Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? - Алтернативен изглед

Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? - Алтернативен изглед
Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? - Алтернативен изглед

Видео: Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? - Алтернативен изглед

Видео: Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? - Алтернативен изглед
Видео: HTML5 CSS3 2022 | header | Вынос Мозга 04 2024, Март
Anonim

Поставете човек в пространство, далеч от гравитационните връзки на земната повърхност и той ще почувства безтегловност. Въпреки че всички маси на Вселената все още ще действат гравитационно върху него, те също ще привличат всеки космически кораб, в който се намира човекът, така че той ще плава. И все пак по телевизията ни показаха, че екипажът на определен космически кораб доста успешно ходи по пода с краката си при всякакви условия. За целта се използва изкуствена гравитация, създадена от инсталации на борда на фантастичен кораб. Колко близо е това до реалната наука?

Капитан Габриел Лорка на моста Дискавъри по време на симулирана битка с клингоните. Целият екипаж е привлечен от изкуствена гравитация и това е, като че ли, канон
Капитан Габриел Лорка на моста Дискавъри по време на симулирана битка с клингоните. Целият екипаж е привлечен от изкуствена гравитация и това е, като че ли, канон

Капитан Габриел Лорка на моста Дискавъри по време на симулирана битка с клингоните. Целият екипаж е привлечен от изкуствена гравитация и това е, като че ли, канон

По отношение на гравитацията, голямото откритие на Айнщайн беше принципът на еквивалентност: с равномерно ускорение референтната рамка е неразличима от гравитационното поле. Ако бяхте на ракета и не можехте да видите Вселената през прозорец, нямаше да имате представа какво се случва: сваляте ли се от силата на гравитацията или ускорението на ракетата в определена посока? Това беше идеята, която доведе до обща относителност. 100 години по-късно това е най-точното описание на гравитацията и ускорението, което знаем.

Идентичното поведение на топка, удряща пода в ракета в полет (вляво) и на Земята (вдясно), демонстрира принципа на равностойност на Айнщайн
Идентичното поведение на топка, удряща пода в ракета в полет (вляво) и на Земята (вдясно), демонстрира принципа на равностойност на Айнщайн

Идентичното поведение на топка, удряща пода в ракета в полет (вляво) и на Земята (вдясно), демонстрира принципа на равностойност на Айнщайн

Има още един трик, казва Итън Сийгъл, който можем да използваме, ако искаме: можем да накараме космическия кораб да се върти. Вместо линейно ускорение (подобно на тягата на ракета) може да се направи центростремителното ускорение, за да работи така, че човекът на борда да усети външния корпус на космическия кораб, който го избутва към центъра. Това беше трикът, използван през 2001 г. в космическата одисея и ако космическият ви кораб беше достатъчно голям, изкуствената гравитация би била неразличима от реалната гравитация.

Само едно, но. Тези три типа ускорение - гравитационно, линейно и ротационно - са единствените, които можем да използваме, за да симулираме ефектите на гравитацията. И това е огромен проблем за космическия кораб.

Концепцията за станцията от 1969 г., която трябваше да бъде сглобена в орбита от отработените фази на програмата Аполон. Станцията трябваше да се върти по централната си ос, за да създаде изкуствена гравитация
Концепцията за станцията от 1969 г., която трябваше да бъде сглобена в орбита от отработените фази на програмата Аполон. Станцията трябваше да се върти по централната си ос, за да създаде изкуствена гравитация

Концепцията за станцията от 1969 г., която трябваше да бъде сглобена в орбита от отработените фази на програмата Аполон. Станцията трябваше да се върти по централната си ос, за да създаде изкуствена гравитация

Защо? Защото ако искате да пътувате до друга звездна система, ще трябва да ускорите кораба си, за да стигнете дотам, и след това да го забавите при пристигането си. Ако не можете да се изолирате от тези ускорения, ви очаква бедствие. Например, за да се ускори до пълен импулс в Star Trek, до няколко процента от скоростта на светлината, човек би трябвало да изпита ускорение от 4000 g. Това е 100 пъти повече от ускорението, което започва да пречи на притока на кръв в тялото.

Промоционално видео:

Стартирането на Space Shuttle Columbia през 1992 г. показва ускорение за дълъг период. Ускорението на космическия кораб ще бъде многократно по-голямо и човешкото тяло няма да може да се справи с него
Стартирането на Space Shuttle Columbia през 1992 г. показва ускорение за дълъг период. Ускорението на космическия кораб ще бъде многократно по-голямо и човешкото тяло няма да може да се справи с него

Стартирането на Space Shuttle Columbia през 1992 г. показва ускорение за дълъг период. Ускорението на космическия кораб ще бъде многократно по-голямо и човешкото тяло няма да може да се справи с него.

Ако не искате да бъдете безтегловни на дълго пътуване - за да не се излагате на ужасяващо биологично износване, като загуба на мускулна и костна маса - върху тялото трябва постоянно да се упражнява сила. За всяка друга сила това е доста лесно. При електромагнетизма, например, човек може да постави екипажа в проводим пилотски кабин и много външни електрически полета просто ще изчезнат. Би било възможно да се подредят две успоредни плочи вътре и да се получи постоянно електрическо поле, избутвайки зарядите в определена посока.

Ако гравитацията работеше по същия начин.

Такова понятие като гравитационен проводник просто не съществува, както и способността да се предпазва от гравитационна сила. Невъзможно е да се създаде равномерно гравитационно поле в област на пространството, например между две плочи. Защо? Защото за разлика от електрическата сила, генерирана от положителни и отрицателни заряди, има само един вид гравитационен заряд и това е масова енергия. Гравитационната сила винаги привлича и няма къде да се скрие от нея. Можете да използвате само три вида ускорение - гравитационно, линейно и ротационно.

По-голямата част от кваркове и лептони във Вселената се състои от материя, но всеки от тях има и античастици от антиматерия, гравитационните маси на които не се определят
По-голямата част от кваркове и лептони във Вселената се състои от материя, но всеки от тях има и античастици от антиматерия, гравитационните маси на които не се определят

По-голямата част от кваркове и лептони във Вселената се състои от материя, но всеки от тях има и античастици от антиматерия, гравитационните маси на които не се определят

Единственият начин да се създаде изкуствена гравитация, който да ви предпази от ефектите на ускорението на вашия кораб и да ви осигури постоянна тяга надолу без ускорение, би бил налице, ако откриете частици с отрицателна гравитационна маса. Всички частици и античастици, които открихме досега, имат положителна маса, но тези маси са инерционни, тоест те могат да се преценят само при създаване или ускоряване на частица. Инерциалната и гравитационната маса са еднакви за всички частици, които познаваме, но никога не сме тествали идеята си за антиматерия или античастици.

В момента се провеждат експерименти по тази конкретна част. Експериментът с ALPHA в CERN създаде антихидроген: стабилна форма на неутрална антиматерия и работи за нейното изолиране от всички останали частици. Ако експериментът е достатъчно чувствителен, можем да измерим как античастица удря гравитационно поле. Ако пада надолу, като обикновената материя, тогава тя има положителна гравитационна маса и може да се използва за изграждане на гравитационен проводник. Ако падне в гравитационното поле, тя променя всичко. Един резултат и изкуствената гравитация могат изведнъж да станат възможни.

Възможността за получаване на изкуствена гравитация ни привлича невероятно, но тя се основава на наличието на отрицателна гравитационна маса. Антиматерията може да е толкова масивна, но все още не сме я доказали
Възможността за получаване на изкуствена гравитация ни привлича невероятно, но тя се основава на наличието на отрицателна гравитационна маса. Антиматерията може да е толкова масивна, но все още не сме я доказали

Възможността за получаване на изкуствена гравитация ни привлича невероятно, но тя се основава на наличието на отрицателна гравитационна маса. Антиматерията може да е толкова масивна, но все още не сме я доказали

Ако антиматерията има отрицателна гравитационна маса, тогава създавайки поле от обикновена материя и таван от антиматерия, бихме могли да създадем изкуствено гравитационно поле, което винаги да ви дърпа надолу. Създавайки гравитационно проводяща раковина под формата на корпуса на нашия космически кораб, ние щяхме да защитим екипажа от свръхбързи ускоряващи сили, които иначе биха станали смъртоносни. И най-хубавото е, че хората в Космоса вече няма да изпитват негативните физиологични ефекти, които днес чумват астронавтите. Но докато не намерим частица с отрицателна гравитационна маса, изкуствената гравитация ще бъде получена само чрез ускорение.

Иля Кел

Препоръчано: