Artificial þyngdarafl og leiðir til að búa til það

Jafnvel fólk ekki áhuga á geimnum, séð bíómynd um ferðalög rúm eða lesa um slíka hluti í bókum. Næstum allt þetta fólk fara að verkum skipsins, eðlilega svefn, hef ekki í vandræðum með að borða. Þetta þýðir að þessir - ímynduð - Skipið hefur tilbúna þyngdarafl. Flestir áhorfendur skynjar það sem eitthvað alveg náttúrulegt, og í raun er þetta ekki satt.

gervi þyngdarafl

Svo við köllum breytingu (í hvora áttina sem er) þekki okkur þyngdarafl með því að beita mismunandi aðferðum. Og þetta er gert, ekki aðeins í skáldverka, en í mjög raunverulegum jarðneskum aðstæðum, oftast fyrir tilraunir.

Fræðilega, the sköpun af tilbúnu þyngdarafl lítur ekki það erfitt. Til dæmis, getur þú aftur að búa það með tregðu, nánar tiltekið, miðflótta afl. Þörfin fyrir þessa orku ekki koma í gær - og það gerðist um leið og fólk fór að dreyma um langtíma rúm flug. Sköpun gervi þyngdarafl í geimnum mun gera það mögulegt að koma í veg fyrir mörg af þeim vandamálum sem stafa af lengd tíma í weightlessness. Geimfararnir vaxa veikburða vöðva, verða bein minna sterk. Ferðast í þessum aðstæðum mánuði, er hægt að fá smá vöðva rýrnun.

Svona, í dag stofnun gervi þyngdarafl - verkefni höfuðmáli, könnun rúm án þessa feat er ómögulegt.

materiel

Jafnvel þeir sem vita aðeins eðlisfræði námskrá stigi, skilja að alvarleika - ein af grundvallar lögum heimi: öllum líkamanum samskipti við annað, upplifa gagnkvæma aðdráttarafl / fráhrindingin. Stærri líkami, því meiri kraftur hennar aðdráttarafl.

Lóðir til veruleika okkar - mjög miklum hlut. Það er ástæðan fyrir hvert einasta líkami kringum það dregist.

Fyrir okkur þýðir þetta á þyngdarhröðun, sem er venjulega mæld í g, jafnt 9,8 metra á torginu sekúndu. Þetta þýðir að ef troðin við vildum ekki hafa stuðning, við hefðum fallið á hraða vaxandi í hvert annað til 9,8 metra.

Svona, bara af þyngdarafl, við erum fær um að standa, falla, borða og drekka venjulega, að skilja þar efst, þar sem botn. Ef aðdráttarafl hverfa - við munum vera í þyngdarleysi.

Sérstaklega þekki þetta fyrirbæri geimfara finna sig í rými í stöðu fljótandi - frjálsu falli.

Fræðilega, vísindamenn vita hvernig á að búa til gervi þyngdarafl. Það eru nokkrar aðferðir.

The stór massi

The rökrétt valkostur - til að gera geimfarið svo stór að það stóð gervi þyngdarafl. Á skipinu, getur þú fundið þægilegt, því að enginn stefnumörkun í rúm glatast.

Því miður, þessi aðferð er ekki raunhæft í núverandi þróun tækni. Til að byggja slíka aðstöðu krefst of margar auðlindir. Að auki, ótrúlegt magn af orku sem þarf til bata hennar.

hröðun

Það virðist að ef þú vilt ná g, jafnt jörð, við þurfum bara að gefa skipinu íbúð (platformoobraznuyu) form og fá það til að hreyfa hornrétt á planið við viðkomandi hröðun. Á þennan hátt, gervi þyngdarafl fæst, og - hugsjón.

Hins vegar er veruleikinn er miklu flóknara.

Fyrst og fremst er það þess virði að íhuga eldsneyti málið. Að stöðin er stöðugt vaxandi, verður þú að hafa samfelldan aflgjafa. Jafnvel þótt vélin virðist skyndilega, ekki fleygja málinu, lögmál varðveislu orku er enn í gildi.

Annað vandamál er að hugmyndin um stöðuga hröðun. Í samræmi við þekkingu okkar og lögum eðlisfræði, getur þú ekki flýta endalaust.

Þar að auki, þetta flutninga er ekki hentugur til rannsókna verkefni, þar sem það verður stöðugt að hraða - að fljúga. Hann getur ekki hætt að kanna plánetuna, hann fljúga jafnvel hægt um það getur ekki - það er nauðsynlegt til að flýta fyrir.

Þannig verður ljóst að þetta gervi þyngdaraflið er ekki enn í boði fyrir okkur.

Carousel

Allir vita hvernig hringekjunni snúningur áhrif á líkamann. Því gervi þyngdarafl tækið samkvæmt þessari meginreglu virðist vera sem mest raunhæf.

Allt sem er í hringekju þvermál, það hefur tilhneigingu til að falla út úr því á hraða bil jöfn snúningshraða. Það kemur í ljós að í líkamanum afl beint meðfram radíus snúningur hlut. Þetta er mjög svipað alvarleika.

Svo það tekur skip, hafa sívalur lögun. Í þessu tilviki, ætti það að snúa um ás. Tilviljun, gervi þyngdarafl á geimskip, hannað í samræmi við þessa reglu er sýnt nógu vísindaskáldskapur bíó oft.

Tunnu-laga skip, snúast í kringum lengdarás, sem miðflótta gildi, átt sem svarar til radíus hlut. Til að reikna út leiðir hröðun þarf að skipta afl á jörðu.

Vitandi eðlisfræði fólk finnur þetta ekki erfitt: a = ω²R.

Í þessari jöfnu er útreikningur niðurstaðan - hröðun, fyrstu breytistjörnuna - hraði hnút (mældur í radian á sekúndu), annað - radíus.

Samkvæmt þessu, því við erum að nota til að g, þú verður rétt að sameina hyrndur hraða og radíus rúm flutninga.

Þetta vandamál er lýst í slíkum kvikmyndum sem "Intersol" "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" og þess háttar. Í öllum þessum tilvikum, tilbúna þyngdarafl nær gravitational hröðun jarðar.

Sama hversu góð hugmynd, það er alveg erfitt að framkvæma.

aðferð við vandamál af "hringekjunni"

Augljósasta Vandamálið er lögð áhersla á "A Space Odyssey". Radíus "pláss flytjandi" er um 8 metrar. Til þess að fá hröðun í 9,8, snúningur skal fara fram á a hlutfall af um 10,5 hverja mínútu af veltu.

Þegar þessi gildi vart "Coriolis áhrif", sem er að á mismunandi vegalengdir frá gólfi áhrif mismunandi styrk. Það veltur á skörpum hraða.

Það kemur í ljós að gervi þyngdarafl í geimnum er búin, en of hröð snúningur líkamans mun leiða til vandamála með innra eyra. Þetta aftur á móti, veldur ójafnvægi, vandamál með vestibular kerfi og öðrum - svipuð - viðfangsefni.

The tilkoma af þessum hindrun gefur til kynna að þetta líkan er mjög óheppilegt.

Þú getur prófað að fara á bakhlið, eins og við gerðum í skáldsögunni "World-Ring". Hér er skipið í formi hrings sem radíus áætluð í radíus sporbraut okkar (um 150 milljón km). Á þessari stærð, hraða snúningi nægir að hunsa Coriolis áhrif.

Við getum gert ráð fyrir að vandamálið er leyst, en það er ekki svo. Sú staðreynd að heildarvelta á skipulagi um ás tekur 9 daga. Þetta bendir til þess að álag er of hár. Til þess að hönnun þeirra uppi, að það þarf mjög sterk efni, sem í dag eru ekki í boði. Jafnframt er vandamálið magn efnis og beint building.

Í leikjum af svipuðum greinum, eins og í myndinni "Babylon 5", þessi vandamál eru einhvern veginn leyst: það er nóg Snúningshraði er Coriolis áhrif er ekki marktækur, hypothetically hægt að búa til svona skip.

Hins vegar hafa jafnvel þessir heimar galli. nafn hans - skriðþunga.

Skipið, snúast um ás, er umbreytt í a gríðarstór gyroscope. Eins og þú veist, gera snúða á ásinn er mjög erfitt vegna þess að skörpum skriðþunga. Það er mikilvægt að sú upphæð er ekki eftir kerfinu. Þetta þýðir að setja stefnu á hlut verður mjög erfitt. Slík vandamál geta verið leyst.

takast

Artificial þyngdarafl á geimstöðin verður í boði þegar aðstoðin kemur "O'Neill Cylinder." Til að búa til þetta reisa þarf samskonar sívalur skip sem tengja meðfram ásnum. Þeir verða að vera snúið í mismunandi áttir. Niðurstaðan af þessum söfnuði er núll hyrndur skriðþunga, þannig að það ætti ekki að vera vandamál með að gefa skipinu nauðsynlegar átt.

Ef mögulegt er, gera skipinu radíus um 500 metra, þá mun það vinna nákvæmlega eins og það ætti að gera. Í þessu tilviki, tilbúna þyngdarafl í geimnum er alveg þægilegt og hentar fyrir langa flug í skipum eða rannsóknir stöðvar.

Space Engineers

Hvernig á að búa til gervi þyngdarafl, það er vitað að höfundum leiksins. Hins vegar í þessu fantasíu heimi þyngdarafl - það er ekki gagnkvæmt aðdráttarafl líkama, en línuleg afl, sem ætlað er að flýta atriði í tiltekna átt. The aðdráttarafl hér er ekki alger, það er breytt þegar Áframsendi uppspretta.

Artificial þyngdarafl á geimstöðin er búin með því að nota sérstaka rafall. Hún co-hverfifylgnitíma samræmda og rafal svæði. Svo, í hinum raunverulega heimi, lent í ökutækinu þar sem rafall, myndir þú vera dregist að líkamanum. Hins vegar hetja leiksins mun falla svo lengi sem aðgerðin er ekki eftir tækinu jaðar.

Hingað til, gervi þyngdarafl í geimnum, búin slík tæki er ekki í boði að mannkynið. Hins vegar, jafnvel gera gráa hár verktaki hætta að dreyma um það.

kúlulaga rafall

Þetta er raunsærri útgáfa af búnaði. Þegar setja af þyngdarafli stefnu á rafall. Þetta gerir það mögulegt að búa til stöð, alvarleika sem verður jafn plánetuáferðir.

skilvindu

Í dag gervi þyngdarafl á jörðinni er að finna í ýmsum tækjum. Þeir byggjast að mestu á tregðu, þar sem þetta afl er fannst okkur svipað þyngdaráhrif - líkaminn er ekki gerður greinarmunur á hvað er orsök hröðun. Sem dæmi: maður á uppleið í lyftu, tilfinning áhrif tregðu. Eðlisfræðingar: lyftu hækkun bætir við hröðun frjálsu falli hröðun stýrishúsi. Þegar þú ferð aftur á cockpit mæld hreyfingarinnar "fá" þyngd hverfur, aftur venjulegum skilningi.

Vísindamenn hafa lengi haft áhuga á gervi þyngdarafl. The skilvinda er oftast notuð í þessum tilgangi. Þessi aðferð hentar ekki aðeins fyrir geimfar, en einnig fyrir jarðstöðva, sem krefjast til að rannsaka áhrif þyngdaraflsins á mannslíkamann.

Kanna heiminn, sem notuð eru í ...

Þótt rannsókn á gravitation byrjaði frá geimnum, það er mjög jarðvísindi. Jafnvel í dag afrek á þessu sviði hefur verið beitt, til dæmis í læknisfræði. Að vita hvort það er hægt að búa til gervi þyngdarafl á jörðinni er hægt að nota það til að meðhöndla vandamál með flutninga eða í taugakerfi. Þar að auki, rannsókn á herafla þátt í fyrsta sæti á jörðinni. Þetta gerir geimfararnir að stunda tilraunir en eftir í fókus lækna. Annar hlutur er tilbúinn þyngdarafl í geimnum, það eru engar fólk fær til að hjálpa geimfararnir í neyðartilvikum.

Hafðu í huga að ljúka weightlessness, það er ómögulegt að taka tillit gervihnött í Earth sporbraut. Þessir hlutir, að vísu í litlum mæli, hafa áhrif á þyngdarafl. Gildi þyngdarafl, í slíkum tilvikum, sem heitir microgravity. Real þyngdarafl eru aðeins prófað vélina, fljúga á jöfnum hraða í geimnum. Hins vegar mannslíkaminn er ekki finna muninn.

Upplifa weightlessness getur verið langvinn stökk (áður en tjaldhiminn mun opna) eða á fleygboga lækkun flugvélum. Slíkar tilraunir eru oft sett í Bandaríkjunum, en í flugvél sem tilfinning varir aðeins 40 sekúndur - það er of lítið fyrir fulla rannsókn.

Í Sovétríkjunum árið 1973 til að vita hvort það er hægt að búa til gervi þyngdarafl. Og ekki bara búið það, en einnig á einhvern hátt breytt. A sláandi dæmi um gervi draga af þyngdarafl - þurr skaftausa, immersion. Til að ná fram æskilegum áhrifum sem þarf til að setja þétt filmu á yfirborði vatnsins. Man er sett ofan á það. Undir þyngd líkamans líkaminn er sökkt í vatn, aðeins höfuð enn efst. Þetta líkan er sýnt fram á ekki studd með litla þyngdar sem eru einkennandi fyrir þennan sjávar.

Það er engin þörf á að fara út í geiminn til að finna fyrir áhrifum þyngdarleysið móti öfl - hypergravity. Á flugtak og lendingu á geimfar, skilvinda ofhleðsla getur ekki aðeins finnst, heldur einnig til að kanna.

Meðferð við þyngdarafl

Gravitational rannsóknir eðlisfræði þ.mt áhrif weightlessness á mannslíkamann í viðleitni til að draga úr afleiðingum. Hins vegar er stór fjöldi af árangri þessarar vísinda er fær um að vera gagnlegt og venjulegt íbúar á jörðinni.

Great Expectations læknar veita á rannsókn á hegðun vöðva ensíma í vöðvakvilla. Það er alvarlegur sjúkdómur sem leiðir til snemma dauða.

Þegar virkir hreyfingu í blóði heilbrigðs einstaklings fær mikið magn af ensíminu kreatinofosfokinazy. Ástæðan fyrir þessu fyrirbæri er ekki ljóst, það er hægt að hlaða virkar á frumuhimnu á þann hátt að það "Leaky". Sjúklingar með vöðvakvilla fá sömu áhrif án byrðar. Athuganir fyrir geimfara og sýna að á núll þyngdarafl afhendingu virka ensímið í blóði er talsvert minni. Þessi niðurstaða bendir til þess að notkun immersion mun draga úr neikvæðum áhrifum af þáttum sem leiða til vöðvakvilla. Eins gerðar tilraunir á dýrum.

Meðferð fyrir tiltekna sjúkdóma í gegnum netið þar sem notaður var við fást á rannsókn á gögnum þyngdaraflsins, þar með talið tilbúnu. Til dæmis, ómeðhöndlað heilalömun, heilablóðfall, hentar Parkinsons gegnum beitingu álags. Nánast lokið rannsókn á jákvæðum áhrifum stuðning - pneumatic skónum.

Fljúga á Mars?

Nýlegar framfarir geimfarar gefa von raunveruleika verkefnisins. Það hefur reynslu í læknisfræði stuðningi mann með langa dvöl í burtu frá jörðinni. Fært marga kosti og rannsóknir verkefni til tunglsins, þyngdarkraftinum sem er 6 sinnum minni en okkar eigin. Nú geimfarar og vísindamenn hafa sett sér ný markmið - til Mars.

Áður en þú vaknar, þá ættir þú að vera meðvitaðir um allt fyrir miða á Red Planet, hann gerir ráð líkamann á fyrsta stigi vinnu - á veginum. Að meðaltali, vegurinn til eyðimörkinni reikistjarna munu taka helmingi ársins - um 500 daga. Treysta á veginum hafa einungis eigin vald sitt, bara bíða eftir hjálp frá hvar sem er.

Grafa undan sveitir verða margir þættir: streita, geislun, skortur á segulsviði. Mikilvægasta próf fyrir lífveru - breyta þyngdarafl. Ferðast fólk "kynnast" með mörgum stigum þyngdarafl. Fyrst og fremst þetta of mikið flugtak. Þá - þyngdarleysið á flugi. Síðan -. Hypogravity á áfangastað, það er, að þyngdarafl á Mars minnsta kosti 40% af jörðinni ..

Hvernig á að takast á við neikvæðum áhrifum weightlessness í langt flug? Vonast er til þess að þróun á sviði gervi þyngdarafl mun hjálpa til við að taka á þessu máli í náinni framtíð. Tilraunir á rottum, ferðast með "Cosmos-936" sýna að þessi aðferð virkar ekki leysa öll vandamál.

OS Reynslan hefur sýnt að það er miklu meira gagni fyrir lífveran er fær um að koma í notkun herma, fær að ákvarða þarf álag fyrir hvern geimfari.

Þó er talið að Mars fljúga ekki aðeins vísindamenn, heldur einnig til að ferðamenn sem vilja koma á nýlendu á Red Planet. Fyrir þá, að minnsta kosti í fyrsta skipti, tilfinningin af að vera í weightlessness meiri en ástæður læknum um hættur af langvarandi dvöl í þessum aðstæðum. Hins vegar, eftir nokkrar vikur og þurfa hjálp við þá hvers vegna það er svo mikilvægt að vera fær um að finna leið til að byggja á geimskip gervi þyngdarafl.

Niðurstöður

Hvaða ályktanir er hægt að gera um sköpun gervi þyngdarafl í geimnum?

Meðal allra taldir valkostum nú snúast hönnun lítur raunsærri. Hins vegar samkvæmt núverandi skilningi líkamlega lögum það er ómögulegt, vegna þess að skipið - þetta er ekki holur strokka. Inni það að það skarast hindra framkvæmd hugmyndum.

Í samlagning, the skipið radíus skal vera nægilega stór svo að Coriolis áhrifin eru engin marktæk áhrif.

Til að stjórna eitthvað svoleiðis, það tekur hylkið O'Neill nefndi hér að ofan, sem mun gera það mögulegt að stjórna skipinu. Í þessu tilviki, líkurnar aukast um notkun slíks uppbyggingu fyrir interplanetary verkefnum sem tryggja liðinu þægilegt stig af þyngdarafl.

Áður menn verða að vera fær um að þýða drauma sína að veruleika, viljum við sjá í skáldverka svolítið raunsærri og meiri þekkingu á lögum eðlisfræði.