B.V. Rauschenbach, de strijdmakker van Korolev, vertelde hoe hij op het idee kwam om kunstmatige zwaartekracht te creëren op een ruimteschip: aan het einde van de winter van 1963 maakte de hoofdontwerper, die het pad van sneeuw vrijmaakte vlakbij zijn huis aan de Ostankinskaya-straat, had een openbaring, zou je kunnen zeggen. Zonder op maandag te wachten, belde hij Rauschenbach, die in de buurt woonde, en al snel begonnen ze samen de weg vrij te maken naar de ruimte voor lange vluchten.
Het idee bleek, zoals vaak gebeurt, eenvoudig; het moet eenvoudig zijn, anders lukt het in de praktijk misschien niet.

Om het plaatje compleet te maken. Maart 1966, Amerikanen op Gemini 11:

Om 11:29 uur maakte Gemini 11 los van Agena. Nu begint het plezier: hoe zullen twee objecten die met elkaar verbonden zijn door een kabel zich gedragen? In eerste instantie probeerde Conrad de link in zwaartekrachtstabilisatie te introduceren - zodat de raket beneden zou hangen, het schip erboven en de kabel strak zou staan.
Het was echter niet mogelijk om 30 meter verder te gaan zonder sterke trillingen te veroorzaken. Om 11:55 gingen we verder met het tweede deel van het experiment: “kunstmatige zwaartekracht”. Conrad bracht het ligament in rotatie; Aanvankelijk strekte de kabel zich langs een gebogen lijn uit, maar na 20 minuten werd hij recht en werd de rotatie helemaal correct. Conrad verhoogde zijn snelheid tot 38 °/min en na het eten tot 55 °/min, waardoor een zwaarte van 0,00078 g ontstond. Je kon het niet ‘aanraken’ voelen, maar de dingen zakten langzaam naar de bodem van de capsule. Om 14:42, na drie uur rotatie, werd de pin eraf geschoten en liep Gemini weg van de raket.

Je bent misschien niet geïnteresseerd in de ruimte, maar je hebt er waarschijnlijk wel over gelezen in boeken, gezien in films en games. In de meeste werken is de zwaartekracht in de regel aanwezig - we letten er niet op en beschouwen het als vanzelfsprekend. Maar dat is niet waar.

Grote exemplaren trekken sterker aan, kleinere zwakker.

Materieel

De aarde is zo'n enorm object. Daarom worden mensen, dieren, gebouwen, bomen, grassprieten, een smartphone of een computer - alles aangetrokken tot de aarde. Wij zijn dit gewend en denken nooit aan zoiets kleins.

Het belangrijkste effect van de zwaartekracht van de aarde op ons is de versnelling als gevolg van de zwaartekracht, ook wel bekend als g. Dit komt overeen met 9,8 m/s². Elk lichaam dat geen ondersteuning heeft, zal in gelijke mate versnellen naar het midden van de aarde, waarbij elke seconde een snelheid van 9,8 meter wordt verkregen.

Dankzij dit effect staan ​​we rechtop, maken we onderscheid tussen ‘omhoog’ en ‘omlaag’, laten we dingen vallen, enzovoort. Haal de zwaartekracht van de aarde weg en alle gebruikelijke acties zullen op hun kop worden gezet.

Dit is vooral bekend bij astronauten die een aanzienlijk deel van hun leven in het ISS doorbrengen. Ze leren opnieuw drinken, lopen en omgaan met basisbehoeften.

Hier zijn enkele voorbeelden.

Tegelijkertijd bestaat in de genoemde films, tv-series, games en andere sciencefiction de zwaartekracht op ruimteschepen ‘gewoon’. De makers leggen niet eens uit waar het vandaan komt – en als ze dat wel doen, is het niet overtuigend. Een soort "zwaartekrachtgeneratoren", waarvan het werkingsprincipe onbekend is. Dit verschilt niet van "het is gewoon zo" - het is in dit geval beter om het helemaal niet uit te leggen. Het is eerlijker.

Theoretische modellen van kunstmatige zwaartekracht

Er zijn verschillende manieren om kunstmatige zwaartekracht te creëren.

Veel massa

De eerste (en meest "juiste") optie is om het schip te vergroten, het erg massief te maken. Dan zal zwaartekrachtinteractie voor het gewenste effect zorgen.

Maar de onwerkelijkheid van deze methode is duidelijk: zo'n schip vereist veel materie. En er moet iets gedaan worden aan de uniforme verdeling van het zwaartekrachtveld.

Constante versnelling

Omdat we een constante zwaartekrachtversnelling van 9,8 m/s² moeten bereiken, waarom zouden we het ruimtevaartuig dan niet in de vorm van een platform maken dat loodrecht op zijn vlak versnelt met dezelfde g?

Op deze manier wordt het gewenste effect bereikt, maar er zijn verschillende problemen.

Ten eerste moet je ergens brandstof vandaan halen om een ​​constante acceleratie te garanderen. En zelfs als iemand plotseling met een motor komt die geen uitstoot van materie vereist, zal de wet van behoud van energie nergens verdwijnen.

Ten tweede ligt het probleem in de aard van constante versnelling. Onze natuurwetten zeggen: je kunt niet eeuwig accelereren. De relativiteitstheorie zegt het tegenovergestelde.

Zelfs als het schip periodiek van richting verandert, moet het, om voor kunstmatige zwaartekracht te zorgen, voortdurend ergens heen vliegen. Niet hangen in de buurt van planeten. Als het schip stopt, verdwijnt de zwaartekracht.

Deze optie past dus ook niet bij ons.

Carrousel carrousel

En hier begint het plezier. Iedereen weet hoe de carrousel werkt - en welke effecten iemand daarin ervaart.

Alles wat erop zit, heeft de neiging eruit te springen in verhouding tot de rotatiesnelheid. Vanaf de zijkant van de carrousel blijkt dat alles wordt beïnvloed door een kracht die langs de straal is gericht. Een behoorlijk "zwaartekracht" ding.

Dus we hebben nodig een tonvormig schip dat om zijn lengteas zal draaien. Dergelijke opties zijn vrij gebruikelijk in sciencefiction.

Bij het roteren rond een as wordt een middelpuntvliedende kracht gegenereerd, gericht langs de straal. Door de kracht te delen door de massa, krijgen we de gewenste versnelling.

Dit alles wordt berekend met behulp van een eenvoudige formule:

A=ω²R,

waarbij a de versnelling is, R de rotatiestraal is en ω de hoeksnelheid is, gemeten in radialen per seconde (een radiaal is ongeveer 57,3 graden).

Wat hebben we nodig voor een normaal leven op een denkbeeldige ruimtekruiser? Een combinatie van de straal en de hoeksnelheid van het schip, waarvan de afgeleide uiteindelijk 9,8 m/s² oplevert.

Iets soortgelijks hebben we in een aantal werken gezien: “2001: A Space Odyssey” van Stanley Kubrick, de serie “Babylon 5”, “Interstellar” van Nolan, de roman “Ringworld” van Larry Niven, het universum van de Halo-spellen .

In allemaal is de versnelling van de zwaartekracht ongeveer gelijk aan g - alles is logisch. Deze modellen hebben echter ook problemen.

Carrousel problemen

Het meest voor de hand liggende probleem is misschien het gemakkelijkst uit te leggen aan de hand van het voorbeeld van A Space Odyssey. De straal van het schip bedraagt ​​circa 8 meter - om een ​​versnelling gelijk aan g te bereiken is een hoeksnelheid van circa 1,1 rad/s vereist. Dit is ongeveer 10,5 toeren per minuut.

Met dergelijke parameters treedt het "Coriolis-effect" in werking: op verschillende "hoogten" vanaf de vloer werken verschillende krachten op bewegende lichamen. En het hangt af van de hoeksnelheid.

In ons virtuele ontwerp kunnen we het schip dus niet te snel laten draaien, omdat dit plotselinge valpartijen en vestibulaire problemen zal veroorzaken. En rekening houdend met de versnellingsformule kunnen we ons geen kleine straal van het schip veroorloven.

Daarom is het ‘Space Odyssey’-model niet langer nodig. Het probleem is ongeveer hetzelfde met de schepen in Interstellar, hoewel daar niet alles zo duidelijk is met de cijfers.

Het tweede probleem situeert zich aan de andere kant van het spectrum. In de roman Ringworld van Larry Niven is het schip een gigantische ring met een straal die ongeveer gelijk is aan de straal van de baan van de aarde (1 AU ≈ 149 miljoen km). Het roteert dus met een redelijk bevredigende snelheid, zodat een persoon het Coriolis-effect niet opmerkt.

Het lijkt erop dat alles in elkaar past, maar ook hier is er een probleem. Eén revolutie duurt 9 dagen, wat bij een dergelijke ringdiameter enorme overbelastingen zal veroorzaken. Hiervoor is zeer sterk materiaal nodig. Op dit moment kan de mensheid niet zo'n sterke structuur produceren - om nog maar te zwijgen van het feit dat je ergens zoveel materie moet meenemen en toch alles moet bouwen.

In het geval van Halo of Babylon 5 lijken alle voorgaande problemen afwezig: de rotatiesnelheid is voldoende om het Coriolis-effect geen negatieve impact te laten hebben, en het is mogelijk om zo’n schip te bouwen (hypothetisch).

Maar deze werelden hebben ook hun nadelen. De naam is impulsmoment.

Door het schip om zijn as te draaien, veranderen we het in een gigantische gyroscoop. En het is moeilijk om de gyroscoop van zijn as af te buigen vanwege het impulsmoment, waarvan de hoeveelheid in het systeem moet worden behouden. Dit betekent dat het moeilijk zal zijn om ergens in een bepaalde richting te vliegen. Maar dit probleem kan worden opgelost.

Het zou zo moeten zijn

Deze oplossing wordt de ‘O’Neill-cilinder’ genoemd: we nemen twee identieke cilinderschepen, verbonden langs een as en elk in zijn eigen richting draaiend. Als gevolg hiervan hebben we een totaal impulsmoment van nul en zouden er geen problemen moeten zijn om het schip in de goede richting te sturen.

Met een scheepsradius van 500 meter of meer (zoals in Babylon 5) zou alles moeten werken zoals het hoort.

Kortom

Welke conclusies kunnen we trekken over de implementatie van kunstmatige zwaartekracht in ruimtevaartuigen?

Van alle opties is de meest realistische de roterende structuur, waarbij de “neerwaartse” kracht wordt geleverd door centripetale versnelling. Het is onmogelijk om kunstmatige zwaartekracht te creëren op een schip met vlakke parallelle structuren zoals dekken, gegeven ons moderne begrip van de wetten van de natuurkunde.

De straal van het roterende schip moet voldoende zijn om het Coriolis-effect voor mensen verwaarloosbaar te maken. Goede voorbeelden uit fictieve werelden zijn het reeds genoemde Halo en Babylon 5.

Om dergelijke schepen te besturen, moet je een O’Neill-cilinder bouwen: twee ‘tonnen’ die in verschillende richtingen draaien om ervoor te zorgen dat het systeem geen totaal impulsmoment heeft. Dit zal adequate controle over het ruimtevaartuig mogelijk maken - een zeer realistisch recept om astronauten te voorzien van comfortabele zwaartekrachtomstandigheden.

En totdat we zoiets als dit kunnen bouwen, zou ik willen dat sciencefictionschrijvers meer aandacht besteden aan fysiek realisme in hun werken.

Plaats iemand in de ruimte, weg van de zwaartekracht van het aardoppervlak, en hij zal gewichtloosheid ervaren. En toch lieten ze ons op tv zien dat de bemanning van een ruimteschip behoorlijk succesvol met de voeten op de grond loopt. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van kunstmatige zwaartekracht, gecreëerd door installaties aan boord van een fantastisch schip. Hoe dicht komt dit bij echte wetenschap?


Kapitein Gabriel Lorca op de brug van de Discovery tijdens een schijngevecht met de Klingons. De hele bemanning wordt aangetrokken door kunstmatige zwaartekracht, en dit is als het ware al een kanon.

Wat betreft de zwaartekracht. De grote ontdekking van Einstein was het equivalentieprincipe: bij uniforme versnelling is het referentiekader niet te onderscheiden van het zwaartekrachtveld. Als je op een raket zat en door het raam het universum niet kon zien, zou je geen idee hebben wat er gebeurde: werd je naar beneden getrokken door de zwaartekracht, of versnelde de raket in een bepaalde richting? Dit was het idee dat leidde tot de algemene relativiteitstheorie. Na 100 jaar is dit de meest nauwkeurige beschrijving van zwaartekracht en versnelling die we kennen.


Het identieke gedrag van een bal die tijdens de vlucht (links) en op aarde (rechts) in een raket op de grond valt, demonstreert Einsteins gelijkwaardigheidsprincipe.

Er is nog een truc, zoals Ethan Siegel schrijft, die we kunnen gebruiken als we dat willen: we kunnen het ruimteschip laten draaien. In plaats van lineaire versnelling (zoals de stuwkracht van een raket), kan centripetale versnelling zo worden ingeschakeld dat de persoon aan boord voelt dat de buitenkant van het ruimtevaartuig hem naar het midden duwt. Deze techniek werd in 2001 gebruikt: A Space Odyssey, en als je ruimteschip groot genoeg was, zou de kunstmatige zwaartekracht niet te onderscheiden zijn van echte zwaartekracht.
Er is maar één ding. Deze drie soorten versnellingen – zwaartekracht, lineair en rotatie – zijn de enige die we kunnen gebruiken om de effecten van de zwaartekracht te simuleren. En dit is een enorm probleem voor een ruimtevaartuig.


Het concept uit 1969 van het station, dat in een baan om de aarde zou worden gemonteerd vanaf de voltooide fasen van het Apollo-programma. Het station moest om zijn centrale as draaien om kunstmatige zwaartekracht te creëren.

Waarom? Want als je naar een ander sterrenstelsel wilt, moet je je schip versnellen om daar te komen, en het vervolgens vertragen zodra je aankomt. Als je jezelf niet tegen deze versnellingen kunt beschermen, wacht je een ramp. Om bijvoorbeeld in Star Trek tot op volle kracht te accelereren, tot een paar procent van de lichtsnelheid, zou je een versnelling van 4000 g moeten ervaren. Dit is 100 keer de versnelling die de bloedstroom in het lichaam begint te belemmeren.


De lancering van de space shuttle Columbia in 1992 toonde aan dat versnelling over een lange periode plaatsvindt. De versnelling van het ruimtevaartuig zal vele malen hoger zijn en het menselijk lichaam zal er niet mee om kunnen gaan.

Tenzij je tijdens een lange reis gewichtloos wilt zijn - om jezelf niet te onderwerpen aan vreselijke biologische slijtage zoals spier- en botverlies - moet er een constante kracht op het lichaam uitgeoefend worden. Voor elke andere kracht is dit vrij eenvoudig te doen. Bij elektromagnetisme zou men bijvoorbeeld een bemanning in een geleidende cabine kunnen plaatsen en zouden veel externe elektrische velden eenvoudigweg verdwijnen. Het zou mogelijk zijn om twee parallelle platen erin te plaatsen en een constant elektrisch veld te creëren dat ladingen in een bepaalde richting duwt.
Als de zwaartekracht maar op dezelfde manier werkte.
Er bestaat eenvoudigweg niet zoiets als een zwaartekrachtgeleider, en het is ook niet mogelijk om jezelf tegen zwaartekracht te beschermen. Het is onmogelijk om een ​​uniform zwaartekrachtveld te creëren in een ruimtegebied, bijvoorbeeld tussen twee platen. Waarom? Omdat er, in tegenstelling tot de elektrische kracht die wordt gegenereerd door positieve en negatieve ladingen, slechts één type zwaartekrachtlading bestaat, en dat is massa-energie. De zwaartekracht trekt altijd aan, en er is geen ontkomen aan. Je kunt slechts drie soorten versnellingen gebruiken: zwaartekracht, lineair en rotatie.


De overgrote meerderheid van quarks en leptonen in het heelal bestaat uit materie, maar elk van hen heeft ook antideeltjes gemaakt van antimaterie, waarvan de zwaartekrachtmassa's niet zijn bepaald.

De enige manier waarop kunstmatige zwaartekracht zou kunnen worden gecreëerd die je zou beschermen tegen de effecten van de versnelling van je schip en je zou voorzien van een constante "neerwaartse" stuwkracht zonder versnelling, zou zijn als je massadeeltjes met negatieve zwaartekracht zou ontgrendelen. Alle deeltjes en antideeltjes die we tot nu toe hebben gevonden, hebben een positieve massa, maar deze massa's zijn traag, wat betekent dat ze alleen kunnen worden beoordeeld wanneer het deeltje wordt gecreëerd of versneld. Traagheidsmassa en zwaartekrachtmassa zijn hetzelfde voor alle deeltjes die we kennen, maar we hebben ons idee nooit getest op antimaterie of antideeltjes.
Momenteel worden er experimenten uitgevoerd op dit gebied. Het ALPHA-experiment op CERN heeft antiwaterstof gecreëerd: een stabiele vorm van neutrale antimaterie, en werkt eraan om deze van alle andere deeltjes te isoleren. Als het experiment gevoelig genoeg is, kunnen we meten hoe een antideeltje een zwaartekrachtveld binnendringt. Als het naar beneden valt, zoals gewone materie, heeft het een positieve zwaartekrachtmassa en kan het gebruikt worden om een ​​zwaartekrachtgeleider te bouwen. Als het in een zwaartekrachtveld naar boven valt, verandert het alles. Slechts één resultaat, en kunstmatige zwaartekracht zou plotseling mogelijk kunnen worden.


De mogelijkheid om kunstmatige zwaartekracht te verkrijgen is voor ons ongelooflijk aantrekkelijk, maar is gebaseerd op het bestaan ​​van negatieve zwaartekrachtmassa. Antimaterie kan zo'n massa zijn, maar we hebben het nog niet bewezen.

Als antimaterie een negatieve zwaartekrachtmassa heeft, kunnen we, door een veld van normale materie en een plafond van antimaterie te creëren, een kunstmatig zwaartekrachtveld creëren dat je altijd naar beneden trekt. Door een zwaartekrachtgeleidende schaal te creëren in de vorm van de romp van ons ruimtevaartuig, zouden we de bemanning beschermen tegen de krachten van ultrasnelle acceleratie die anders dodelijk zouden zijn. En het beste van alles was dat mensen in de ruimte niet langer de negatieve fysiologische effecten zouden ervaren die astronauten vandaag de dag teisteren. Maar totdat we een deeltje met een negatieve zwaartekrachtmassa vinden, zal kunstmatige zwaartekracht alleen worden verkregen door versnelling.

De tekst van het werk wordt zonder afbeeldingen en formules geplaatst.
De volledige versie van het werk is beschikbaar op het tabblad "Werkbestanden" in PDF-formaat

Doelen en doelstellingen van de studie

Het doel van mijn onderzoekswerk is om een ​​dergelijke fundamentele interactie als zwaartekracht, de verschijnselen ervan en het probleem van ruimtenederzettingen met kunstmatige zwaartekracht te overwegen, om de kenmerken te overwegen van het gebruik van verschillende soorten motoren om kunstmatige zwaartekracht te creëren, om ideeën te ontwikkelen over het leven in de ruimte in omstandigheden van kunstmatige zwaartekracht en om problemen op te lossen die zich voordoen bij de oprichting van dit project, de integratie van patenten van geavanceerde technologieën om de problemen van kunstmatige zwaartekracht op te lossen.

De relevantie van onderzoek.

Ruimtenederzettingen zijn een soort ruimtestation waar een persoon voor een langere periode of zelfs een heel leven zou kunnen leven. Om dergelijke nederzettingen te creëren, moet je nadenken over alle noodzakelijke voorwaarden voor optimale levensactiviteit: een levensondersteunend systeem, kunstmatige zwaartekracht, bescherming tegen invloeden uit de ruimte, enz. En hoewel het vrij moeilijk is om aan alle voorwaarden te voldoen, hebben een aantal sciencefictionschrijvers en -ingenieurs al verschillende projecten gemaakt die in de toekomst misschien verbazingwekkende ruimtenederzettingen zullen creëren.

Betekenis en nieuwheid van het onderzoek.

Kunstmatige zwaartekracht is een veelbelovend gebied voor onderzoek, omdat het langdurig verblijf in de ruimte en de mogelijkheid van ruimtevluchten over lange afstanden mogelijk maakt. De bouw van ruimtenederzettingen zou geld kunnen opleveren voor verdere verkenning; Als we een ruimtetoerismeprogramma lanceren, wat een heel duur genoegen zal zijn, zullen ruimtevaartbedrijven een extra financieringsstroom ontvangen en kan onderzoek in alle richtingen worden uitgevoerd, zonder beperkt te worden door de mogelijkheden.

Zwaartekracht. Zwaartekrachtverschijnselen. Zwaartekracht.

Zwaartekracht is een van de vier soorten fundamentele interacties, of met andere woorden: zo'n aantrekkingskracht die gericht is op het massamiddelpunt van elk object en op het massamiddelpunt van een cluster van objecten; hoe groter de massa, hoe hoger de zwaartekracht. Als je je van een object verwijdert, neigt de aantrekkingskracht ernaartoe tot nul, maar onder ideale omstandigheden verdwijnt deze helemaal nooit. Dat wil zeggen, als we ons een absoluut vacuüm voorstellen zonder een enkel extra deeltje van welke oorsprong dan ook, dan zullen in deze ruimte alle objecten die zelfs maar een oneindig kleine massa hebben, bij afwezigheid van andere externe krachten, op een oneindig verre afstand tot elkaar aangetrokken worden. afstand.

Bij lage snelheden wordt de zwaartekracht beschreven door de Newtoniaanse mechanica. En bij snelheden vergelijkbaar met de lichtsnelheid worden zwaartekrachtverschijnselen beschreven door STR

A. Einstein.

Binnen het raamwerk van de Newtoniaanse mechanica wordt de zwaartekracht beschreven door de wet van de universele zwaartekracht, die stelt dat twee puntige (of bolvormige) lichamen tot elkaar worden aangetrokken met een kracht die recht evenredig is met het product van de massa's van deze lichamen, omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen hen en langs de rechte lijn die deze lichamen verbindt.

In de hogesnelheidsbenadering wordt de zwaartekracht verklaard door de speciale relativiteitstheorie, die twee postulaten heeft:

Het relativiteitsprincipe van Einstein, dat stelt dat natuurlijke verschijnselen in alle inertiële referentiekaders in gelijke mate voorkomen.

Het principe van constantheid van de lichtsnelheid, dat stelt dat de lichtsnelheid in een vacuüm constant is (is in tegenspraak met de wet van het optellen van snelheden).

Om de zwaartekracht te beschrijven is een speciale uitbreiding van de relativiteitstheorie ontwikkeld, die rekening houdt met de kromming van ruimte-tijd. De dynamiek kan echter zelfs binnen het raamwerk van STR zwaartekrachtinteractie omvatten, zolang het zwaartekrachtveldpotentieel veel kleiner is. Er moet ook worden opgemerkt dat STR ophoudt te werken op de schaal van het hele universum, waardoor vervanging door GRT nodig is.

Zwaartekrachtverschijnselen.

Het meest opvallende zwaartekrachtverschijnsel is aantrekkingskracht. Er is ook een ander fenomeen dat verband houdt met de zwaartekracht: gewichtloosheid.

Dankzij zwaartekrachten lopen we op aarde en bestaat onze planeet, net als het hele universum. Maar wat gebeurt er als we de planeet verlaten? We zullen een van de helderste zwaartekrachtverschijnselen ervaren: gewichtloosheid. Gewichtloosheid is een toestand van het lichaam waarin geen andere krachten dan zwaartekrachten erop inwerken, of deze krachten worden gecompenseerd.

Astronauten die in het ISS verblijven, bevinden zich in een staat van gewichtloosheid, wat een negatieve invloed heeft op hun gezondheid. Bij de overgang van de omstandigheden van de zwaartekracht van de aarde naar omstandigheden van gewichtloosheid (vooral wanneer een ruimtevaartuig in een baan om de aarde komt), ervaren de meeste astronauten een organismereactie die ruimte-aanpassingssyndroom wordt genoemd. Wanneer een persoon lange tijd (meer dan een week) in de ruimte verblijft, begint het gebrek aan zwaartekracht bepaalde veranderingen in het lichaam te veroorzaken die negatief zijn. Het eerste en meest voor de hand liggende gevolg van gewichtloosheid is de snelle atrofie van spieren: de spieren zijn feitelijk afgesloten van menselijke activiteit, met als gevolg dat alle fysieke kenmerken van het lichaam verslechteren. Bovendien is het gevolg van een scherpe afname van de activiteit van spierweefsel een vermindering van het zuurstofverbruik van het lichaam, en als gevolg van het resulterende teveel aan hemoglobine kan de activiteit van het beenmerg, dat het synthetiseert, afnemen. Er is ook reden om aan te nemen dat beperkte mobiliteit het fosformetabolisme in de botten verstoort, wat leidt tot een afname van hun kracht.

Om de negatieve effecten van gewichtloosheid weg te nemen is het noodzakelijk om kunstmatige zwaartekracht in de ruimte te creëren.

Kunstmatige zwaartekracht en ruimtenederzettingen. Vroeg onderzoek van de 20e eeuw.

Tsiolkovsky stelde de theorie voor van etherische nederzettingen, die een torus waren die langzaam rond zijn as draait. Maar in die tijd waren dergelijke ideeën een utopie en bleven al zijn projecten schetsen.

Het eerste ontwikkelde project werd in 1928 voorgesteld door de Oostenrijkse wetenschapper Hermann Nordrung. Het was ook een torusvormig station, inclusief woonmodules, een stroomgenerator en een astronomische observatoriummodule.

Het volgende project werd voorgesteld door Wernher von Braun, een vooraanstaand specialist in het Amerikaanse ruimteprogramma; het was ook een torusvormig station waar mensen zouden wonen en werken in kamers die met elkaar verbonden waren in één grote gang. Het project van Werner was een van de prioriteiten van NASA tot de komst van het Skylab-project in de jaren zestig.

Skylab, het eerste en enige Amerikaanse nationale orbitale station, was bedoeld voor technologisch, astrofysisch, medisch en biologisch onderzoek, maar ook voor aardobservatie. Gelanceerd op 14 mei 1973, gastheer van drie Apollo-missies van mei 1973 tot februari 1974, opgeheven en ingestort op 11 juli 1979.

Verder suggereerde de American Space Society in 1965 dat de ideale vorm voor ruimtenederzettingen een torus zou zijn, aangezien alle modules bij elkaar geplaatst zijn, zal de zwaartekracht een maximale waarde hebben. Het probleem van de kunstmatige zwaartekracht leek grotendeels opgelost.

Het volgende project werd voorgesteld door Gerard O'Neill. Hij voorzag de creatie van kolonies, waarvoor wordt voorgesteld om twee gigantische cilinders te gebruiken, ingesloten in een frame en in verschillende richtingen roterend. Deze cilinders draaien met een snelheid van ongeveer 0,53 omwentelingen per minuut om hun eigen as, waardoor in de kolonie de voor de mens bekende zwaartekracht ontstaat.

In 1975 stelde Parker een project voor om een ​​kolonie te creëren met een diameter van 100 m en een lengte van 1 km, gelegen op een afstand van ongeveer 400.000 km van de aarde en de maan en ontworpen voor 10.000 mensen. Rotatie rond de lengteas met een snelheid van 1 omwenteling per 21 seconden zal een zwaartekracht creëren die dicht bij die van de aarde ligt.

In 1977 publiceerden NASA Ames Research Center-onderzoeker Richard Johnson en professor Charles Holbrow van Colgate University het artikel Space Settlements, waarin werd gekeken naar veelbelovend onderzoek naar torusvormige nederzettingen.

In 1994 werd onder leiding van Dr. Rodney Galloway, met deelname van wetenschappers en laboratoriumwetenschappers van het Phillips Laboratory en Sandia Laboratories, evenals van andere onderzoekscentra van de Amerikaanse luchtmacht en het Space Research Center van de Universiteit van Arizona, een omvangrijke Voor het ontwerp van torusvormige ruimtenederzettingen is een handleiding opgesteld.

Modern onderzoek.

Een van de moderne projecten op het gebied van ruimtenederzettingen is de Stanford Torus, die een directe afstammeling is van de ideeën van Wernher von Braun.

De Stanford Torus werd in de zomer van 1975 aan NASA voorgesteld door studenten van Stanford University om het ontwerp van toekomstige ruimtekolonies te conceptualiseren. Gerard O'Neill introduceerde later zijn "Island One" of "Bernal Sphere" als alternatief voor de torus. De "Stanford Torus", alleen in een meer gedetailleerde versie, die het concept van een ringvormig roterend ruimtestation vertegenwoordigt, werd gepresenteerd door Wernher von Braun, evenals door de in Sloveen geboren Oostenrijkse ingenieur Hermann Potocnik.

Het is een torus met een diameter van ongeveer 1,8 kilometer (voor bewoning van 10.000 mensen, zoals beschreven in het werk uit 1975) en draait om zijn as (omwentelingen per minuut), waardoor een kunstmatige zwaartekracht van 0,9 - 1 g op de ring ontstaat vanwege centrifugale kracht.

Zonlicht komt binnen via een systeem van spiegels. De ring is verbonden met de hub via "spaken" - gangen voor het verkeer van mensen en goederen naar de as en terug. De hub, de rotatieas van het station, is het meest geschikt voor het dockingstation voor het ontvangen van ruimtevaartuigen, omdat de kunstmatige zwaartekracht hier verwaarloosbaar is: er is een stationaire module aangesloten op de as van het station.

Het interieur van de torus is bewoonbaar, groot genoeg om een ​​kunstmatig ecosysteem, een natuurlijke omgeving, te creëren, en van binnen lijkt het op een lange, smalle gletsjervallei waarvan de uiteinden uiteindelijk naar boven buigen en een cirkel vormen. De bevolking leeft hier in omstandigheden die vergelijkbaar zijn met die van een dichtbevolkte buitenwijk, en binnen de ring zijn er takken voor landbouw en een woongedeelte. (Bijlage 1)

Ruimtenederzettingen en kunstmatige zwaartekracht in cultuur. Elysium

Ringwerelden, zoals die afgebeeld in de sciencefiction-actiefilm Elysium of de videogame Halo, zijn misschien wel enkele van de meest interessante ideeën voor toekomstige ruimtestations. In Elysium ligt het station dicht bij de aarde en heeft het, als je de omvang ervan negeert, een zekere mate van realisme. Het grootste probleem hier is echter de ‘openheid’, die alleen al qua uiterlijk pure fantasie is.

“Misschien wel de meest controversiële kwestie over Elysium Station is de openheid voor de ruimteomgeving.”

“De film toont een ruimteschip dat net op een grasveld landt nadat het vanuit de ruimte is aangekomen. Er zijn geen dockingpoorten of iets dergelijks. Maar zo'n station moet volledig geïsoleerd zijn van de externe omgeving. Anders zal de sfeer hier niet lang duren. Misschien zouden de open gebieden van het station beschermd kunnen worden door een soort onzichtbaar veld waardoor zonlicht naar binnen zou kunnen dringen en het leven in de daar geplante planten en bomen zou ondersteunen. Maar voorlopig is dit slechts fantasie. Dergelijke technologieën bestaan ​​niet."

Het idee alleen al van een station in de vorm van ringen is prachtig, maar tot nu toe onrealistisch.

Star Wars

Bijna elke sciencefictionfilmfan weet wat de Death Star is. Dit is zo'n groot grijs en rond ruimtestation uit het Star Wars-filmepos, dat heel erg op de maan lijkt. Dit is een intergalactische planeetvernietiger, die in wezen zelf een kunstmatige planeet is, gemaakt van staal en bewoond door stormtroopers.

Kunnen we echt zo’n kunstmatige planeet bouwen en daarop door de uitgestrekte delen van de Melkweg zwerven? In theorie - ja. Dit alleen al zal een ongelooflijke hoeveelheid menselijke en financiële middelen vergen.

De kwestie van het bouwen van de Death Star werd zelfs door het Amerikaanse Witte Huis aan de orde gesteld, nadat de vereniging een overeenkomstige petitie ter overweging had gestuurd. Het officiële antwoord van de autoriteiten was dat er alleen al voor constructiestaal $852.000.000.000.000.000 nodig zou zijn.

Maar zelfs als de financiële kwestie geen prioriteit zou zijn, beschikt de mensheid niet over de technologie om de Death Star opnieuw te creëren, aangezien er een enorme hoeveelheid energie nodig is om deze te verplaatsen.

(Bijlage 2)

Problemen bij de uitvoering van het ruimtenederzettingenproject.

Ruimtenederzettingen zijn een veelbelovende richting in de ruimtevaartindustrie van de toekomst, maar zoals altijd zijn er moeilijkheden die overwonnen moeten worden om deze taak te voltooien.

Initiële kapitaalkosten;

Interne levensondersteunende systemen;

Creatie van kunstmatige zwaartekracht;

Bescherming tegen vijandige externe omstandigheden:

1. door straling;

   het leveren van warmte;

   van vreemde voorwerpen;

Het oplossen van de problemen van kunstmatige zwaartekracht en ruimtenederzettingen.

Initiële kapitaalkosten - dit probleem kan samen worden opgelost als mensen hun persoonlijke ambities opzij zetten en voor het algemeen belang werken. De toekomst van de mensheid hangt immers alleen van ons af.

Interne levensondersteunende systemen - nu al zijn er op het ISS systemen voor het hergebruik van water, maar dit is niet genoeg; op voorwaarde dat er voldoende ruimte is op het orbitale station, kun je een plek vinden voor een kas waarin planten zullen groeien die maximale zuurstof afgeven Er is ook sprake van de oprichting van hydrocultuurlaboratoria voor de teelt van GGO's, die in staat zullen zijn voedsel te leveren aan de gehele bevolking van het station.

Het creëren van kunstmatige zwaartekracht is niet zo'n moeilijke taak als het leveren van de enorme hoeveelheid brandstof die nodig is om het station te laten draaien.

1. 1. Er zijn verschillende manieren om het probleem op te lossen.

      1. 1. Als het gaat om het vergelijken van de efficiëntie van verschillende soorten motoren, praten ingenieurs meestal over een specifieke impuls. Specifieke impuls wordt gedefinieerd als de verandering in impuls per massa-eenheid verbruikte brandstof. Hoe efficiënter de motor, hoe minder brandstof er nodig is om de raket de ruimte in te lanceren. Impuls is op zijn beurt het resultaat van de actie van een kracht gedurende een bepaalde tijd. Chemische raketten, hoewel ze een zeer hoge stuwkracht hebben, werken slechts een paar minuten en hebben daarom een ​​zeer lage specifieke impuls. Ionenmotoren, die jarenlang kunnen werken, kunnen een hoge specifieke impuls hebben met een zeer lage stuwkracht.

Gebruik een standaardaanpak en pas straalmotoren toe op het probleem. Uit berekeningen blijkt dat het gebruik van welke bekende straalmotor dan ook enorme hoeveelheden brandstof nodig zou hebben om het station minstens een jaar te laten draaien.

Specifieke impuls I (LPRE) = 4,6

Specifieke impuls I (raketmotor met vaste stuwstof) = 2,65

Specifieke impuls I (EP) = 10

Specifieke impuls I (plasmamotor) = 290

Dit is het brandstofverbruik voor 1 jaar, daarom is het onverstandig om straalmotoren te gebruiken.

1. 1. 1. 1. Mijn idee is dit.

Laten we een elementair geval bekijken.

Laten we een carrousel hebben die bewegingloos is. Als we vervolgens n aantal unipolaire elektromagneten langs de rand van de carrousel bevestigen, zodat de kracht van hun interactie maximaal is, krijgen we het volgende: als we elektromagneet nr. 1 inschakelen zodat deze op elektromagneet nr. 2 inwerkt met een kracht x maal groter dan de tweede waarop eerst inwerkt, dan zal volgens de wet van Newton III de werkingskracht van elektromagneet nr. 1 op nr. 2 vanaf de zijkant van nr. 2 worden gecompenseerd door de reactiekracht van de carrouselsteun , waardoor de carrousel uit rust komt. Schakel nu nr. 1 uit, verhoog de kracht van nr. 2 naar nr. 1 en schakel nr. 3 in met een kracht gelijk aan nr. 2 in de vorige fase, en als we deze procedure voortzetten, zullen we rotatie van de carrousel. Door deze methode op het ruimtestation toe te passen, zullen we een oplossing verkrijgen voor het probleem van de kunstmatige zwaartekracht.

(Bijlage 3).

Bescherming tegen vijandige omgevingsomstandigheden

1. Patent op stralingsbescherming № 2406661

patenthouder Alexey Gennadievich Rebeko

De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen en middelen voor het beschermen van bemanning en uitrusting tegen ioniserende straling (geladen hoogenergetische deeltjes) tijdens ruimtevluchten. Volgens de uitvinding wordt rond het ruimtevaartuig een beschermend statisch elektrisch of magnetisch veld gecreëerd, dat zich bevindt in de ruimte tussen twee gesloten, niet-contacterende oppervlakken die in elkaar zijn genest. De beschermde ruimte van het ruimtevaartuig wordt beperkt door het binnenoppervlak, en het buitenoppervlak isoleert het ruimtevaartuig en de beschermde ruimte tegen interplanetair plasma. De vorm van de oppervlakken kan willekeurig zijn. Bij gebruik van een elektrisch beveiligingsveld worden op deze oppervlakken ladingen van dezelfde grootte en tegengesteld teken gecreëerd. In een dergelijke condensator is het elektrische veld geconcentreerd in de ruimte tussen de plaatoppervlakken. In het geval van een magnetisch veld worden stromen in de tegengestelde richting door de oppervlakken geleid en wordt de verhouding van de stroomsterkten zo gekozen dat de waarde van het restveld buiten wordt geminimaliseerd. De gewenste vorm van de oppervlakken is in dit geval torusvormig, om een ​​continue bescherming te garanderen. Onder invloed van de Lorentzkracht zullen geladen deeltjes bewegen langs afbuigende gebogen trajecten of gesloten banen tussen oppervlakken. Het is mogelijk om tegelijkertijd elektrische en magnetische velden tussen oppervlakken aan te leggen. In dit geval kan in de ruimte tussen de oppervlakken een geschikt materiaal worden geplaatst om geladen deeltjes te absorberen: bijvoorbeeld vloeibare waterstof, water of polyethyleen. Het technische resultaat van de uitvinding is gericht op het creëren van betrouwbare, continue (geometrisch continue) bescherming tegen kosmische straling, het vereenvoudigen van het ontwerp van beveiligingsapparatuur en het verlagen van de energiekosten voor het in stand houden van het beschermende veld.

1. Het verstrekken van warmte patent №2148540

PatenthouderOpen Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation "Energia" genoemd naar S.P. Korolev"

Thermisch regelsysteem van een ruimtevaartuig en een ruimtestation, met gesloten koel- en verwarmingscircuits die zijn verbonden via ten minste één tussenliggende vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar, regel- en meetsystemen, klepverdelings- en afvoervulfittingen, terwijl het verwarmingscircuit een circulatiestimulator bevat , gas-vloeistof- en spiraalwarmtewisselaars en thermische platen, en in het koelcircuit, ten minste één circulatiestimulator, een vloeistofstroomregelaar, waarvan één uitgang via de eerste terugslagklep is verbonden met de inlaat van de koelvloeistofstroommenger, en de andere via de tweede terugslagklep met de inlaatstralingswarmtewisselaar, waarvan de uitgang is verbonden met de tweede ingang van de stroommixer, de uitgang van de stroommixer is via een verbindingspijpleiding verbonden met de warmteontvangende holte van het tussenproduct vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar, waarvan de uitgang is verbonden met de circulatiestimulator, temperatuursensoren zijn geïnstalleerd op de verbindingspijpleiding, elektrisch verbonden via een besturingssysteem met de stroomregelaarvloeistof, met het kenmerk dat bovendien twee elektrische pompeenheden in de vloeistof worden geïntroduceerd koelcircuit, en de ingang van de eerste elektrische pompeenheid is via een filter verbonden met de koelmiddeluitlaat van de warmte-ontvangende holte van de tussenliggende vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar, en de uitgang ervan is verbonden met de tweede terugslagklep en parallel, via een filter op de ingang, een tweede elektrische pompeenheid, waarvan de uitgang is verbonden met de eerste terugslagklep, elke elektrische pompeenheid is uitgerust met een verschildruksensor, en een extra temperatuursensor is geïnstalleerd op de pijpleiding die de uitgang van de stroommenger met de warmteontvangende holte van de vloeistof-vloeistof-warmtewisselaar, elektrisch verbonden via het besturingssysteem met de eerste elektrische pompeenheid.

1. Bescherming tegen vreemde voorwerpen

Er zijn veel manieren om u tegen vreemde voorwerpen te beschermen.

Gebruik niet-standaard motoren, zoals een elektromagnetische versneller met variabele specifieke impuls;

Wikkel een asteroïde in een reflecterend plastic zonnezeil gebruik van PET-folie met aluminiumcoating;

"Verf" of besprenkel een voorwerp met titaniumdioxide (wit) of roet (zwart) zodat het ontstaat het Yarkovsky-effect veroorzaken en het traject ervan veranderen;

Planetair wetenschapper Eugene Shoemaker stelde in 1996 voor laat een stoomwolk vrij in de baan van een object om het zachtjes te vertragen. Nick Zabo kwam in 1990 met een soortgelijk idee: "aërodynamisch afremmen van een komeet": Een komeet of ijsstructuur richt zich op een asteroïde, waarna nucleaire explosies het ijs verdampen en een tijdelijke atmosfeer vormen in het pad van de asteroïde;

Bevestig zware ballast aan de asteroïde om zijn traject te veranderen door het zwaartepunt te verschuiven;

Gebruik laserablatie;

Gebruik een schokgolfzender;

Een andere “contactloze” methode werd onlangs voorgesteld door wetenschappers C. Bombardelli en G. Pelez van de Technische Universiteit van Madrid. Het biedt gebruik ionenkanon met lage divergentie, gericht op de asteroïde vanaf een nabijgelegen schip. De kinetische energie die wordt overgedragen door de ionen die het oppervlak van de asteroïde bereiken, zoals in het geval van een zwaartekrachtsleepboot, zal een zwakke maar constante kracht creëren die in staat is de asteroïde af te buigen, en er zal een lichter schip worden gebruikt.

Ontploffing van een nucleair apparaat boven, op of onder het oppervlak van een asteroïde is een mogelijke optie om de dreiging af te weren. De optimale explosiehoogte is afhankelijk van de samenstelling en grootte van het object. In het geval van een dreiging door een stapel puin, wordt, om verspreiding ervan te voorkomen, voorgesteld een stralingsimplosie uit te voeren, dat wil zeggen een explosie boven het oppervlak. Tijdens een explosie wordt de vrijkomende energie in de vorm van neutronen en zachte röntgenstraling (die niet door de materie heen dringt) omgezet in warmte wanneer deze het oppervlak van het object bereikt. Warmte verandert de substantie van het object in een uitbarsting, en het zal van het traject afwijken. Volgens de derde wet van Newton zal de uitbarsting in de ene richting gaan en het object in de tegenovergestelde richting.

Elektromagnetische katapult is een automatisch systeem op een asteroïde dat de substantie waaruit het bestaat in de ruimte vrijgeeft. Daardoor verschuift het langzaam en verliest het massa. Een elektromagnetische katapult moet werken als een systeem met een lage specifieke impuls: het gebruikt veel brandstof maar weinig energie.

Het idee is dat als je asteroïdemateriaal als brandstof gebruikt, de hoeveelheid brandstof niet zo belangrijk is als de hoeveelheid energie, die hoogstwaarschijnlijk beperkt zal zijn.

Een andere mogelijke methode is om een ​​elektromagnetische katapult op de maan te plaatsen en deze op een object in de buurt van de aarde te richten, om zo te profiteren van de omloopsnelheid van de natuurlijke satelliet en zijn onbeperkte aanbod van “rotskogels”.

Conclusie.

Na analyse van de gepresenteerde informatie wordt het duidelijk dat kunstmatige zwaartekracht een zeer reëel fenomeen is dat brede toepassing zal hebben in de ruimtevaartindustrie zodra we alle moeilijkheden die met dit project gepaard gaan, overwinnen.

Ik zie ruimtenederzettingen in de door Von Braun voorgestelde vorm: torusvormige werelden met optimaal gebruik van de ruimte en met behulp van geavanceerde technologieën om levensactiviteit op de lange termijn te garanderen, namelijk:

• De rotatie van het station zal plaatsvinden volgens het principe dat ik heb beschreven in de sectie Kunstmatige zwaartekracht creëren. Maar vanwege het feit dat er naast rotatie beweging in de ruimte zal zijn, is het raadzaam om correctiemotoren op het station te installeren.

Gebruik van geavanceerde technologieën om aan de behoeften van het station te voldoen:

• Hydrocultuur

  • Planten hoeven niet veel water te krijgen. Er wordt veel minder water gebruikt dan bij het kweken op de grond in een tuin. Desondanks zullen de planten met de juiste selectie van mineralen en componenten niet uitdrogen of rotten. Dit gebeurt door voldoende zuurstof binnen te krijgen.

    Het grote voordeel is dat je met deze methode planten kunt beschermen tegen veel ziekten en plagen. De planten zelf nemen geen schadelijke stoffen uit de bodem op.

    Bijgevolg zal er een maximale productiviteit zijn, die volledig in de behoeften van de stationbewoners zal voorzien.

Regeneratie van water

• Condensatie van vocht uit de lucht.

  Zuivering van gebruikt water.

  Verwerking van urine en vast afval.

Een cluster van kernreactoren zal verantwoordelijk zijn voor de energievoorziening, die zal worden afgeschermd volgens patent nr. 2406661 aangepast om radioactieve deeltjes buiten het station te verplaatsen.

De taak om ruimtenederzettingen te creëren is moeilijk, maar haalbaar. Ik hoop dat in de nabije toekomst, als gevolg van de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie, aan alle noodzakelijke voorwaarden voor het creëren en ontwikkelen van ruimtenederzettingen op basis van kunstmatige zwaartekracht zal worden voldaan. Mijn bijdrage aan dit noodzakelijke doel zal gewaardeerd worden. De toekomst van de mensheid ligt in de verkenning van de ruimte en de overgang naar een nieuwe, veelbelovende, milieuvriendelijke ronde van de spiraal van menselijke ontwikkeling.

Toepassingen

Bijlage 1. Stanford-torus

Bijlage 2. Death Star, Elysium.

Bijlage 3. Schema van roterende beweging.

Resulterende krachten in een eerste benadering (alleen interactie van magneten). Hierdoor voert het station een roterende beweging uit. Dat is wat we nodig hebben.

Bibliografie

ALYAKRINSKY. De mens leeft in de ruimte. Gewichtloosheid: plus of min?

Barrer, M. Raketmotoren.

Dobrovolski, M. Vloeibare raketmotoren. Basisprincipes van ontwerp.

Dorofejev, A. Grondbeginselen van de theorie van thermische raketmotoren.

Matvejev. Mechanica en relativiteitstheorie: leerboek voor universiteitsstudenten.

Myakishev. Moleculaire fysica en thermodynamica.

Myakishev. Natuurkunde. Mechanica.

Myakishev. Natuurkunde. Elektrodynamica.

Russel, D. Hydrocultuur.

Sanko. Astronomisch woordenboek.

Sivukhin. Cursus algemene natuurkunde.

Feynman. Feynman geeft lezingen over zwaartekracht.

Tsiolkovsky. Procedure over rakettechnologie.

Shileiko. In een oceaan van energie.

Golubev I.R. en Novikov Yu.V. Milieu en de bescherming ervan

Zakhlebny A.N. Leesboek over natuurbehoud

Zverev I. Natuurbehoud en milieueducatie van schoolkinderen.

Ivanov A.F. Fysiek experiment met milieu-inhoud.

Kiselev S.V. Demonstratie van het broeikaseffect.

Internetbronnen:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Home_page

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru

– Is het waar dat er geen zwaartekracht bestaat in de ruimte?

- NEE, dat is niet waar: de wet van de universele zwaartekracht geldt overal.

Waarom ‘vliegen’ astronauten dan in hun schip, binden ze zichzelf vast aan hun bed terwijl ze slapen, en vangen ze ‘vliegende chips’ door de hele cabine?

Ze ervaren gewichtloosheid omdat in een cirkel bewegen(rond de aarde) met enorme snelheid (7,9 kilometer per seconde); Dit kan grofweg worden aangetoond door water in een kleine emmer te gieten en deze krachtig te laten ronddraaien. Het water zal niet uitstromen, het zal naar de bodem worden gedrukt door "middelpuntvliedende kracht", of beter gezegd door de traagheidskracht: aangezien de traagheid rechtlijnig werkt en de "afronding" van het bewegingstraject voortdurend de bewegingsrichting verandert.

Het is de traagheid van beweging in een cirkelvormige baan rond de aarde die de zwaartekracht compenseert. Als het ruimteschip niet met deze snelheid had gevlogen – maar bewegingloos was geweest – zou het onmiddellijk op de aarde zijn neergestort. Het maakt niet uit dat het zich op een afstand van enkele honderden kilometers van de aarde bevindt: de zwaartekracht is enorm en strekt zich uit tot een zeer grote (theoretisch - oneindige) afstand. Als er een enorme toren uit de grond zou steken, 500 kilometer hoog (op ongeveer deze hoogte beweegt het ISS voortdurend), en we zouden bovenop deze toren staan, dan zouden we geen enkele gewichtloosheid ervaren, maar de gebruikelijke zwaartekracht van de aarde ( misschien iets minder dan op een oppervlak).

Daarom is de Ruimte in dit opzicht niet anders; maar alleen in de ruimte, waar geen atmosfeer is, kun je met zo’n enorme snelheid bewegen dat je de zwaartekracht van de aarde kunt compenseren. Is het mogelijk om op de een of andere manier te ‘krijgen’ gewichtloosheid op aarde? Dit is een tamelijk aangenaam gevoel als niets de spieren dwingt zich te spannen. Als je kunt zweven zonder voorwerpen aan te raken, zet dan één keer af met je voeten - en vlieg een enorme afstand - en snel, sneller dan een rennend persoon! Het zou waarschijnlijk geweldig zijn om een ​​speciale salon te bezoeken die ‘zero zwaartekracht’-diensten biedt!

Maar op aarde is dit een probleem. Het water verdwijnt: hoewel een persoon in het water misschien niet “naar de bodem valt”, en in principe ook niet omhoog mag drijven – maar alsof hij op zijn plaats “zweeft” – is er nog steeds geen sprake van gewichtloosheid. Als je lange tijd ondersteboven onder water blijft, stroomt er bloed naar de hersenen, net als op het land. De spieren zullen net zo gespannen zijn als waar dan ook op aarde: er zal dezelfde zwaartekracht op inwerken, en de organen van het lichaam, inclusief de interne organen, zullen hun gebruikelijke gewicht hebben. Nul-zwaartekracht is iets heel anders!

Misschien wel de enige mogelijke manier het creëren van totaal gewichtsverlies is aan boord zijnsnelafnemend vliegtuig. En dan is de duur van dit effect niet meer dan een paar minuten. Je kunt natuurlijk gewoon springen, maar dan zal het lichaam minder dan een seconde in gewichtloosheid zijn. Tijdens een skydive zal de gewichtloosheid langer duren, maar deze zal niet volledig zijn vanwege de sterk toegenomen wrijving met de lucht, die tot op zekere hoogte “vast” zal worden, zoals ondersteuning, en het lichaam zal wat gewicht voelen.

Is er, althans theoretisch, een manier om gewichtloosheid te bereiken zonder?

de noodzaak om te bewegen of te vallen, in een stilstaand laboratorium, wanneerdan voor onbepaalde tijd?

Ja, maar puur theoretisch: om zo’n etablissement in te bouwenmiddelpunt van de aarde! Ja, in het centrum (massamiddelpunt), in de ingewanden, in de kern: de hele massa van de aardbol zal zich buiten bevinden en van alle kanten tegelijkertijd en met gelijke tred een zwaartekrachtsinvloed uitoefenen op de bezoeker van zo’n ‘club’. kracht. De resulterende richting van de zwaartekracht zal NUL - man zijn(of welk voorwerp dan ook) zal bevriezen en nergens vallen. In feite is dit natuurlijk niet mogelijk (in de komende paar miljard jaar) – vanwege het enorme tempoen kolossale druk in de ingewanden van de aarde, maar in principe waarschijnlijk op een ander hemellichaam.

Welnu, wat als het zich nog steeds op aarde bevindt, en op een iets realistischere manier dan in de kern van de aarde?

Misschien is het mogelijk, maar andere aardbewoners zullen er niet zo blij mee zijn: verspreiden rotatiesnelheid van de planeet ongeveer 17 keer! Een dag op aarde duurt ongeveer anderhalf uur (overdag 40 minuten en 's nachts ongeveer hetzelfde). Maar overal op de evenaar zal er echte gewichtloosheid zijn! Het oppervlak van de aarde, in het equatoriale deel, zal met dezelfde snelheid bewegen waarmee de satellieten roteren, dat wil zeggen met de eerste kosmische snelheid; de traagheidskracht op deze breedtegraad compenseert de zwaartekracht volledig en het zal mogelijk zijn om te vliegen! Maar niet alleen mensen zullen vliegen, en dit is een probleem...

Alle voorwerpen: sleutels, aanstekers, hoeden, stoelen, koffers, fietsen, auto's - alles zal niet op de grond liggen - maar waar ze "willen". Kleine stenen, middelgrote stenen, grote kasseien zullen in de lucht zweven, botsen, uit elkaar vliegen, naar de grond vliegen, raken, dan eraf springen, heel hoog opstijgen, terugkomen - over het algemeen is dit zo'n opschudding... De de hele aarde is in het algemeen geen monolithische rots, maar stenen, zandkorrels, stofdeeltjes en dergelijke, over elkaar heen gelegd. Dit alles zal niet langer tegen de grond worden gedrukt en willekeurig beginnen te bewegen. Vanuit het stof zal niets zichtbaar zijn. Gebouwen, tot

die op een fundament staan, worden voor 90 procent ondersteund door de zwaartekracht van de aarde, die niet meer zal plaatsvinden. Hele bergen die van onderaf worden ondersteund door de aardmantel zullen wordenloskomen en wegvliegen. Hoe zit het met water? Nou ja, het water zal natuurlijk ook in kleine druppels of grote ballen krullen en rondvliegen, bedekt met stof. Bovendien zal er veel water zijn - alle oceanen zullen zich onmiddellijk naar de plek haasten waar de kracht van het gewicht minder is. Samen met de oceanen zal alles van over de hele planeet dat kan loskomen aankomen.ik: alles zal eindigen op de evenaar of in de lucht er dichtbij. De hele planeet zal op de evenaar ‘opblazen’ – en zal van een bal veranderen in een zeer afgeplatte ellipsoïde. De vurige vloeistofmantel uit de diepte zal ook opstijgen, in navolging van al het andere. Hoe zit het met de lucht? De lucht zal in een enorme fontein in het equatoriale vlak ver de ruimte in worden geworpen, een deel zal dan terugkeren naar de polen - en dan weer naar de evenaar stromen en eruit barsten. De orkaan zal continu, continu en brutaal sterk zijn. Gecombineerd met alle lichte, middelzware en zware objecten die door de lucht vliegen, wordt het waarschijnlijk een pure hel...

Ja, in zo'n scenario is het beter om naar de kern te graven... Misschien is er nog steeds een “normale” manier om gewichtloosheid te “produceren”? Om niet de hele planeet aan te raken, maar om een ​​bunker onder een berg te graven: de berg ligt bovenaan, dichtbij: hij trekt naar boven. En het middelpunt van de aarde is ver weg - het trekt naar beneden. Is het mogelijk om ‘evenwicht’ te bereiken?

Dan zul je moeten “ingraven” tot een derde van de straal van de aarde, en de berg moet zo groot zijn als de maan... Hoewel... De berg moet van zodanig materiaal zijn gemaakt dat hij honderdduizend keerdichter dan goud! Een gewone berg, die een miljard ton woog, was enkele meters groot. Plaats zo'n "blanco" op het dak van de bunker - en er zal 's werelds eerste pension zijn dat entertainment biedt zonder zwaartekracht! Het is alleen nodig om de plafondconstructie goed te versterken, omdat zo'n zwaar lichaam van zulke kleine afmetingen alles in de wereld zal verpletteren en geleidelijk in de diepten van de aarde zal zinken... En toch... We moeten op de een of andere manier breek een miljard ton van zo'n substantie af van de dichtstbijzijnde uitgestorven witte dwerg en breng het...

En toch, serieuzer: is er echt geen echte manier? anti-zwaartekracht gebruiken, of de aantrekkingskracht van onderaf een beetje afschermen, of kunstmatige zwaartekracht van bovenaf inschakelen? Je hoeft alleen maar een menselijk lichaam op te tillen, enkele tientallen kilo’s, omdat je daar geen enorme energie voor nodig hebt? De lift tilt je omhoog, en je benen tillen je elke dag naar zo'n hoogte... Je kunt je eigen gewicht vele malen verhogen in een centrifuge, of zelfs op een eenvoudige carrousel. Misschien kun je het net zo gemakkelijk op de een of andere manier verminderen? Is dit in principe niet in strijd met de wet van behoud van energie? Antimaterie is al lang geleden verkregen, misschien kan het op de een of andere manier worden gebruikt?

Antimaterie biedt geen antizwaartekracht: over het algemeen is het dezelfde materie, alleen met de tegenovergestelde elektrische lading. Op een carrouselschommel kun je gewichtloosheid krijgen - maar slechts voor een korte tijd; over het algemeen hetzelfde effect als bij een gewone "sprong": een halve seconde gewichtsverlies en dan dezelfde hoeveelheid overbelasting. Methode voor het creëren van lange termijn gewichtloosheid op aarde nog niet bekend. Hoewel er hoogstwaarschijnlijk een mogelijkheid zou moeten zijn.

Misschien heeft iemand het al door? Schrijf een reactie of vraag het aan je vrienden op sociale media. netwerken: