Czy stałe przyspieszenie można wykorzystać do wytworzenia sztucznej grawitacji w kosmosie?

Tracy Caldwell Dyson ISS NASA

Co tydzień czytelnicy naszego kosmicznego biuletynu The Airlock przesyłają swoje pytania, na które odpowiada reporter kosmiczny Neel V. Patel. W tym tygodniu: jak wytworzyć sztuczną grawitację podobną do Ziemi poprzez przyspieszenie w kosmosie.

Twój artykuł sprzed kilku tygodni o tym, jak grawitacja zawsze działa po prostu w filmach science fiction, sprawił, że zacząłem się zastanawiać: pamiętasz tego biednego faceta z lat 50., który jeździł na saniach rakietowych, żeby zobaczyć, ile g może wytrzymać człowiek? Film z tych testów pokazał, jak jego twarz była ściśnięta i wykrzywiona, gdy przyjmował coraz większe obciążenia. Było oczywiste, że ludzie nie mogą natychmiast przejść od zera do relatywistycznych prędkości, nie stając się bio-pastą. Zakładając więc, że osoba – po osiągnięciu orbity – chciała wygodnie przyspieszyć z prędkością 1 g do prędkości światła, ile czasu to zajmie?

W międzyczasie, czy mogliby cieszyć się normalną egzystencją podobną do grawitacji podczas podróży, z tylną ścianą statku kosmicznego jako podłogą? Może wtedy podróżnicy kosmiczni mogliby zjeść miskę płatków śniadaniowych zgodnie z zamierzeniami natury. — Clayton

Dla tych, którzy nie są zaznajomieni, Clayton odnosi się do Eli Beeding Jr., kapitana Sił Powietrznych, który w 1958 r. jeździł do tyłu na rakietowym sankach w ramach programu wojskowego, aby dowiedzieć się więcej o wpływie sił grawitacyjnych na organizm . Akcelerometr na jego klatce piersiowej osiągnął 82,6 g, gdy sanie przyspieszyły do ​​około 34 mil na godzinę w 0,1 sekundy. Beeding stracił przytomność, ale na szczęście nie doznał niczego więcej niż kilka siniaków na plecach.

Siły G mogą siać spustoszenie w ludzkim ciele. (Serial telewizyjny Przestrzeń ilustruje całkiem dobrze jak torturujący może być ten proces .) Kiedy siły g są doświadczane pionowo, od stóp do głów (jak doświadczyliby ich astronauci w drodze do kosmosu), krew przemieszcza się z głowy w kierunku kończyn, powodując utratę wzroku, a nawet przytomności. Sama siła fizyczna wywiera ogromny nacisk na skórę, mięśnie i kości i może być niszczycielska przez dłuższy czas.

Fizyczne odczuwanie sił g działających na twoje ciało nie jest efektem prędkości, ale przyspieszenia. Kiedy jedziesz samochodem lub lecisz komercyjnymi liniami lotniczymi, siła grawitacji oddziałuje na twoje ciało tylko wtedy, gdy pojazd przyspiesza. Gdy osiągniesz stałą prędkość przelotową, wszystko zacznie być normalne.

Jeśli przyspieszasz wystarczająco szybko, aby wytworzyć stały 1 g, to na pewno będziesz w stanie wytworzyć sztuczną, podobną do Ziemi grawitację. Z układu odniesienia Ziemi, jeśli przyspieszasz ze stałą prędkością 1 g, osiągniesz prędkość bliską prędkości światła za około rok , pokonując odległość około 0,5 roku świetlnego. (Pamiętaj, jeśli jesteś pasażerem statku kosmicznego, czas upłynie inaczej, jak omówiono w a poprzedni numer The Airlock .) Rozpędzając się do prędkości zbliżonej do światła, teoretycznie będziesz w stanie zjeść śniadanie mistrzów tak, jak na Ziemi.

Z drugiej strony musisz być przygotowany na prawidłowe zwalnianie, gdy zbliżasz się do celu. Może to potrwać miesiące, a nawet lata — zależy to w pewnym stopniu od tego, co tolerują podróżni wewnątrz statku kosmicznego. Jeśli ponownie próbujesz naśladować środowisko 1 g, to w zasadzie musisz zaplanować roczne spowolnienie w drodze do miejsca docelowego.

A prawda jest taka, że ​​jeśli jesteś w stanie przyspieszyć wystarczająco szybko, aby osiągnąć prędkość zbliżoną do światła w ciągu około roku, to rozsądnie jest sądzić, że prawdopodobnie mógłbyś szybciej osiągnąć tę prędkość, akceptując jeszcze większe przeciążenia. To kusząca perspektywa, ale znowu – ludzie nie są tak naprawdę stworzeni, by sobie z tym wszystkim poradzić. Bruce Thompson z NASA Quest kiedyś powiedział Gizmodo : Wyobraź sobie podróż na Marsa, przyspieszając do samego końca przy 3 grawitacjach. Przez cały czas ważyłbyś trzy razy więcej niż normalna waga i ledwo mógłbyś się poruszać [...] Tkanki pękają, naczynia włosowate pękają, a serce musi wielokrotnie wykonywać swoją właściwą pracę. Nie można było liczyć na to, że po przyjeździe będziesz w dobrej formie. Na pewno nie tak, jak zamierzała natura.

ukryć