La umetna gravitacija v vesolju je variacija naravne gravitacije (sile G) na umeten način, zlasti v vesolju, pa tudi na Zemlji. To je v praksi mogoče doseči z uporabo neenakih sil, predvsem centrifugalne sile in linearne hitrosti.
Prav tako je potrebna tehnologija za človekovo obstojnost v vesolju, prek nebesnih postaj ali vesoljskih okolij. V tem času astrofizika in vesoljsko inženirstvo raziskujeta in uvajata nove metode za reprodukcijo in upravljanje teh področij. gravitacijski. Spoznajte, kako deluje sila gravitacije na Zemlji nam lahko pomaga bolje razumeti umetno inteligenco v vesolju.
Skozi zgodovino so bile predstavljene številne tehnike ustvarjanja umetne gravitacije, tako kot se je to zgodilo tudi na področju znanstvene fantastike, kjer so bile v obeh primerih uporabljene tako resnične kot umetne sile. Vendar pa v praksi študije v vesolje z umetno gravitacijo za človeško uporabo še niso bili izvedeni, zlasti zaradi dejstva, da se zahteva od nebesnih ladij velikih raztezkov, ki bi lahko imele dostop do zadostne rotacije za zagotovitev potrebne centripetalne hitrosti.
Tehnike ustvarjanja umetne gravitacije v vesolju
Gravitacija umetni v prostoru ga je mogoče predstaviti na več načinov:
Vrtenje
Vrteča se ladja bo v vaši čeladi povzročila občutek gravitacije. Rotacija premika katero koli telo znotraj ladje proti njenim stenam, kar daje videz zanosa gravitacijski usmerjeno navzven. "Spin", ki se pogosto pripisuje centrifugalni sili, je pravzaprav izraz entitet znotraj ladje, ki zaradi apatije poskušajo potovati v ravni črti. To načelo je podobno tistemu, ki so ga preučevali v gravitacijsko polje.
Stene ladje zagotavljajo zahtevano centripetalno silo, tako da telesa hodijo v krogu (če bi se raztezala v ravni črti, bi zapustila meje ladje). Tako je gravitacija, ki jo čutijo predmeti, preprost upor sile predmeta na stene, ki protestira s centripetalno silo stene na telo, v skladu z Newtonov tretji zakon.
V tem smislu z vidika človeštva, ki se vrti v okolju, je umetna gravitacija v prostoru z vrtenjem poteka v nekaterih pogledih na enak način kot normalna gravitacija, vendar ima naslednje lastnosti:
Centrifugalna sila
Za razliko od resnične gravitacije, ki vzbuja proti središču, ta vrtilna psevdo-sila zagotavlja rotacijsko 'gravitacijo', ki vzbuja stran od osi vrtenja. Raven umetne gravitacije se razlikuje le glede na oddaljenost od središča prevod. Z majhnim radijem obračanja bi bila količina gravitacije, ki bi jo občutili na glavi, precej drugačna od količine, ki bi jo občutili na nogah. Pomembno je upoštevati razmerje med velikostjo ladje in učinek umetne gravitacije.
To bi lahko povzročilo gibanje in neprijetne spremembe v stanju telesa. Glede na fizika počasnejši vrtenja ali z večjim polmerom vrtenja bi ukrotili ali izključili to pomanjkljivost, za tretji Newtonov zakon.
Coriolisov učinek
To daje navidezno silo, ki deluje na predmete, ki so pretreseni glede na vrteči se okvir zgodbe. Ta predpostavljena sila poteka pod pravim kotom na nihanje in os vrtenja ter teži k upogibanju gibanja v nasprotni smeri od vrtenja okolja. Če je astronavt v situaciji gravitacija Če vrteči se umetni predmet zaniha proti osi vrtenja ali stran od nje, bo občutil stimulativno silo proti smeri vrtenja ali stran od nje. Razumevanje tega pojava je ključno za razumevanje gravitacija v vesolju.
Te sile delujejo na notranje uho in lahko povzročijo omotico, slabost in zmedenost. Podaljšanje obdobja vrtenja (počasnejša hitrost prevajanja) predmetov sila coriolis in njene posledice. Na splošno je ugotovljeno, da pri 2 vrt/min ali manj ni sovražnih učinkov Coriolisovih sil; pri višjih stopnjah se lahko nekateri ljudje za to izobražujejo, drugi pa ne; toda pri glavnih hitrostih pri 7 vrt./min lahko malo ljudi trenira.
Ni še znano, ali podaljšana izpostavljenost visokim ravnem Coriolisovih sil poveča nagnjenost k prileganju. Učinke Coriolisovega učinka, ki povzročajo slabost, je mogoče zmanjšati tudi z omejitvijo Premakni se glave.
Znanost za umetno gravitacijo v vesolju, ki se pojavlja v znanstvenofantastičnih filmih
Kaj je potrebno za umetno ponarejanje gravitacije v vesolju? Kdor si je ogledal malo kina, bo trdil, da je dovolj narediti ladjo, ki se vrti na sebi za koncentrična sila biti podoben gravitaciji. Odgovor je hipotetično pravilen, a zavedanje tega namena je nekaj čisto drugega.
Ideja o nebesnih postajah v obliki koles, ki se kotalijo tako, da lahko njihove posadke vztrajajo pritrjene na tla, namesto da bi lebdile, ni nova. Videli smo ga v desetinah filmov od leta 2001: Vesoljska odiseja do Marsovca. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja je NASA naredil je velikanskega ponarejevalca, da bi poskusil eksperimentirati, ali je mogoče centrifugalno silo, ki jo vzbudi vrtenje predmeta, uporabiti za lažno gravitacijo znotraj tega predmeta. Učinki so bili učinkoviti, a takšna ladja ni bila nikoli pridobljena. zakaj?
Razlog je zgolj praktičen. zgraditi a kozmična postaja To zahteva neorganizirano vsoto posesti in kapitala. Raziskave o vpliv gravitacije v različnih kontekstih lahko zagotovi nadaljnji vpogled v pomembnost teh struktur.
Prva težava je velikanska postaja. V primeru, da nas vdre, je centrifugalna sila enaka premeru hitrosti vrtenja in nebesne ladje te vrste, ki jih vidimo v kinu, se ne skrbijo veliko za izračune. Leta 2001: vesoljska odiseja, na primer, ima galaktična postaja premer 300 metrov in se vrti s hitrostjo približno 1 vrt/min. Ta razporeditev komaj zadostuje za lažno lunino gravitacijo, ki je 1/6 Zemljine. da se pojavi a gravitacija tako kot pri podaljšku Zemlje, bi se moral vrteti pri 2,4 vrt./min.
Če bi bilo vesoljsko plovilo bolj smiselne velikosti (polmer 25 metrov), bi moralo delovati pri 6 vrt/min, kar bi bilo morda nepraktično za testiranje in bi zavedlo vesoljce. Hkrati je gravitacija odvisna od poti do središča vrtenja. Na tako majhni postaji bi bila gravitacija, odkrita pri človekovih nogah, neenaka kot pri glavi. Če se vrnemo na ISS, je pravzaprav del milosti naše resnične postaje v vesolju, da nam omogoča, da opazimo mikrogravitacija.
Končno, da bi učinkovito pretvarjal gravitacijo, postaja celeste Mora biti zelo velik in samo dajanje palic v orbito za njegovo izdelavo je neverjetno drago. Prenos kilograma teže v orbito ene od obstoječih raket Falcon 9 podjetja SpaceX stane 2700 dolarjev. Ko bo podjetje začelo manevrirati s svojo novo naloženo razliko Falcon 9, bo ta cena odvisna od 1.650 $ na kilogram tovora.
Verjetno je mogoče ceno znižati na dan, ko bomo lahko iz asteroidov, ki se pojavijo v Osončju, pridobili kovine in jih predelali v kozmos. Tudi takrat bo gradnja znamenitosti s premerom 60 kilometrov, kot je postaja v filmu Elysium, industrijski izziv. Izjemno, če želite vedeti o umetni gravitaciji v vesolju.
