Edhe një person pa interes për hapësirën ka parë ndonjëherë një film për udhëtimet në hapësirë ose ka lexuar për gjëra të tilla në libra. Pothuajse në të gjitha veprat e tilla, njerëzit ecin përreth anijes, flenë normalisht dhe nuk kanë probleme me të ngrënit. Kjo do të thotë se këto anije - imagjinare - kanë gravitet artificial. Shumica e shikuesve e perceptojnë këtë si diçka krejtësisht të natyrshme, por nuk është aspak.
Graviteti Artificial
Ky është emri i ndryshimit (në çdo drejtim) të gravitetit të njohur për ne duke aplikuar metoda të ndryshme. Dhe kjo nuk bëhet vetëm në vepra fantastike, por edhe në situata tokësore shumë reale, më shpesh për eksperimente.
Në teori, krijimi i gravitetit artificial nuk duket aq i vështirë. Për shembull, mund të rikrijohet me ndihmën e inercisë, më saktë, forcës centrifugale. Nevoja për këtë fuqi nuk lindi dje - ndodhi menjëherë, sapo një person filloi të ëndërronte për fluturime afatgjata hapësinore. Krijimgraviteti artificial në hapësirë do të bëjë të mundur shmangien e shumë problemeve që lindin gjatë qëndrimit të zgjatur në mungesë peshe. Muskujt e astronautëve dobësohen, kockat bëhen më pak të forta. Duke udhëtuar në kushte të tilla për muaj të tërë, mund të keni atrofi të disa muskujve.
Kështu, sot krijimi i gravitetit artificial është një detyrë me rëndësi të madhe, eksplorimi i hapësirës pa këtë aftësi është thjesht i pamundur.
Materiale
Edhe ata që njohin fizikën vetëm në nivelin e kurrikulës shkollore e kuptojnë se graviteti është një nga ligjet themelore të botës sonë: të gjithë trupat ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke përjetuar tërheqje / zmbrapsje të ndërsjellë. Sa më i madh të jetë trupi, aq më e madhe është forca e tij tërheqëse.
Toka për realitetin tonë është një objekt shumë masiv. Kjo është arsyeja pse, pa përjashtim, të gjithë trupat rreth saj tërhiqen nga ajo.
Për ne, kjo do të thotë nxitimi i rënies së lirë, i cili zakonisht matet në g, i barabartë me 9.8 metra për sekondë katrore. Kjo do të thotë se nëse nuk do të kishim mbështetje nën këmbët tona, do të binim me një shpejtësi që rritet me 9.8 metra çdo sekondë.
Kështu, vetëm falë gravitetit ne jemi në gjendje të qëndrojmë në këmbë, të rrëzohemi, të hamë dhe të pimë normalisht, të kuptojmë se ku është lart, ku është poshtë. Nëse graviteti zhduket, ne do të jemi në gravitetin zero.
Astronautët që e gjejnë veten në hapësirë në një gjendje fluturimi - rënia e lirë janë veçanërisht të njohur me këtë fenomen.
Teorikisht, shkencëtarët dinë se si të krijojnë gravitetin artificial. ekzistojnëdisa teknika.
Meshë e madhe
Opsioni më logjik është ta bëjmë anijen kozmike aq të madhe sa të ketë gravitet artificial. Do të jetë e mundur të ndiheni rehat në anije, pasi orientimi në hapësirë nuk do të humbasë.
Fatkeqësisht, kjo metodë me zhvillimin modern të teknologjisë është joreale. Për të ndërtuar një objekt të tillë duhen shumë burime. Përveç kësaj, do të kërkojë një sasi të jashtëzakonshme energjie për ta ngritur atë.
Shpejto
Duket se nëse doni të arrini g të barabartë me atë të tokës, thjesht duhet t'i jepni anijes një formë të sheshtë (platformë) dhe ta bëni atë të lëvizë pingul me rrafshin me nxitimin e dëshiruar. Në këtë mënyrë, do të fitohet graviteti artificial dhe ideal.
Megjithatë, realiteti është shumë më i ndërlikuar.
Së pari, ia vlen të merret parasysh çështja e karburantit. Në mënyrë që stacioni të përshpejtohet vazhdimisht, është e nevojshme të keni një furnizim të pandërprerë me energji elektrike. Edhe nëse papritmas shfaqet një motor që nuk nxjerr lëndën, ligji i ruajtjes së energjisë do të mbetet në fuqi.
Problemi i dytë është vetë ideja e nxitimit të vazhdueshëm. Sipas njohurive tona dhe ligjeve fizike, është e pamundur të përshpejtosh deri në pafundësi.
Përveç kësaj, automjete të tilla nuk janë të përshtatshme për misione kërkimore, pasi ato vazhdimisht duhet të përshpejtojnë - fluturojnë. Ai nuk do të jetë në gjendje të ndalojë për të studiuar planetin, ai as nuk do të jetë në gjendje të fluturojë ngadalë rreth tij - ai duhet të përshpejtojë.
PraKështu, bëhet e qartë se një gravitet i tillë artificial nuk është ende i disponueshëm për ne.
Karusel
Të gjithë e dinë se si rrotullimi i karuselit ndikon në trup. Prandaj, një pajisje e gravitetit artificial sipas këtij parimi duket të jetë më realiste.
Gjithçka që është në diametrin e karuselit tenton të bjerë prej saj me një shpejtësi afërsisht të barabartë me shpejtësinë e rrotullimit. Rezulton se një forcë vepron në trup, e drejtuar përgjatë rrezes së objektit rrotullues. Është shumë e ngjashme me gravitetin.
Pra, ju duhet një anije që ka një formë cilindrike. Në të njëjtën kohë, ai duhet të rrotullohet rreth boshtit të tij. Meqë ra fjala, graviteti artificial në një anije kozmike, i krijuar sipas këtij parimi, shfaqet shpesh në filma fantashkencë.
Anija në formë fuçie, që rrotullohet rreth boshtit gjatësor, krijon një forcë centrifugale, drejtimi i së cilës korrespondon me rrezen e objektit. Për të llogaritur nxitimin që rezulton, duhet të ndani forcën me masën.
Nuk do të jetë e vështirë për njerëzit që dinë fizikën ta llogarisin këtë: a=ω²R.
Në këtë formulë, rezultati i llogaritjes është nxitimi, ndryshorja e parë është shpejtësia nodale (e matur në radianë për sekondë), e dyta është rrezja.
Sipas kësaj, për të marrë g-në e zakonshme, është e nevojshme të kombinohen saktë shpejtësia këndore dhe rrezja e transportit hapësinor.
Ky problem trajtohet në filma të tillë si "Intersol", "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" dhe të ngjashme. Në të gjitha këto rastegraviteti artificial është afër përshpejtimit të rënies së lirë të Tokës.
Pavarësisht se sa e mirë është ideja, është mjaft e vështirë ta zbatosh atë.
Probleme të metodës karusele
Problemi më i dukshëm është theksuar në Odisenë Hapësinore. Rrezja e "bartësit të hapësirës" është rreth 8 metra. Për të marrë një nxitim prej 9,8, rrotullimi duhet të ndodhë me një shpejtësi prej afërsisht 10,5 rrotullimesh çdo minutë.
Në vlerat e treguara manifestohet "efekti Coriolis", i cili konsiston në faktin se forca të ndryshme veprojnë në distanca të ndryshme nga dyshemeja. Kjo varet drejtpërdrejt nga shpejtësia këndore.
Rezulton se graviteti artificial në hapësirë do të krijohet, por rrotullimi shumë i shpejtë i kasës do të çojë në probleme me veshin e brendshëm. Kjo, nga ana tjetër, shkakton çekuilibër, probleme me aparatin vestibular dhe probleme të tjera të ngjashme.
Shfaqja e kësaj pengese sugjeron se një model i tillë është jashtëzakonisht i pasuksesshëm.
Mund të përpiqeni të shkoni nga e kundërta, siç bënë në romanin "Unaza Botërore". Këtu anija është bërë në formën e një unaze, rrezja e së cilës është afër rrezes së orbitës sonë (rreth 150 milion km). Në këtë madhësi, shpejtësia e rrotullimit të saj është e mjaftueshme për të injoruar efektin Coriolis.
Mund të supozoni se problemi është zgjidhur, por nuk është aspak kështu. Fakti është se një rrotullim i plotë i kësaj strukture rreth boshtit të saj zgjat 9 ditë. Kjo bën të mundur që të supozohet se ngarkesat do të jenë shumë të mëdha. Në mënyrë qëi rezistoi konstruksioni, duhet një material shumë i fortë, të cilin sot nuk e kemi në dispozicion. Përveç kësaj, problemi është sasia e materialit dhe vetë procesi i ndërtimit.
Në lojëra me një temë të ngjashme, si në filmin "Babylon 5", këto probleme zgjidhen disi: shpejtësia e rrotullimit është mjaft e mjaftueshme, efekti Coriolis nuk është i rëndësishëm, hipotetikisht është e mundur të krijohet një anije e tillë..
Megjithatë, edhe botë të tilla kanë një pengesë. Emri i tij është vrull.
Anija, duke u rrotulluar rreth boshtit të saj, kthehet në një xhiroskop të madh. Siç e dini, është jashtëzakonisht e vështirë që xhiroskopi të devijojë nga boshti për shkak të momentit këndor. Është e rëndësishme që sasia e tij të mos largohet nga sistemi. Kjo do të thotë se do të jetë shumë e vështirë të vendosësh drejtimin për këtë objekt. Megjithatë, ky problem mund të zgjidhet.
Zgjidhja e problemit
Graviteti artificial në një stacion hapësinor bëhet i disponueshëm kur "cilindri O'Neill" vjen në shpëtim. Për të krijuar këtë dizajn, nevojiten anije cilindrike identike, të cilat janë të lidhura përgjatë boshtit. Ata duhet të rrotullohen në drejtime të ndryshme. Rezultati i këtij montimi është momenti këndor zero, kështu që nuk duhet të ketë vështirësi për t'i dhënë anijes drejtimin e dëshiruar.
Nëse është e mundur të bëhet një anije me një rreze prej rreth 500 metrash, atëherë ajo do të funksionojë saktësisht siç duhet. Në të njëjtën kohë, graviteti artificial në hapësirë do të jetë mjaft komod dhe i përshtatshëm për fluturime të gjata në anije ose stacione kërkimore.
Inxhinierët e Hapësirës
Si të krijohet graviteti artificial është i njohur për krijuesit e lojës. Sidoqoftë, në këtë botë fantazi, graviteti nuk është tërheqja e ndërsjellë e trupave, por një forcë lineare e krijuar për të përshpejtuar objektet në një drejtim të caktuar. Tërheqja këtu nuk është absolute, ajo ndryshon kur burimi ridrejtohet.
Graviteti artificial në stacionin hapësinor krijohet duke përdorur një gjenerator të veçantë. Është uniforme dhe e barabartë në zonën e gjeneratorit. Pra, në botën reale, nëse goditeni nga një anije që ka një gjenerator të instaluar, do të tërhiqeni në byk. Sidoqoftë, në lojë, heroi do të bjerë derisa të largohet nga perimetri i pajisjes.
Sot, graviteti artificial në hapësirë, i krijuar nga një pajisje e tillë, është i paarritshëm për njerëzimin. Megjithatë, edhe zhvilluesit me flokë gri nuk ndalojnë së ëndërruari për të.
Gjenerator sferik
Ky është një version më realist i pajisjes. Kur instalohet, graviteti ka një drejtim drejt gjeneratorit. Kjo bën të mundur krijimin e një stacioni, graviteti i të cilit do të jetë i barabartë me atë planetar.
Centrifugë
Sot, graviteti artificial në Tokë gjendet në pajisje të ndryshme. Ato bazohen, në pjesën më të madhe, në inerci, pasi kjo forcë ndihet nga ne në mënyrë të ngjashme me efektet gravitacionale - trupi nuk e dallon atë që shkakton nxitimin. Si shembull: një person që ngjitet në ashensor përjeton efektin e inercisë. Nëpërmjet syve të një fizikani: ngritja e një ashensori shton përshpejtimin e rënies së lirë përshpejtimin e makinës. pas kthimitkabina në një lëvizje të matur "fitimi" në peshë zhduket, duke i kthyer ndjesitë e zakonshme.
Shkencëtarët kanë qenë prej kohësh të interesuar për gravitetin artificial. Për këto qëllime më së shpeshti përdoret centrifuga. Kjo metodë është e përshtatshme jo vetëm për anijet kozmike, por edhe për stacionet tokësore në të cilat kërkohet të studiohet efekti i gravitetit në trupin e njeriut.
Studoni në Tokë, aplikoni në…
Megjithëse studimi i gravitetit filloi nga hapësira, ai është një shkencë shumë e zakonshme. Edhe sot, arritjet në këtë fushë kanë gjetur aplikimin e tyre, për shembull, në mjekësi. Duke ditur nëse është e mundur të krijohet graviteti artificial në planet, mund ta përdorni atë për të trajtuar problemet me aparatin motorik ose sistemin nervor. Për më tepër, studimi i kësaj force kryhet kryesisht në Tokë. Kjo bën të mundur që astronautët të kryejnë eksperimente duke qëndruar nën vëmendjen e ngushtë të mjekëve. Një gjë tjetër është graviteti artificial në hapësirë, nuk ka njerëz që mund të ndihmojnë astronautët në rast të një situate të paparashikuar.
Duke pasur parasysh mungesën e peshës totale, nuk mund të merret parasysh një satelit në orbitën e ulët të Tokës. Këto objekte, megjithëse në një masë të vogël, ndikohen nga graviteti. Forca e gravitetit e krijuar në raste të tilla quhet mikrogravitet. Graviteti i vërtetë përjetohet vetëm në një aparat që fluturon me një shpejtësi konstante në hapësirën e jashtme. Megjithatë, trupi i njeriut nuk e ndjen këtë ndryshim.
Mund të përjetoni mungesë peshe gjatë një kërcimi të gjatë (para se të hapet tenda) ose gjatë një zbritjeje parabolike të avionit. Eksperimente të tillashpesh vihet në skenë në SHBA, por në aeroplan kjo ndjenjë zgjat vetëm 40 sekonda - kjo është shumë e shkurtër për një studim të plotë.
Në BRSS në vitin 1973 ata e dinin nëse ishte e mundur të krijohej graviteti artificial. Dhe jo vetëm e krijoi atë, por edhe e ndryshoi atë në një farë mënyre. Një shembull i gjallë i një rënie artificiale të gravitetit është zhytja e thatë, zhytja. Për të arritur efektin e dëshiruar, duhet të vendosni një film të dendur në sipërfaqen e ujit. Personi vendoset mbi të. Nën peshën e trupit, trupi zhytet nën ujë, vetëm koka mbetet sipër. Ky model demonstron mbështetjen e ulët të gravitetit që gjendet në oqean.
Nuk ka nevojë të shkosh në hapësirë për të ndjerë efektin e forcës së kundërt të mungesës së peshës - hipergravitetit. Kur ngriheni dhe ulni një anije kozmike, në një centrifugë, jo vetëm që mund të ndjeni mbingarkimin, por edhe ta studioni atë.
Trajtim graviteti
Fizika gravitacionale studion, ndër të tjera, ndikimin e mungesës së peshës në trupin e njeriut, duke kërkuar të minimizojë pasojat. Megjithatë, një numër i madh i arritjeve të kësaj shkence mund të jenë të dobishme për banorët e zakonshëm të planetit.
Mjekët vendosin shpresa të mëdha në kërkimin mbi sjelljen e enzimave të muskujve në miopati. Kjo është një sëmundje e rëndë që çon në vdekje të hershme.
Me ushtrime fizike aktive, një sasi e madhe e enzimës kreatinofosfokinazë hyn në gjakun e një personi të shëndetshëm. Arsyeja e këtij fenomeni nuk është e qartë, ndoshta ngarkesa vepron në membranën qelizore në atë mënyrë që ajo"shpohet". Pacientët me miopati marrin të njëjtin efekt pa ushtrime. Vëzhgimet e astronautëve tregojnë se në mungesë të peshës rrjedha e enzimës aktive në gjak zvogëlohet ndjeshëm. Ky zbulim sugjeron që përdorimi i zhytjes do të zvogëlojë ndikimin negativ të faktorëve që çojnë në miopati. Testimi i kafshëve është aktualisht duke u zhvilluar.
Trajtimi i disa sëmundjeve po kryhet tashmë sot duke përdorur të dhëna të marra nga studimi i gravitetit, duke përfshirë edhe atë artificial. Për shembull, paraliza cerebrale, goditjet në tru, Parkinson trajtohen duke përdorur kostume të ngarkesës. Hulumtimi mbi ndikimin pozitiv të mbështetjes - këpucët pneumatike pothuajse kanë përfunduar.
A do të fluturojmë për në Mars?
Arritjet e fundit të astronautëve japin shpresë për realitetin e projektit. Ekziston një përvojë e mbështetjes mjekësore për një person gjatë një qëndrimi të gjatë larg Tokës. Fluturimet kërkimore në Hënë, në të cilat forca e gravitetit është 6 herë më e vogël se e jona, kanë sjellë gjithashtu shumë përfitime. Tani astronautët dhe shkencëtarët po i vendosin vetes një qëllim të ri - Marsi.
Para se të vini në radhë për një biletë për në Planetin e Kuq, duhet të dini se çfarë pret trupi tashmë në fazën e parë të punës - rrugës. Mesatarisht, rruga për në planetin e shkretëtirës do të zgjasë një vit e gjysmë - rreth 500 ditë. Gjatë rrugës, do të duhet të mbështeteni vetëm në forcat tuaja, thjesht nuk ka ku të prisni ndihmë.
Shumë faktorë do të dëmtojnë forcën: stresi, rrezatimi, mungesa e një fushe magnetike. Testi më i rëndësishëm për trupin është ndryshimi i gravitetit. Gjatë udhëtimit, një person "njihet" medisa nivele të gravitetit. Para së gjithash, këto janë mbingarkesa gjatë ngritjes. Pastaj - pa peshë gjatë fluturimit. Pas kësaj, hipograviteti në destinacion, pasi graviteti në Mars është më pak se 40% e Tokës.
Si i trajtoni efektet negative të mungesës së peshës në një fluturim të gjatë? Shpresohet që zhvillimet në fushën e krijimit të gravitetit artificial do të ndihmojnë në zgjidhjen e kësaj çështjeje në të ardhmen e afërt. Eksperimentet mbi minjtë që udhëtojnë në Kosmos-936 tregojnë se kjo teknikë nuk i zgjidh të gjitha problemet.
Përvoja e sistemit operativ ka treguar se përdorimi i komplekseve stërvitore që mund të përcaktojnë ngarkesën e nevojshme për çdo astronaut individualisht mund të sjellë shumë më tepër përfitime për trupin.
Deri tani besohet se jo vetëm studiuesit do të fluturojnë në Mars, por edhe turistët që duan të krijojnë një koloni në Planetin e Kuq. Për ta, të paktën në fillim, ndjesitë e të qenit në mungesë peshe do të tejkalojnë të gjitha argumentet e mjekëve për rreziqet e ekspozimit të zgjatur ndaj kushteve të tilla. Megjithatë, edhe ata do të kenë nevojë për ndihmë brenda disa javësh, prandaj është kaq e rëndësishme të gjejmë një mënyrë për të krijuar gravitet artificial në një anije kozmike.
Rezultat
Çfarë përfundimesh mund të nxirren rreth krijimit të gravitetit artificial në hapësirë?
Ndër të gjitha opsionet që po shqyrtohen aktualisht, struktura rrotulluese duket më realiste. Sidoqoftë, me kuptimin aktual të ligjeve fizike, kjo është e pamundur, pasi anija nuk është një cilindër i zbrazët. Brenda saj ka mbivendosje që pengojnë realizimin e ideve.
Përveç kësaj, rrezja e anijes duhet të jetë e tillëi madh kështu që efekti Coriolis nuk ka një efekt domethënës.
Për të kontrolluar diçka të tillë, ju nevojitet cilindri O'Neill i përmendur më sipër, i cili do t'ju japë aftësinë për të kontrolluar anijen. Në këtë rast, shanset për të përdorur një dizajn të ngjashëm për fluturimet ndërplanetare duke i siguruar ekuipazhit një nivel të rehatshëm graviteti rriten.
Para se njerëzimi të arrijë të realizojë ëndrrat e tij, do të doja të shihja pak më shumë realizëm dhe akoma më shumë njohuri për ligjet e fizikës në fantashkencë.
