الجاذبية الاصطناعية هي وكيفية إنشاء

حتى الناس ليست مهتمة في الفضاء، وشاهدتم فيلم عن السفر إلى الفضاء أو قرأت عن مثل هذه الأشياء في الكتب. تقريبا كل هؤلاء الناس الذهاب إلى أعمال السفينة، والنوم الطبيعي، ليس لدينا مشاكل مع الأكل. وهذا يعني أن هذه - وهمية - السفينة لديه الجاذبية الاصطناعية. معظم الجمهور تعتبره أمرا طبيعيا جدا، وفي الواقع هذا ليس صحيحا.

الجاذبية الاصطناعية

لذلك فإننا ندعو إلى تغيير (في كلا الاتجاهين) مألوفة لنا خطورة من خلال تطبيق أساليب مختلفة. ويتم ذلك ليس فقط في الأعمال الروائية، ولكن في حالات الدنيوية الحقيقية، في معظم الأحيان، لهذه التجارب.

من الناحية النظرية، وخلق الجاذبية الاصطناعية لا يبدو أن من الصعب. على سبيل المثال، يمكنك إعادة إنشائه باستخدام الجمود، على نحو أدق، وقوة الطرد المركزي. وقال إن الحاجة إلى هذه القوة لا تنشأ أمس - حدث ذلك في أقرب وقت بدأ الناس يحلمون على المدى الطويل الرحلات الفضائية. وخلق الجاذبية الاصطناعية في الفضاء يجعل من الممكن تجنب الكثير من المشاكل الناجمة عن طول الوقت في حالة انعدام الوزن. رواد الفضاء تنمو ضعف العضلات، والعظام تصبح أقل قوة. السفر في هذه الظروف أشهر، يمكنك الحصول على بعض ضمور العضلات.

وهكذا، اليوم خلق الجاذبية الاصطناعية - وهي مهمة في غاية الأهمية، استكشاف الفضاء دون هذا العمل الفذ مستحيل.

عتاد

حتى أولئك الذين يعرفون فقط على مستوى المناهج والفيزياء، وفهم أن الجاذبية - واحدة من القوانين الأساسية في عالمنا: كل الجسم يتفاعل مع بعضها البعض، تعاني من تجاذب / التنافر. أكبر الجسم، وزيادة قوتها الجذب.

ارض للواقعنا - كائن ضخم جدا. هذا هو السبب في كل هيئة واحدة حوله جذب.

بالنسبة لنا هذا يعني تسارع الجاذبية، والتي تقاس عادة في غرام، أي ما يعادل 9.8 متر في الثانية مربع. وهذا يعني أنه إذا بالأقدام لم يكن لدينا دعم، لكنا قد انخفضت بمعدل زيادة كل ثانية إلى 9.8 متر.

وهكذا، فقط عن طريق الجاذبية، ونحن قادرون على الوقوف، تسقط، يأكل ويشرب بشكل طبيعي، لفهم أين الجزء العلوي، حيث القاع. إذا كانت جاذبية سوف تختفي - سنكون في انعدام الجاذبية.

ولا سيما على دراية هذه الظاهرة رواد الفضاء تجد نفسها في الفضاء في حالة عائمة - السقوط الحر.

من الناحية النظرية، يعرف العلماء كيفية إنشاء الجاذبية الاصطناعية. هناك العديد من التقنيات.

كتلة كبيرة

الخيار الأكثر منطقية - لجعل المركبة الفضائية كبيرة بحيث أنها نشأت الجاذبية الاصطناعية. على متن السفينة، يمكنك أن تشعر بالراحة، لأنه لا يوجد توجه في الفضاء سوف تضيع.

للأسف، هذا الأسلوب ليس واقعيا في التطور الحالي للتكنولوجيا. لبناء مثل هذا المرفق يتطلب موارد كثيرة جدا. وبالإضافة إلى ذلك، كمية لا تصدق من الطاقة اللازمة لاستردادها.

تسارع

ويبدو أنه إذا كنت تريد أن تصل ز، أي ما يعادل الأرض، نحن بحاجة فقط لإعطاء السفينة (platformoobraznuyu) شكل مسطح وسهولة الحصول عليها للانتقال عمودي على الطائرة مع تسارع المطلوب. وبهذه الطريقة، يتم الحصول على الجاذبية الاصطناعية، و- مثالية.

ومع ذلك، فإن الواقع هو أكثر تعقيدا بكثير.

أولا وقبل كل شيء يجدر النظر في مسألة الوقود. إلى محطة يتسارع باستمرار، يجب أن يكون انقطاع التيار الكهربائي. حتى إذا ظهر محرك فجأة، لا تتخلص من هذه المسألة، لا يزال قانون الحفاظ على الطاقة في القوة.

والمشكلة الثانية هي فكرة تسارع مستمر. وفقا لمعرفتنا وقوانين الفيزياء، لا يمكن أن يسرع إلى أجل غير مسمى.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذا النقل غير مناسب لمهمة البحث، لأنه يجب أن يكون دائما تسارع - أن يطير. وقال انه لا يمكن أن تتوقف لاستكشاف هذا الكوكب، هو يطير حتى ببطء من حوله لا يمكن - من الضروري للتعجيل.

وبالتالي، يصبح من الواضح أن هذه الجاذبية الاصطناعية ليست متوفرة لدينا حتى الان.

دائري

الجميع يعرف كيف يؤثر على دوران دائري الجسم. ولذلك، فإن جهاز الثقل الصناعي وفقا لهذا المبدأ يبدو أن الأكثر واقعية.

كل ما في قطر دائري، فإنه يميل إلى الانخفاض للخروج منه بمعدل يساوي تقريبا لسرعة دوران. وتبين أن في الجسم قوة موجهة على طول نصف قطرها كائن الدورية. وهذا مشابه جدا للجاذبية.

لذلك، فإنه يأخذ سفينة، وجود شكل اسطواني. في هذه الحالة، يجب أن تدور حول محورها. وبالمناسبة، ويتجلى خطورة الاصطناعية على سفينة الفضاء، مصممة وفقا لهذا المبدأ في كثير من الأحيان بما فيه الكفاية في أفلام الخيال العلمي.

السفينة على شكل برميل، يدور حول المحور الطولي، وقوة الطرد المركزي، والاتجاه الذي يتوافق مع دائرة نصف قطرها من وجوه. لحساب التسارع الناتج هو مطلوب لتقسيم القوة على الأرض.

معرفة الناس الفيزياء تجد هذه ليست صعبة: أ = ω²R.

في هذه الصيغة، والنتيجة الحسابية - التسارع، أول متغير - عقدة السرعة (قياس بالراديان في الثانية الواحدة)، والثانية - في دائرة نصف قطرها.

ووفقا لهذا، لأننا معتادون على ز، يجب الجمع بشكل صحيح السرعة الزاوية ونصف قطرها من النقل الفضائي.

يضيء هذه المشكلة في أفلام مثل "Intersol" "بابل 5"، "2001: أوديسا الفضاء" وما شابه ذلك. في كل هذه الحالات، والجاذبية الاصطناعية أقرب إلى تسارع الجاذبية الأرضية.

مهما كانت جيدة الفكرة، فمن الصعب جدا تنفيذها.

طريقة مشكلة "دائري"

وسلط الضوء على المشكلة الأكثر وضوحا في "أوديسا الفضاء". نصف قطر "حاملة الفضاء" حوالي 8 أمتار. من أجل الحصول على التسارع في 9.8، ينبغي للدوران تتم بمعدل نحو 10.5 في كل دقيقة من دوران.

عندما تعبر عن هذه القيم "تأثير كوريوليس"، وهو أن على مسافات مختلفة من تأثير الكلمة من قوة مختلفة. ان ذلك يعتمد على السرعة الزاوية.

وتبين أن يتم إنشاء الجاذبية الاصطناعية في الفضاء، ولكن دوران سريع جدا من الجسم يؤدي إلى مشاكل مع الأذن الداخلية. وهذا، بدوره، يؤدي إلى اختلال التوازن، ومشاكل في الجهاز الدهليزي وغيرها - مماثلة - التحديات.

ظهور هذا الحاجز يشير إلى أن هذا النموذج هو مؤسف للغاية.

يمكنك محاولة للذهاب في الاتجاه المعاكس، كما فعلنا في رواية "عالم الدائري". هنا كانت السفينة في شكل حلقة نصف قطرها التقريبي لنصف قطر مدار دينا (حوالي 150 مليون كيلومتر). في هذا الحجم، وسرعة دوران كافية لتجاهل تأثير كوريوليس.

يمكننا أن نفترض أن يتم حل المشكلة، ولكنه ليس كذلك. حقيقة أن المبيعات الإجمالية للهيكل حول محورها يأخذ 9 أيام. وهذا يشير إلى أن الحمل مرتفع جدا. من أجل تصميم لحقت بهم، فإنه يتطلب مادة قوية جدا، والتي ليست متاحة حاليا. وعلاوة على ذلك، فإن المشكلة هي كمية عملية المادية وبناء مباشرة.

في ألعاب مواضيع مماثلة، كما هو الحال في فيلم "بابل 5"، وحل هذه المشاكل بطريقة أو بأخرى: فهو ما يكفي من سرعة دوران، وتأثير كوريوليس ليست كبيرة، ممكن نظريا لخلق مثل هذه السفن.

ولكن، حتى هذه العوالم لديها عيب. اسمه - الزخم.

السفينة، التي تدور حول محورها، وتحولت إلى جيروسكوب ضخمة. كما تعلمون، وجعل الدوران خارج المحور من الصعب للغاية بسبب الزخم الزاوي. ومن المهم أن كمية لا يترك النظام. وهذا يعني أن تحديد اتجاه الكائن سيكون من الصعب للغاية. ومع ذلك، لا يمكن حل هذه المشكلة.

معالجة

الجاذبية الاصطناعية في محطة الفضاء تصبح متوفرة عندما تأتي المساعدات "أونيل اسطوانة." لإنشاء هذا البناء يتطلب السفن أسطواني متطابقة التي تربط على طول المحور. أنها يجب أن تكون استدارة في اتجاهات مختلفة. ونتيجة لهذا التجمع هو الزخم الزاوي الصفر، لذلك لا ينبغي أن تكون هناك مشاكل مع إعطاء سفينة التوجيه اللازم.

إذا كان ذلك ممكنا، وجعل السفينة دائرة نصف قطرها حوالي 500 متر، ثم أنها ستعمل بالضبط كما يجب. في هذه الحالة، فإن الجاذبية الاصطناعية في الفضاء هو مريح جدا ومناسبة للرحلات الطويلة في السفن أو محطات البحوث.

المهندسين الفضاء

كيفية إنشاء الجاذبية الاصطناعية، فمن المعروف أن المبدعين من اللعبة. ومع ذلك، في هذا العالم الخيالي الجاذبية - أنها ليست منطقة جذب المتبادل بين الهيئات، ولكن قوة الخطية، وتهدف إلى تسريع العناصر في اتجاه معين. الجاذبية هنا ليست مطلقة، يتم تغييره عند إعادة توجيه المصدر.

يتم إنشاء الجاذبية الاصطناعية على متن المحطة الفضائية باستخدام مولد خاص. وشاركت في التناوب موحدة ومنطقة المولد. لذلك، في العالم الحقيقي، واشتعلت في السيارة التي مولد، هل سيكون لجذب الجسم. ومع ذلك، فإن بطل اللعبة تقع طويلة مثل العمل لا يترك محيط الجهاز.

حتى الآن، فإن الجاذبية الاصطناعية في الفضاء، وخلق مثل هذا الجهاز ليست متاحة للبشرية. ومع ذلك، وحتى للمطورين الشعر الأشيب لا تتوقف عن الحلم حول هذا الموضوع.

مولد كروية

هذا هو نسخة أكثر واقعية من المعدات. عند تثبيت اتجاه الجاذبية للمولد. هذا يجعل من الممكن لإنشاء المحطة، وخطورة والتي سوف يكون مساويا لالكواكب.

نبذ

تم العثور اليوم الجاذبية الاصطناعية على الأرض في مجموعة متنوعة من الأجهزة. لأنها تستند، في الغالب، على الجمود، منذ يشعر هذه القوة من قبلنا مماثلة لآثار الجاذبية - الجسم لا يميز بين ما هو سبب التسارع. وكمثال على ذلك: رجل ترتفع في المصعد، والشعور آثار القصور الذاتي. الفيزياء: ارتفاع المصعد يضيف إلى تسارع تسارع السقوط الحر من الكابينة. عند العودة إلى حركة قمرة القيادة قياس "كسب" الوزن يختفي، والعودة بالمعنى المعتاد.

وكان العلماء منذ فترة طويلة مهتمة في الجاذبية الاصطناعية. وغالبا ما تستخدم أجهزة الطرد المركزي لهذه الأغراض. هذا الأسلوب هو مناسبة ليس فقط لسفينة الفضاء، ولكن أيضا لالمحطات الأرضية، والتي تتطلب لدراسة تأثير الجاذبية على الجسم البشري.

استكشاف العالم، وتستخدم في ...

على الرغم من أن دراسة الجاذبية التي من الفضاء، فمن علوم الأرض جدا. حتى اليوم تم تطبيقها الإنجازات التي تحققت في هذا المجال، على سبيل المثال، في مجال الطب. معرفة ما إذا كان من الممكن لخلق الجاذبية الاصطناعية على كوكب الأرض، ويمكن استخدامه لعلاج مشاكل مع الحركة أو الجهاز العصبي. وعلاوة على ذلك، وشملت الدراسة من القوات في المقام الأول على الأرض. وهذا يسمح للرواد الفضاء لإجراء تجارب في حين تبقى في التركيز الأطباء. شيء آخر هو الجاذبية الاصطناعية في الفضاء، لا توجد الناس قادرين على مساعدة رواد الفضاء في حالة الطوارئ.

مع الأخذ في الاعتبار الوزن الكامل، فإنه من المستحيل أن تأخذ في الاعتبار قمر صناعي في مدار حول الأرض. هذه الكائنات، ولو إلى حد صغير، تؤثر الجاذبية. قوة الجاذبية، في مثل هذه الحالات، ودعا الجاذبية الصغرى. خطورة حقيقية يتم اختبار سوى آلة، وحلقت بسرعة ثابتة في الفضاء الخارجي. ومع ذلك، فإن جسم الإنسان لا يشعر الفرق.

تجربة انعدام الوزن يمكن أن تكون قفزة طال أمده (قبل المظلة ستفتح) أو خلال طائرة انخفاض مكافئ. وغالبا ما يتم وضع مثل هذه التجارب في الولايات المتحدة، ولكن على متن طائرة هذا الشعور يستمر 40 ثانية فقط - انها صغيرة جدا لتحقيق كامل.

في الاتحاد السوفياتي في عام 1973 لمعرفة ما إذا كان من الممكن لخلق الجاذبية الاصطناعية. وليس فقط إنشاؤه، ولكن أيضا تغيير في بعض الطريق. وهناك مثال صارخ من الاصطناعي الحد من خطورة - غمس الجاف، غمر. لتحقيق التأثير المطلوب المطلوبة لوضع فيلم كثيفة على سطح الماء. يتم وضع رجل على أعلى من ذلك. تحت وزن الجسم وغمر الجسم في الماء، ويبقى فقط على رأسه من أعلى. يوضح هذا النموذج غير معتمد مع خطورة منخفضة، والذي هو سمة من المحيط.

ليست هناك حاجة للذهاب إلى الفضاء لتشعر بآثار قوات العكس الوزن - المفرطة. أثناء الإقلاع والهبوط من المركبة الفضائية، الطرد المركزي الزائد لا يمكن أن يشعر فقط، ولكن أيضا لاستكشاف.

علاج الجاذبية

دراسات الفيزياء الجاذبية بما في ذلك آثار انعدام الوزن على جسم الإنسان وذلك في محاولة للحد من العواقب. ومع ذلك، فإن عددا كبيرا من انجازات هذا العلم هو قادرة على أن تكون مفيدة وسكان العاديين من هذا الكوكب.

توقعات كبيرة الأطباء يضفي على دراسة سلوك إنزيمات العضلات في اعتلال عضلي. وهو مرض خطير يؤدي إلى الموت المبكر.

عندما الأنشطة البدنية النشطة في دم الشخص السليم يتلقى كمية كبيرة من kreatinofosfokinazy الانزيم. والسبب في هذه الظاهرة ليست واضحة، فمن الممكن، يعمل الحمل على غشاء الخلية في مثل هذه الطريقة أنه "راشح". المرضى الذين يعانون من اعتلال عضلي الحصول على نفس التأثير دون الأحمال. وتشير الملاحظات لرواد الفضاء أن في صفر تسليم خطورة أنزيم نشط في الدم بدرجة كبيرة. وتشير هذه النتيجة إلى أن استخدام الغمر سوف يقلل من التأثير السلبي للعوامل التي تؤدي إلى اعتلال عضلي. أجريت حاليا تجارب على الحيوانات.

علاج بعض الأمراض أجرى اليوم باستخدام تم الحصول عليها في دراسة البيانات الجاذبية، بما في ذلك مصطنعة. على سبيل المثال، غير المعالجة الشلل الدماغي والسكتة الدماغية، والدعاوى باركنسون من خلال تطبيق الحمل. أوشك على الانتهاء من دراسة الآثار الإيجابية للدعم - حذاء الهوائية.

يطير على سطح المريخ؟

التطورات الحديثة رواد الفضاء تعطي الأمل لواقع المشروع. لديها الخبرة في شخص الدعم الطبي مع بقاء فترة طويلة بعيدا عن الأرض. جلبت العديد من الفوائد والبعثات البحثية إلى القمر، وقوة الجاذبية التي هي 6 مرات أصغر من عاداتنا وتقاليدنا. الآن وقد وضعت رواد الفضاء والعلماء أنفسهم هدفا جديدا - الى المريخ.

قبل أن تستيقظ في، يجب أن تكون على علم بجميع حصول على تذكرة إلى الكوكب الأحمر، أنه يتوقع أن الجسم في المرحلة الأولى من العمل - على الطريق. في المتوسط، فإن الطريق إلى كوكب الصحراء تأخذ نصف السنة - حوالي 500 يوما. الاعتماد على الطريق لا تملك إلا قوة خاصة بهم، وليس علينا سوى الانتظار للحصول على المساعدة من أي مكان.

سيقوض قوات يكون العديد من العوامل: الإجهاد، والإشعاع، وعدم وجود مجال مغناطيسي. الاختبار الأكثر أهمية بالنسبة للكائن - تغيير الجاذبية. السفر الناس "تعرف" مع مستويات متعددة من الجاذبية. في المقام الأول هذا الحمل الزائد من اقلاعها. ثم - الوزن أثناء الرحلة. بعد ذلك -. Hypogravity في المقصد، وهذا هو، الجاذبية على سطح المريخ لا يقل عن 40٪ من الأرض ..

كيفية التعامل مع الآثار السلبية لانعدام الوزن في رحلة طويلة؟ ومن المؤمل أن التطور في مجال الجاذبية الاصطناعية سوف تساعد على معالجة هذه المسألة في المستقبل القريب. تجارب على الفئران، والسفر من قبل "كوزموس 936" تبين أن هذه الطريقة لا تحل جميع المشاكل.

وقد أظهرت OS التجربة أنه أكثر فائدة للكائن قادر على جلب استخدام أجهزة المحاكاة، وقادرة على تحديد الحمولة المطلوبة لكل رائد فضاء الفردية.

في حين يعتقد أن المريخ يطير الباحثين ليس فقط، ولكن أيضا للسياح الذين يرغبون في إقامة مستعمرة على سطح الكوكب الأحمر. بالنسبة لهم، على الأقل في البداية، والشعور بأنهم في حالة انعدام الوزن تفوق أسباب الأطباء حول مخاطر البقاء لفترات طويلة في هذه الظروف. ومع ذلك، بعد أسابيع قليلة وتحتاج إلى مساعدة لهم لماذا من المهم جدا أن تكون قادرة على ايجاد وسيلة لبناء على الجاذبية الاصطناعية سفينة الفضاء.

النتائج

ما هي النتائج التي يمكن أن يتم عن خلق الجاذبية الاصطناعية في الفضاء؟

بين كل الخيارات تعتبر حاليا تصميم الدورية تبدو أكثر واقعية. ومع ذلك، في ظل الفهم الحالي للقوانين الفيزيائية فإنه من المستحيل، لأن السفينة - وهذا ليس اسطوانة جوفاء. داخله هناك تداخل تعوق تنفيذ الأفكار.

وبالإضافة إلى ذلك، السفينة يجب أن يكون في دائرة نصف قطرها واسع بما فيه الكفاية بحيث تأثير كوريوليس هو ليس له تأثير كبير.

لإدارة شيء من هذا القبيل، فإنه يأخذ اسطوانة أونيل المذكورة أعلاه، والتي سوف تجعل من الممكن للسيطرة على السفينة. في هذه الحالة، تزيد من فرص لاستخدام مثل هذا الهيكل للبعثات الكواكب ضمان الفريق مستوى مريح من الجاذبية.

قبل البشر سوف تكون قادرة على ترجمة أحلامهم إلى واقع ملموس، نود أن نرى في أعمال الخيال قليلا أكثر واقعية وأكثر معرفة قوانين الفيزياء.