verkliga exempel
Несмотря на высокую стоимость запуска аппаратов с имитацией гравитации, компании по всему миру пытаются построить такие корабли и станции.
Implementera begreppet Background Brown försökerGateway Foundation är en forskningsstiftelse som planerar att bygga en roterande station i jordens omlopp. Det antas att hjulets omkrets ligger i kapslar som kommer att kunna köpa offentliga och privata flygindustrin för forskning. Vissa kapslar kommer att säljas som villor till jordens rikaste invånare, medan andra kommer att användas som hotell för rymdturister.
Dockningsfacket kommer att ligga i mitten av stationen - därifrån kommer personer och frakt levereras med hiss till kapseln.
Способ привлечения денег компания выбрала неоднозначный: она намерена организовать лотерею, победители которой помимо денежного вознаграждения получат возможность бесплатно полететь на станцию и провести ночь в ее капсуле. Когда аппарат будет выведен на орбиту, в компании не раскрывают.
incut
Над созданием аппарата с искусственной гравитацией для проведения долговременных космических исследований работала и НАСА. В 2011 году космическое агентство представило концепцию вращающегося космического корабля с надувными модулями Nautilus-X, который должен был снизить влияние микрогравитации на ученых, находящихся на его борту.
Det antogs att projektet bara kommer att kosta3,7 miljarder dollar är mycket liten för sådana enheter, och det tar 64 månader att bygga den. Nautilus-X gick emellertid inte utöver de ursprungliga ritningarna och förslagen.
slutsats
Пока самый вероятный способ получить имитацию гравитации, которая защитит корабль от последствий ускорения и даст постоянное притяжение без необходимости постоянно использовать двигатели — это обнаружить частицу с отрицательной массой. Все частицы и античастицы, которые ученые когда-либо обнаружили, имеют положительную массу. Известно, что отричательная масса и гравитационная масса равны друг другу, однако пока исследователям не удавалось продемонстрировать это знание на практике.
Исследователи из эксперимента ALPHA в ЦЕРНе уже создали антиводород — стабильную форму нейтрального антивещества — и работает над его изоляцией от всех других частиц на очень низких скоростях. Если ученым удастся это сделать, вероятно, в ближайшее время искусственная гравитация станет реальнее, чем сейчас.