บี.วี. Rauschenbach สหายร่วมรบของ Korolev พูดคุยเกี่ยวกับวิธีที่เขาเกิดแนวคิดในการสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมบนยานอวกาศ: เมื่อสิ้นสุดฤดูหนาวปี 2506 หัวหน้านักออกแบบซึ่งกำลังเคลียร์เส้นทางของหิมะ ใกล้บ้านของเขาบนถนน Ostankinskaya มีความศักดิ์สิทธิ์ใคร ๆ ก็พูดได้ เขาโทรหา Rauschenbach ซึ่งอาศัยอยู่ใกล้ ๆ โดยไม่รอวันจันทร์ และในไม่ช้าพวกเขาก็ร่วมกัน "เคลียร์ทาง" สู่อวกาศสำหรับเที่ยวบินระยะไกล
แนวคิดนี้มักจะเกิดขึ้นได้ง่าย มันจะต้องเรียบง่ายไม่เช่นนั้นจะไม่มีอะไรเกิดขึ้นในทางปฏิบัติ

เพื่อให้ภาพสมบูรณ์ มีนาคม 2509 ชาวอเมริกันในราศีเมถุน 11:

เมื่อเวลา 11:29 น. ราศีเมถุน 11 หลุดออกจาก Agena ตอนนี้ความสนุกเริ่มต้นขึ้นแล้ว: วัตถุสองชิ้นที่เชื่อมต่อกันด้วยสายเคเบิลจะมีพฤติกรรมอย่างไร ในตอนแรก คอนราดพยายามแนะนำการเชื่อมโยงเข้ากับการรักษาเสถียรภาพแรงโน้มถ่วง เพื่อให้จรวดห้อยอยู่ด้านล่าง ตัวเรือด้านบน และสายเคเบิลจะตึง
อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถเคลื่อนที่ออกไป 30 เมตรโดยไม่ทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนที่รุนแรงได้ เมื่อเวลา 11:55 น. เราเข้าสู่ส่วนที่สองของการทดลอง - "แรงโน้มถ่วงเทียม" คอนราดนำเอ็นเข้าสู่การหมุน ในตอนแรกสายเคเบิลทอดยาวไปตามเส้นโค้ง แต่หลังจากผ่านไป 20 นาที สายเคเบิลก็ยืดออกและการหมุนก็ค่อนข้างถูกต้อง Conrad เพิ่มความเร็วเป็น 38 °/นาที และหลังอาหารเย็นเป็น 55 °/นาที ทำให้เกิดความหนัก 0.00078 กรัม คุณไม่สามารถรู้สึกถึงมัน "เมื่อสัมผัส" แต่สิ่งต่างๆ ก็ค่อย ๆ ตกลงไปที่ก้นแคปซูล เมื่อเวลา 14:42 น. หลังจากการหมุนเป็นเวลาสามชั่วโมง หมุดก็ถูกยิงออกไป และราศีเมถุนก็เคลื่อนตัวออกจากจรวด

คุณอาจไม่สนใจเรื่องอวกาศ แต่คุณอาจเคยอ่านหนังสือเกี่ยวกับอวกาศ เคยดูในภาพยนตร์และเกมมาก่อน ตามกฎแล้วในงานส่วนใหญ่มีแรงโน้มถ่วงอยู่ - เราไม่ใส่ใจกับมันและมองข้ามมันไป ยกเว้นว่าไม่เป็นความจริง

สิ่งที่ยิ่งใหญ่ดึงดูดผู้ที่แข็งแกร่งกว่า สิ่งเล็ก ๆ ที่อ่อนแอกว่า

วัสดุ

โลกเป็นเพียงวัตถุขนาดใหญ่มาก ดังนั้น ผู้คน สัตว์ อาคาร ต้นไม้ ใบหญ้า สมาร์ทโฟน หรือคอมพิวเตอร์ ทุกสิ่งจึงถูกดึงดูดมายังโลก เราคุ้นเคยกับสิ่งนี้และไม่เคยคิดถึงเรื่องเล็กๆ น้อยๆ เช่นนี้

ผลกระทบหลักของแรงโน้มถ่วงของโลกที่มีต่อเราคือการเร่งความเร็วเนื่องจากแรงโน้มถ่วงหรือที่เรียกว่า g มีค่าเท่ากับ 9.8 ม./วินาที² วัตถุใดๆ ที่ขาดการสนับสนุนจะเร่งความเร็วเข้าหาศูนย์กลางโลกเท่ากัน โดยเพิ่มความเร็วขึ้น 9.8 เมตรทุกๆ วินาที

ด้วยเหตุนี้ เราจึงยืนตรง แยกระหว่าง "ขึ้น" และ "ลง" ของหล่น และอื่นๆ นำแรงโน้มถ่วงของโลกออกไป และการกระทำตามปกติทั้งหมดจะกลับหัวกลับหาง

สิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันเป็นอย่างดีสำหรับนักบินอวกาศที่ใช้ชีวิตส่วนสำคัญบนสถานีอวกาศนานาชาติ พวกเขาเรียนรู้วิธีดื่ม เดิน และรับมือกับความต้องการขั้นพื้นฐานอีกครั้ง

นี่คือตัวอย่างบางส่วน

ในเวลาเดียวกัน ในภาพยนตร์ ละครโทรทัศน์ เกม และนิยายวิทยาศาสตร์อื่นๆ ที่กล่าวถึง แรงโน้มถ่วงบนยานอวกาศ “มีอยู่จริง” ผู้สร้างไม่ได้อธิบายด้วยซ้ำว่ามันมาจากไหน และถ้าพวกเขาอธิบาย ก็ไม่น่าเชื่อถือ "เครื่องกำเนิดแรงโน้มถ่วง" บางประเภทซึ่งไม่ทราบหลักการทำงาน สิ่งนี้ไม่แตกต่างจาก "มันเป็นแค่" - ในกรณีนี้ไม่ควรอธิบายเลย มันซื่อสัตย์มากขึ้น

แบบจำลองทางทฤษฎีของแรงโน้มถ่วงเทียม

มีหลายวิธีในการสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม

มีมวลมาก

ตัวเลือกแรก (และ "ถูกต้องที่สุด") คือการขยายเรือให้ใหญ่ขึ้น จากนั้นปฏิสัมพันธ์ของแรงโน้มถ่วงจะให้ผลตามที่ต้องการ

แต่ความไม่เป็นจริงของวิธีการนี้ชัดเจน: เรือลำนี้ต้องการเรื่องมากมาย และจำเป็นต้องทำอะไรสักอย่างเกี่ยวกับการกระจายตัวของสนามโน้มถ่วงที่สม่ำเสมอ

อัตราเร่งคงที่

เนื่องจากเราจำเป็นต้องบรรลุความเร่งโน้มถ่วงคงที่ที่ 9.8 m/s² ทำไมไม่สร้างยานอวกาศให้อยู่ในรูปของแท่นที่จะเร่งความเร็วตั้งฉากกับระนาบด้วย g เดียวกันนี้

วิธีนี้จะได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ - แต่มีปัญหาหลายประการ

ขั้นแรก คุณต้องซื้อน้ำมันเชื้อเพลิงจากที่ไหนสักแห่งเพื่อให้แน่ใจว่ามีอัตราเร่งคงที่ และแม้ว่าจะมีคนเกิดเครื่องยนต์ที่ไม่ต้องมีการปล่อยสสารขึ้นมาทันใด แต่กฎการอนุรักษ์พลังงานก็จะไม่หายไปไหน

ประการที่สอง ปัญหาอยู่ที่ธรรมชาติของการเร่งความเร็วคงที่ กฎทางกายภาพของเราบอกว่า: คุณไม่สามารถเร่งความเร็วได้ตลอดไป ทฤษฎีสัมพัทธภาพบอกตรงกันข้าม

แม้ว่าเรือจะเปลี่ยนทิศทางเป็นระยะๆ แต่เพื่อให้เกิดแรงโน้มถ่วงเทียม เรือก็ต้องบินไปที่ไหนสักแห่งตลอดเวลา ไม่มีการแขวนอยู่ใกล้ดาวเคราะห์ หากเรือหยุด แรงโน้มถ่วงจะหายไป

ดังนั้นตัวเลือกนี้ไม่เหมาะกับเราเช่นกัน

ม้าหมุนแบบหมุน

และนี่คือจุดเริ่มต้นของความสนุก ทุกคนรู้ว่าม้าหมุนทำงานอย่างไร และสิ่งที่ส่งผลต่อประสบการณ์ของบุคคลในภาพหมุนนั้น

ทุกสิ่งที่อยู่บนนั้นมีแนวโน้มที่จะกระโดดออกมาตามสัดส่วนความเร็วของการหมุน จากด้านข้างของม้าหมุน ปรากฎว่าทุกสิ่งได้รับผลกระทบจากแรงที่พุ่งไปตามรัศมี ค่อนข้างเป็น "แรงโน้มถ่วง"

ดังนั้นเราจึงต้องการ เรือรูปลำกล้องที่จะหมุนรอบแกนตามยาว- ตัวเลือกดังกล่าวพบเห็นได้ทั่วไปในนิยายวิทยาศาสตร์

เมื่อหมุนรอบแกน แรงเหวี่ยงจะถูกสร้างขึ้นตามรัศมี เมื่อหารแรงด้วยมวล เราจะได้ความเร่งที่ต้องการ

ทั้งหมดนี้คำนวณโดยใช้สูตรง่ายๆ:

A=ω²R,

โดยที่ a คือความเร่ง R คือรัศมีการหมุน และ ω คือความเร็วเชิงมุมที่วัดเป็นเรเดียนต่อวินาที (เรเดียนมีค่าประมาณ 57.3 องศา)

เราต้องการอะไรสำหรับชีวิตปกติบนเรือลาดตระเวนอวกาศในจินตนาการ? การรวมกันของรัศมีของเรือและความเร็วเชิงมุม ซึ่งในที่สุดอนุพันธ์จะให้ 9.8 m/s²

เราได้เห็นสิ่งที่คล้ายกันในผลงานหลายชิ้น: “2001: A Space Odyssey” โดย Stanley Kubrick, ซีรีส์ “Babylon 5”, “Interstellar” โดย Nolan, นวนิยาย “Ringworld” โดย Larry Niven, จักรวาลของเกม Halo .

ความเร่งโน้มถ่วงจะเท่ากับ g โดยประมาณ - ทุกอย่างเป็นไปตามตรรกะ อย่างไรก็ตาม โมเดลเหล่านี้ก็มีปัญหาเช่นกัน

ปัญหาเกี่ยวกับม้าหมุน

ปัญหาที่เห็นได้ชัดที่สุดอาจอธิบายได้ง่ายที่สุดโดยใช้ตัวอย่างของ A Space Odyssey รัศมีของเรืออยู่ที่ประมาณ 8 เมตร - เพื่อให้ได้ความเร่งเท่ากับ g จึงจำเป็นต้องมีความเร็วเชิงมุมประมาณ 1.1 rad/s นี่คือประมาณ 10.5 รอบต่อนาที

ด้วยพารามิเตอร์ดังกล่าว "เอฟเฟกต์โบลิทาร์" จึงมีผลใช้บังคับ - ที่ "ความสูง" ที่แตกต่างจากพื้น แรงที่แตกต่างกันจะกระทำกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ และก็ขึ้นอยู่กับความเร็วเชิงมุมด้วย

ดังนั้นในการออกแบบเสมือนจริงของเรา เราไม่สามารถหมุนเรือเร็วเกินไปได้ เพราะจะทำให้เรือล้มและปัญหาการทรงตัวกะทันหัน และเมื่อคำนึงถึงสูตรความเร่งแล้ว เราไม่สามารถมีรัศมีของเรือเพียงเล็กน้อยได้

ดังนั้นโมเดล “Space Odyssey” จึงไม่จำเป็นอีกต่อไป ปัญหาก็ประมาณเดียวกันกับเรือใน Interstellar แม้ว่าตัวเลขจะไม่ชัดเจนนักก็ตาม

ปัญหาที่สองอยู่อีกด้านหนึ่งของสเปกตรัม ในนวนิยาย Ringworld ของ Larry Niven เรือลำนี้เป็นวงแหวนขนาดยักษ์ที่มีรัศมีประมาณเท่ากับรัศมีวงโคจรของโลก (1 AU µs µs 149 ล้านกิโลเมตร) ดังนั้นจึงหมุนด้วยความเร็วที่น่าพอใจมากจนบุคคลไม่สังเกตเห็นเอฟเฟกต์โบลิทาร์

ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะเข้ากัน แต่ก็มีปัญหาที่นี่เช่นกัน การปฏิวัติหนึ่งครั้งจะใช้เวลา 9 วัน ซึ่งจะทำให้เกิดการโอเวอร์โหลดขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางวงแหวนดังกล่าว ต้องใช้วัสดุที่แข็งแรงมาก ในขณะนี้ มนุษยชาติไม่สามารถสร้างโครงสร้างที่แข็งแกร่งเช่นนี้ได้ - ไม่ต้องพูดถึงความจริงที่ว่าคุณต้องใช้สสารมากมายที่ไหนสักแห่งและยังคงสร้างทุกสิ่ง

ในกรณีของ Halo หรือ Babylon 5 ดูเหมือนว่าปัญหาก่อนหน้านี้ทั้งหมดจะหายไป: ความเร็วในการหมุนเพียงพอสำหรับเอฟเฟกต์ Coriolis ที่จะไม่ส่งผลกระทบด้านลบ และคุณสามารถสร้างเรือดังกล่าวได้ (ตามสมมุติฐาน)

แต่โลกเหล่านี้ก็มีข้อเสียเช่นกัน ชื่อของมันคือโมเมนตัมเชิงมุม

ด้วยการหมุนเรือรอบแกนของมัน เราจะเปลี่ยนมันให้กลายเป็นไจโรสโคปขนาดยักษ์ และเป็นเรื่องยากที่จะเบนเข็มไจโรสโคปออกจากแกนของมันเนื่องจากโมเมนตัมเชิงมุมซึ่งจะต้องรักษาปริมาณไว้ในระบบ ซึ่งหมายความว่าการบินไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งจะเป็นเรื่องยาก แต่ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้

มันควรจะเป็นอย่างไร

วิธีแก้ปัญหานี้เรียกว่า "กระบอกสูบโอนีล": เราใช้เรือทรงกระบอกที่เหมือนกันสองลำเชื่อมต่อกันตามแกนและแต่ละลำหมุนไปในทิศทางของตัวเอง เป็นผลให้เรามีโมเมนตัมเชิงมุมรวมเป็นศูนย์ และไม่น่าจะมีปัญหาในการกำกับเรือไปในทิศทางที่ถูกต้อง

ด้วยรัศมีเรือ 500 เมตรขึ้นไป (เช่นในบาบิโลน 5) ทุกอย่างควรจะทำงานได้อย่างที่ควรจะเป็น

บรรทัดล่าง

เราสามารถสรุปอะไรได้บ้างเกี่ยวกับการนำแรงโน้มถ่วงเทียมไปใช้ในยานอวกาศ

ในบรรดาตัวเลือกทั้งหมด ตัวเลือกที่สมจริงที่สุดคือโครงสร้างการหมุนซึ่งมีแรง "ลง" มาจากความเร่งสู่ศูนย์กลาง เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมบนเรือที่มีโครงสร้างแบนขนานกัน เช่น ดาดฟ้าเรือ เนื่องจากความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับกฎฟิสิกส์

รัศมีของเรือที่กำลังหมุนจะต้องเพียงพอเพื่อให้เอฟเฟกต์ Coriolis นั้นไม่สำคัญสำหรับมนุษย์ ตัวอย่างที่ดีจากโลกสมมติคือ Halo และ Babylon 5 ที่กล่าวถึงแล้ว

ในการควบคุมเรือดังกล่าว คุณต้องสร้างกระบอกสูบ O'Neill ซึ่งเป็น "ถัง" สองกระบอกที่หมุนไปในทิศทางที่ต่างกันเพื่อให้แน่ใจว่าโมเมนตัมเชิงมุมรวมเป็นศูนย์สำหรับระบบ สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถควบคุมยานอวกาศได้อย่างเพียงพอ - สูตรที่สมจริงมากในการจัดเตรียมสภาพแรงโน้มถ่วงที่สะดวกสบายให้กับนักบินอวกาศ

และจนกว่าเราจะสร้างอะไรแบบนี้ได้ ฉันอยากให้นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญกับความสมจริงทางกายภาพในงานของพวกเขามากขึ้น

วางบุคคลไว้ในอวกาศ ห่างจากพันธะโน้มถ่วงของพื้นผิวโลก และเขาจะพบกับสภาวะไร้น้ำหนัก แต่พวกเขาแสดงให้เราดูทางทีวีว่าลูกเรือของยานอวกาศเดินบนพื้นได้สำเร็จ เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้แรงโน้มถ่วงเทียมซึ่งสร้างขึ้นโดยการติดตั้งบนเรือที่ยอดเยี่ยม สิ่งนี้ใกล้เคียงกับวิทยาศาสตร์จริงแค่ไหน?


กัปตัน Gabriel Lorca บนสะพาน Discovery ระหว่างการต่อสู้จำลองกับ Klingons ลูกเรือทั้งหมดถูกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วงเทียมและนี่ก็เป็นไปตามหลักการอยู่แล้ว

เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง การค้นพบที่ยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์คือหลักการความเท่าเทียมกัน: ด้วยความเร่งสม่ำเสมอ กรอบอ้างอิงจึงแยกไม่ออกจากสนามโน้มถ่วง หากคุณอยู่บนจรวดและไม่สามารถมองเห็นจักรวาลผ่านหน้าต่างได้ คุณจะไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้น คุณถูกแรงโน้มถ่วงดึงลงมา หรือจรวดกำลังเร่งไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง นี่เป็นแนวคิดที่นำไปสู่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป หลังจากผ่านไป 100 ปี นี่คือคำอธิบายแรงโน้มถ่วงและความเร่งที่แม่นยำที่สุดที่เรารู้


พฤติกรรมที่เหมือนกันของลูกบอลที่ตกลงพื้นด้วยจรวด (ซ้าย) และบนโลก (ขวา) แสดงให้เห็นถึงหลักการความเท่าเทียมกันของไอน์สไตน์

มีเคล็ดลับอีกอย่างหนึ่ง ตามที่อีธาน ซีเกลเขียนไว้ ที่เราสามารถใช้ได้ถ้าต้องการ นั่นคือเราสามารถทำให้ยานอวกาศหมุนได้ แทนที่จะใช้ความเร่งเชิงเส้น (เช่น แรงขับของจรวด) ความเร่งสู่ศูนย์กลางสามารถทำงานเพื่อให้บุคคลที่อยู่บนเรือรู้สึกว่าร่างกายด้านนอกของยานอวกาศผลักเขาเข้าหาศูนย์กลาง เทคนิคนี้ถูกใช้ในปี 2001: A Space Odyssey และหากยานอวกาศของคุณใหญ่เพียงพอ แรงโน้มถ่วงเทียมก็คงแยกไม่ออกจากแรงโน้มถ่วงจริง
มีเพียงสิ่งเดียวเท่านั้น ความเร่งทั้งสามประเภทนี้ - แรงโน้มถ่วง เชิงเส้น และการหมุน - เป็นเพียงความเร่งเดียวที่เราสามารถใช้เพื่อจำลองผลกระทบของแรงโน้มถ่วง และนี่คือปัญหาใหญ่สำหรับยานอวกาศ


แนวคิดของสถานีในปี 1969 ซึ่งควรจะประกอบขึ้นในวงโคจรตั้งแต่ขั้นตอนที่เสร็จสมบูรณ์ของโครงการ Apollo สถานีควรจะหมุนบนแกนกลางเพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม

ทำไม เพราะถ้าคุณต้องการไปยังระบบดาวอื่น คุณจะต้องเร่งความเร็วเรือของคุณเพื่อไปถึงที่นั่น และชะลอความเร็วลงเมื่อคุณมาถึง หากคุณไม่สามารถป้องกันตัวเองจากการเร่งความเร็วเหล่านี้ได้ ภัยพิบัติก็รอคุณอยู่ ตัวอย่างเช่น หากต้องการเร่งความเร็วจนเต็มโมเมนตัมในสตาร์เทรค ให้มีความเร็วไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง เราจะต้องพบกับความเร่งที่ 4,000 กรัม ซึ่งเป็นความเร่ง 100 เท่า ซึ่งเริ่มขัดขวางการไหลเวียนของเลือดในร่างกาย


การปล่อยกระสวยอวกาศโคลัมเบียในปี 1992 แสดงให้เห็นว่าการเร่งความเร็วเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาวนาน ความเร่งของยานอวกาศจะสูงขึ้นหลายเท่าและร่างกายมนุษย์จะไม่สามารถรับมือได้

เว้นแต่ว่าคุณต้องการที่จะไร้น้ำหนักในระหว่างการเดินทางอันยาวนาน - เพื่อที่จะไม่ปล่อยให้ตัวเองได้รับการสึกหรอทางชีวภาพอย่างรุนแรง เช่น การสูญเสียกล้ามเนื้อและกระดูก - จะต้องมีแรงที่คงที่ต่อร่างกาย สำหรับแรงอื่นๆ การทำเช่นนี้ค่อนข้างง่าย ตัวอย่างเช่น ในทางแม่เหล็กไฟฟ้า เราสามารถวางลูกเรือไว้ในห้องโดยสารที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และสนามไฟฟ้าภายนอกจำนวนมากก็จะหายไป มันเป็นไปได้ที่จะวางแผ่นขนานสองแผ่นไว้ข้างใน และสร้างสนามไฟฟ้าคงที่ที่จะผลักประจุไปในทิศทางที่แน่นอน
ถ้าแรงโน้มถ่วงทำงานในลักษณะเดียวกัน
ไม่มีอะไรที่เป็นตัวนำความโน้มถ่วง และไม่สามารถป้องกันตัวเองจากแรงโน้มถ่วงได้ เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างสนามโน้มถ่วงที่สม่ำเสมอในบริเวณอวกาศ เช่น ระหว่างแผ่นเปลือกโลกสองแผ่น ทำไม เนื่องจากต่างจากแรงไฟฟ้าที่เกิดจากประจุบวกและประจุลบ ประจุแรงโน้มถ่วงมีเพียงประเภทเดียวเท่านั้น นั่นคือมวล-พลังงาน แรงโน้มถ่วงดึงดูดอยู่เสมอ และไม่มีทางหนีจากมันไปได้ คุณสามารถใช้ความเร่งได้เพียงสามประเภทเท่านั้น ได้แก่ ความโน้มถ่วง เชิงเส้น และการหมุน


ควาร์กและเลปตันส่วนใหญ่ในจักรวาลประกอบด้วยสสาร แต่แต่ละตัวก็มีปฏิปักษ์ที่ทำจากปฏิสสารด้วย ซึ่งยังไม่ได้กำหนดมวลความโน้มถ่วง

วิธีเดียวที่จะสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมที่จะปกป้องคุณจากผลกระทบของความเร่งของเรือ และให้แรงขับ "ลง" คงที่โดยไม่ต้องเร่งความเร็วก็คือถ้าคุณปลดล็อกอนุภาคมวลแรงโน้มถ่วงลบ อนุภาคและปฏิภาคทั้งหมดที่เราพบจนถึงขณะนี้มีมวลเป็นบวก แต่มวลเหล่านี้เป็นมวลเฉื่อย ซึ่งหมายความว่าสามารถตัดสินได้เฉพาะเมื่ออนุภาคถูกสร้างขึ้นหรือถูกเร่งเท่านั้น มวลเฉื่อยและมวลความโน้มถ่วงจะเท่ากันสำหรับอนุภาคทั้งหมดที่เรารู้จัก แต่เราไม่เคยทดสอบแนวคิดเกี่ยวกับปฏิสสารหรือปฏิอนุภาคเลย
ขณะนี้มีการทดลองในพื้นที่นี้ การทดลอง ALPHA ที่ CERN ได้สร้างแอนติไฮโดรเจน ซึ่งเป็นปฏิสสารที่เป็นกลางรูปแบบเสถียร และกำลังพยายามแยกมันออกจากอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด หากการทดลองมีความไวเพียงพอ เราจะสามารถวัดได้ว่าปฏิอนุภาคเข้าสู่สนามโน้มถ่วงได้อย่างไร ถ้ามันตกลงมาเหมือนสสารทั่วไป มันก็จะมีมวลความโน้มถ่วงเป็นบวกและสามารถนำมาใช้สร้างตัวนำความโน้มถ่วงได้ ถ้ามันตกลงไปในสนามโน้มถ่วง ทุกอย่างก็จะเปลี่ยนแปลงไป ผลลัพธ์เพียงหนึ่งเดียว แรงโน้มถ่วงเทียมก็อาจเกิดขึ้นได้ในทันที


ความเป็นไปได้ที่จะได้รับแรงโน้มถ่วงเทียมนั้นน่าดึงดูดสำหรับเราอย่างไม่น่าเชื่อ แต่ขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของมวลความโน้มถ่วงที่เป็นลบ ปฏิสสารอาจมีมวลมาก แต่เรายังไม่ได้พิสูจน์มัน

หากปฏิสสารมีมวลความโน้มถ่วงเป็นลบ ดังนั้นด้วยการสร้างสนามของสสารปกติและเพดานของปฏิสสาร เราสามารถสร้างสนามแรงโน้มถ่วงเทียมที่จะดึงคุณลงได้เสมอ ด้วยการสร้างเปลือกนำแรงโน้มถ่วงในรูปแบบของตัวยานอวกาศของเรา เราจะปกป้องลูกเรือจากแรงเร่งความเร็วที่เร็วเป็นพิเศษซึ่งอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ และที่สำคัญที่สุด ผู้คนในอวกาศจะไม่ประสบกับผลกระทบด้านลบทางสรีรวิทยาที่คุกคามนักบินอวกาศในปัจจุบันอีกต่อไป แต่จนกว่าเราจะพบอนุภาคที่มีมวลความโน้มถ่วงเป็นลบ แรงโน้มถ่วงเทียมจะได้มาจากความเร่งเท่านั้น

ข้อความของงานถูกโพสต์โดยไม่มีรูปภาพและสูตร
ผลงานเวอร์ชันเต็มมีอยู่ในแท็บ "ไฟล์งาน" ในรูปแบบ PDF

เป้าหมายและวัตถุประสงค์ของการศึกษา

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยของฉันคือเพื่อพิจารณาปฏิสัมพันธ์พื้นฐานเช่นแรงโน้มถ่วง ปรากฏการณ์ของมันและปัญหาของการตั้งถิ่นฐานในอวกาศด้วยแรงโน้มถ่วงเทียม พิจารณาคุณสมบัติของการใช้เครื่องยนต์ประเภทต่าง ๆ เพื่อสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม เพื่อพัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับชีวิตในอวกาศ ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเทียมและเพื่อแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นเมื่อสร้างโครงการนี้การบูรณาการสิทธิบัตรของเทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อแก้ปัญหาแรงโน้มถ่วงเทียม

ความเกี่ยวข้องของการศึกษา

การตั้งถิ่นฐานในอวกาศเป็นสถานีอวกาศประเภทหนึ่งที่บุคคลสามารถมีชีวิตอยู่ได้เป็นระยะเวลานานหรือตลอดชีวิต ในการสร้างการตั้งถิ่นฐานดังกล่าว คุณต้องคิดถึงเงื่อนไขที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับกิจกรรมชีวิตที่เหมาะสมที่สุด เช่น ระบบช่วยชีวิต แรงโน้มถ่วงเทียม การป้องกันจากอิทธิพลของอวกาศ เป็นต้น และแม้ว่าจะค่อนข้างยากที่จะปฏิบัติตามเงื่อนไขทั้งหมด แต่นักเขียนและวิศวกรนิยายวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งได้สร้างโครงการหลายโครงการที่อาจสร้างการตั้งถิ่นฐานในอวกาศที่น่าทึ่งในอนาคต

ความสำคัญและความแปลกใหม่ของการวิจัย

แรงโน้มถ่วงเทียมเป็นพื้นที่ที่น่าหวังสำหรับการวิจัย เพราะมันจะช่วยให้อยู่ในอวกาศได้ในระยะยาวและมีความเป็นไปได้ที่จะบินในอวกาศระยะไกล การก่อสร้างการตั้งถิ่นฐานในอวกาศสามารถจัดหาเงินทุนสำหรับการสำรวจเพิ่มเติม หากเราเปิดตัวโครงการการท่องเที่ยวอวกาศ ซึ่งถือเป็นความสุขที่มีราคาแพงมาก บริษัทด้านอวกาศจะได้รับเงินทุนเพิ่มเติม และการวิจัยสามารถดำเนินการได้ทุกทิศทาง โดยไม่ถูกจำกัดด้วยความเป็นไปได้

แรงโน้มถ่วง. ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วง แรงโน้มถ่วง.

แรงโน้มถ่วงเป็นหนึ่งในสี่ประเภทของปฏิสัมพันธ์พื้นฐานหรืออีกนัยหนึ่ง - แรงดึงดูดที่มุ่งสู่จุดศูนย์กลางมวลของวัตถุใด ๆ และไปยังจุดศูนย์กลางมวลของกลุ่มวัตถุ ยิ่งมีมวลมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เมื่อคุณเคลื่อนที่ออกห่างจากวัตถุ แรงดึงดูดที่มีต่อวัตถุนั้นมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ แต่ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม มันจะไม่มีวันหายไปเลย นั่นคือ ถ้าเราจินตนาการถึงสุญญากาศสัมบูรณ์ที่ไม่มีอนุภาคพิเศษจากแหล่งกำเนิดใดๆ แม้แต่อนุภาคเดียว ในอวกาศนี้ วัตถุใดๆ ที่มีมวลน้อยที่สุด โดยไม่มีแรงภายนอกอื่นๆ จะถูกดึงดูดเข้าหากันที่ระยะห่างอันไม่สิ้นสุด ระยะทาง.

ที่ความเร็วต่ำ แรงโน้มถ่วงจะถูกอธิบายโดยกลศาสตร์ของนิวตัน และด้วยความเร็วที่เทียบได้กับความเร็วแสง SRT อธิบายปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงได้

ก. ไอน์สไตน์.

ภายในกรอบของกลศาสตร์ของนิวตัน แรงโน้มถ่วงอธิบายได้ด้วยกฎแรงโน้มถ่วงสากล ซึ่งระบุว่าวัตถุสองจุด (หรือทรงกลม) ถูกดึงดูดเข้าหากันด้วยแรงที่มีสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลของวัตถุเหล่านี้ ซึ่งแปรผกผันกับ กำลังสองของระยะห่างระหว่างพวกมันและกระทำเป็นเส้นตรงที่เชื่อมวัตถุเหล่านี้

ในการประมาณความเร็วสูง แรงโน้มถ่วงอธิบายได้ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ซึ่งมีสมมุติฐาน 2 ข้อ:

หลักการสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ซึ่งระบุว่าปรากฏการณ์ทางธรรมชาติเกิดขึ้นอย่างเท่าเทียมกันในกรอบอ้างอิงเฉื่อยทั้งหมด

หลักการคงตัวของความเร็วแสง ซึ่งระบุว่าความเร็วแสงในสุญญากาศมีค่าคงที่ (ขัดแย้งกับกฎการเพิ่มความเร็ว)

ในการอธิบายแรงโน้มถ่วง ได้มีการพัฒนาส่วนขยายพิเศษของทฤษฎีสัมพัทธภาพ ซึ่งอนุญาตให้ใช้ความโค้งของกาล-อวกาศได้ อย่างไรก็ตาม ไดนามิกแม้จะอยู่ในกรอบของ STR อาจรวมถึงอันตรกิริยาของแรงโน้มถ่วงด้วย ตราบใดที่ศักย์ของสนามโน้มถ่วงยังน้อยกว่ามาก ควรสังเกตด้วยว่า STR หยุดทำงานในระดับจักรวาลทั้งหมด โดยต้องแทนที่ด้วย GRT

ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วง

ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วงที่โดดเด่นที่สุดคือแรงดึงดูด นอกจากนี้ยังมีปรากฏการณ์อื่นที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วง - ความไร้น้ำหนัก

ต้องขอบคุณแรงโน้มถ่วงที่ทำให้เราเดินบนโลกและโลกของเราก็ดำรงอยู่เช่นเดียวกับจักรวาลทั้งหมด แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราออกจากโลกนี้? เราจะได้สัมผัสกับปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงที่สว่างที่สุดอย่างหนึ่ง - ความไร้น้ำหนัก ภาวะไร้น้ำหนักเป็นสภาวะของร่างกายที่ไม่มีแรงอื่นใดนอกจากแรงโน้มถ่วงมากระทำต่อวัตถุนั้น หรือแรงเหล่านี้ได้รับการชดเชย

นักบินอวกาศที่อยู่ใน ISS อยู่ในสภาพไร้น้ำหนักซึ่งส่งผลเสียต่อสุขภาพ เมื่อเปลี่ยนจากสภาพแรงโน้มถ่วงของโลกไปสู่สภาวะไร้น้ำหนัก (โดยหลักแล้ว เมื่อยานอวกาศเข้าสู่วงโคจร) นักบินอวกาศส่วนใหญ่ประสบกับปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตที่เรียกว่ากลุ่มอาการการปรับตัวในอวกาศ เมื่อบุคคลอยู่ในอวกาศเป็นเวลานาน (มากกว่าหนึ่งสัปดาห์) การขาดแรงโน้มถ่วงจะเริ่มทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในร่างกายซึ่งเป็นผลลบ ผลที่ตามมาประการแรกและชัดเจนที่สุดของการไร้น้ำหนักคือการฝ่อของกล้ามเนื้ออย่างรวดเร็ว: กล้ามเนื้อถูกปิดจากกิจกรรมของมนุษย์จริง ๆ ส่งผลให้ลักษณะทางกายภาพทั้งหมดของร่างกายเสื่อมลง นอกจากนี้ผลที่ตามมาของการลดลงอย่างรวดเร็วในกิจกรรมของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อคือการลดการใช้ออกซิเจนของร่างกายและเนื่องจากฮีโมโกลบินส่วนเกินส่งผลให้กิจกรรมของไขกระดูกซึ่งสังเคราะห์ขึ้นอาจลดลง ยังมีเหตุผลที่เชื่อได้ว่าการเคลื่อนไหวที่จำกัดขัดขวางการเผาผลาญฟอสฟอรัสในกระดูก ซึ่งทำให้ความแข็งแรงลดลง

เพื่อกำจัดผลกระทบด้านลบของการไร้น้ำหนัก จำเป็นต้องสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมในอวกาศ

แรงโน้มถ่วงเทียมและการตั้งถิ่นฐานในอวกาศ การวิจัยในช่วงต้นศตวรรษที่ 20

Tsiolkovsky เสนอทฤษฎีการตั้งถิ่นฐานของอีเทอร์ซึ่งเป็นพรูที่หมุนรอบแกนของมันอย่างช้าๆ แต่ในเวลานั้นความคิดดังกล่าวเป็นเพียงยูโทเปียและโครงการทั้งหมดของเขายังคงอยู่ในภาพร่าง

โครงการที่พัฒนาแล้วครั้งแรกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย Hermann Nordrung ในปี 1928 นอกจากนี้ยังเป็นสถานีรูปทรงทอรัส รวมถึงโมดูลที่อยู่อาศัย เครื่องกำเนิดพลังงาน และโมดูลหอดูดาวดาราศาสตร์

โครงการต่อไปเสนอโดย Wernher von Braun ผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในโครงการอวกาศของอเมริกา นอกจากนี้ยังเป็นสถานีรูปพรูที่ผู้คนจะอาศัยและทำงานในห้องที่เชื่อมต่อกับทางเดินขนาดใหญ่เส้นเดียว โครงการของเวอร์เนอร์ถือเป็นหนึ่งในลำดับความสำคัญของ NASA จนกระทั่งโครงการ Skylab ถือกำเนิดขึ้นในยุค 60

สกายแล็ปซึ่งเป็นสถานีโคจรแห่งชาติแห่งแรกและแห่งเดียวของสหรัฐฯ มีวัตถุประสงค์เพื่อการวิจัยทางเทคโนโลยี ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ การแพทย์ และชีววิทยา รวมถึงการสังเกตการณ์โลก เปิดตัวเมื่อวันที่ 14 พฤษภาคม พ.ศ. 2516 เป็นเจ้าภาพภารกิจอพอลโล 3 ครั้งตั้งแต่เดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2516 ถึงกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2517 ถูกโคจรและพังทลายลงเมื่อวันที่ 11 กรกฎาคม พ.ศ. 2522

นอกจากนี้ ในปี 1965 สมาคมอวกาศอเมริกันเสนอว่ารูปร่างในอุดมคติสำหรับการตั้งถิ่นฐานในอวกาศน่าจะเป็นพรู เนื่องจากโมดูลทั้งหมดตั้งอยู่รวมกัน แรงโน้มถ่วงจะมีค่าสูงสุด ปัญหาแรงโน้มถ่วงเทียมดูเหมือนจะได้รับการแก้ไขไปมากแล้ว

โปรเจ็กต์ต่อไปได้รับการเสนอชื่อโดยเจอราร์ด โอนีล เขาจินตนาการถึงการสร้างอาณานิคม โดยเสนอให้ใช้กระบอกสูบขนาดยักษ์สองกระบอก ล้อมอยู่ในกรอบและหมุนไปในทิศทางที่ต่างกัน กระบอกสูบเหล่านี้หมุนรอบแกนของมันเองด้วยความเร็วประมาณ 0.53 รอบต่อนาที เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่มนุษย์คุ้นเคยได้ถูกสร้างขึ้นในอาณานิคม

ในปี พ.ศ. 2518 ปาร์กเกอร์ได้เสนอโครงการสร้างอาณานิคมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ม. และยาว 1 กม. ซึ่งอยู่ห่างจากโลกและดวงจันทร์ประมาณ 400,000 กม. และออกแบบมาสำหรับผู้คน 10,000 คน การหมุนรอบแกนตามยาวด้วยความเร็ว 1 รอบต่อ 21 วินาทีจะทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงใกล้เคียงกับโลก

ในปี พ.ศ. 2520 ริชาร์ด จอห์นสัน นักวิจัยจากศูนย์วิจัยอาเมสของ NASA และศาสตราจารย์ชาร์ลส โฮลบราวแห่งมหาวิทยาลัยคอลเกตได้ตีพิมพ์รายงาน Space Settlements ซึ่งพิจารณาการวิจัยที่มีความหวังเกี่ยวกับการตั้งถิ่นฐานที่มีรูปทรงพรู

ในปี 1994 ภายใต้การดูแลของ Dr. Rodney Galloway โดยการมีส่วนร่วมของนักวิทยาศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์ในห้องทดลองที่ Phillips Laboratory และ Sandia Laboratories รวมถึงศูนย์วิจัยอื่นๆ ของกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา และศูนย์วิจัยอวกาศของมหาวิทยาลัยแอริโซนา มีการรวบรวมคู่มือมากมายสำหรับการออกแบบการตั้งถิ่นฐานของพื้นที่รูปพรู

การวิจัยสมัยใหม่

หนึ่งในโครงการสมัยใหม่ในด้านการตั้งถิ่นฐานในอวกาศคือ Stanford Torus ซึ่งเป็นทายาทสายตรงของแนวคิดของ Wernher von Braun

Stanford Torus ได้รับการเสนอต่อ NASA ในช่วงฤดูร้อนปี 1975 โดยนักศึกษามหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดเพื่อสร้างแนวความคิดในการออกแบบอาณานิคมอวกาศในอนาคต เจอราร์ด โอนีล ต่อมาได้แนะนำ "Island One" หรือ "Bernal Sphere" ของเขาเป็นทางเลือกแทนพรู "Stanford Torus" เฉพาะในเวอร์ชันที่มีรายละเอียดมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งแสดงถึงแนวคิดของสถานีอวกาศที่หมุนได้เป็นรูปวงแหวน นำเสนอโดยแวร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์ และเฮอร์มันน์ โปต็อกนิก วิศวกรชาวออสเตรียโดยกำเนิดชาวสโลวีเนีย

เป็นพรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.8 กิโลเมตร (สำหรับที่อยู่อาศัยของผู้คน 10,000 คนดังที่อธิบายไว้ในงานปี 1975) และหมุนรอบแกนของมัน (รอบต่อนาที) สร้างแรงโน้มถ่วงเทียม 0.9 - 1 กรัมบนวงแหวน เนื่องจากความแรงของแรงเหวี่ยง

แสงอาทิตย์เข้ามาทางระบบกระจก วงแหวนเชื่อมต่อกับฮับผ่าน "ซี่" - ทางเดินสำหรับการเคลื่อนย้ายผู้คนและสินค้าไปยังเพลาและด้านหลัง ศูนย์กลางซึ่งเป็นแกนการหมุนของสถานีเหมาะที่สุดสำหรับสถานีเชื่อมต่อสำหรับรับยานอวกาศ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเทียมนั้นไม่มีนัยสำคัญที่นี่: มีโมดูลที่อยู่กับที่ซึ่งเชื่อมต่อกับแกนของสถานี

พรูด้านในนั้นสามารถอยู่อาศัยได้ มีขนาดใหญ่พอที่จะสร้างระบบนิเวศเทียม สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และภายในก็เหมือนกับหุบเขาน้ำแข็งแคบยาวที่ปลายโค้งขึ้นจนกลายเป็นวงกลมในที่สุด ประชากรอาศัยอยู่ที่นี่ในสภาพคล้ายกับย่านชานเมืองที่มีประชากรหนาแน่น และภายในวงแหวนมีแผนกเกษตรกรรมและส่วนที่อยู่อาศัย (ภาคผนวก 1)

การตั้งถิ่นฐานในอวกาศและแรงโน้มถ่วงเทียมในวัฒนธรรม เอลิเซียม

โลกแห่งวงแหวน เช่น ที่ปรากฏในภาพยนตร์แอคชั่นไซไฟ Elysium หรือวิดีโอเกม Halo อาจเป็นแนวคิดที่น่าสนใจที่สุดสำหรับสถานีอวกาศในอนาคต ใน Elysium สถานีจะอยู่ใกล้กับโลก และหากคุณไม่คำนึงถึงขนาดของมัน สถานีก็จะมีความสมจริงในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ปัญหาที่ใหญ่ที่สุดที่นี่คือ "การเปิดกว้าง" ซึ่งเป็นเพียงจินตนาการที่บริสุทธิ์เพียงรูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น

“บางทีปัญหาที่ถกเถียงกันมากที่สุดเกี่ยวกับ Elysium Station ก็คือการเปิดกว้างต่อสภาพแวดล้อมในอวกาศ”

“หนังเรื่องนี้แสดงให้เห็นว่ายานอวกาศเพิ่งลงจอดบนสนามหญ้าหลังจากมาจากนอกโลก ไม่มีประตูเชื่อมต่อหรืออะไรทำนองนั้น แต่สถานีดังกล่าวจะต้องแยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกโดยสิ้นเชิง ไม่อย่างนั้นบรรยากาศที่นี่จะอยู่ได้ไม่นาน บางทีพื้นที่เปิดโล่งของสถานีอาจได้รับการปกป้องด้วยสนามที่มองไม่เห็นซึ่งจะช่วยให้แสงแดดส่องเข้าไปข้างในและช่วยชีวิตต้นไม้และต้นไม้ที่ปลูกไว้ที่นั่นได้ แต่สำหรับตอนนี้มันเป็นเพียงจินตนาการ ไม่มีเทคโนโลยีดังกล่าว”

ความคิดของสถานีที่มีรูปร่างเป็นวงแหวนนั้นยอดเยี่ยมมาก แต่ก็ยังไม่สามารถเกิดขึ้นได้

สตาร์วอร์ส

แฟนภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์เกือบทุกคนรู้ดีว่าเดธสตาร์คืออะไร นี่คือสถานีอวกาศทรงกลมสีเทาขนาดใหญ่จากภาพยนตร์มหากาพย์เรื่อง Star Wars ซึ่งดูเหมือนดวงจันทร์มาก นี่คือยานพิฆาตดาวเคราะห์ระหว่างกาแล็กซี ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วก็คือดาวเคราะห์เทียมที่ทำจากเหล็กและมีสตอร์มทรูปเปอร์อาศัยอยู่

เราสามารถสร้างดาวเคราะห์เทียมและท่องไปในกาแล็กซีอันกว้างใหญ่บนมันได้จริงหรือ? ตามทฤษฎี - ใช่ เพียงอย่างเดียวนี้จะต้องใช้ทรัพยากรบุคคลและการเงินจำนวนมหาศาล

ปัญหาของการสร้างดาวมรณะยังถูกหยิบยกขึ้นมาโดยทำเนียบขาวของอเมริกา หลังจากที่สังคมได้ส่งคำร้องที่เกี่ยวข้องเพื่อประกอบการพิจารณา คำตอบอย่างเป็นทางการจากทางการคือจะต้องใช้เงินจำนวน 852,000,000,000,000,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับการก่อสร้างเหล็กเพียงอย่างเดียว

แต่ถึงแม้ว่าปัญหาทางการเงินจะไม่ใช่เรื่องสำคัญ แต่มนุษยชาติก็ไม่มีเทคโนโลยีในการสร้างดาวมรณะขึ้นมาใหม่ เนื่องจากจำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาลในการเคลื่อนย้าย

(ภาคผนวก 2)

ปัญหาในการดำเนินโครงการจัดสรรพื้นที่

การตั้งถิ่นฐานในอวกาศเป็นทิศทางที่มีแนวโน้มในอุตสาหกรรมอวกาศในอนาคต แต่เช่นเคย มีความยากลำบากที่ต้องเอาชนะเพื่อทำภารกิจนี้ให้สำเร็จ

ต้นทุนเงินทุนเริ่มแรก

ระบบช่วยชีวิตภายใน

การสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม

การป้องกันจากสภาวะภายนอกที่ไม่เป็นมิตร:

1. จากรังสี

   ให้ความร้อน

   จากวัตถุแปลกปลอม

การแก้ปัญหาแรงโน้มถ่วงเทียมและการตั้งถิ่นฐานของอวกาศ

ต้นทุนเงินทุนเริ่มต้น - ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ร่วมกันหากผู้คนละทิ้งความทะเยอทะยานส่วนตัวและทำงานเพื่อสิ่งที่ดีกว่า ท้ายที่สุดแล้ว อนาคตของมนุษยชาติขึ้นอยู่กับเราเท่านั้น

ระบบช่วยชีวิตภายใน - ขณะนี้บน ISS มีระบบสำหรับการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ แต่ยังไม่เพียงพอ หากมีพื้นที่เพียงพอบนสถานีโคจรคุณสามารถค้นหาสถานที่สำหรับเรือนกระจกที่พืชจะปล่อยออกซิเจนสูงสุดออกมา นอกจากนี้ยังมีการสร้างห้องปฏิบัติการไฮโดรโปนิกส์สำหรับการปลูกพืชจีเอ็มโอที่จะสามารถจัดหาอาหารให้กับประชากรทั้งหมดของสถานีได้

การสร้างแรงโน้มถ่วงเทียมไม่ใช่เรื่องยากเท่ากับการส่งเชื้อเพลิงจำนวนมหาศาลที่จำเป็นในการหมุนสถานี

1. 1. มีหลายวิธีในการแก้ปัญหา

      1. 1. เมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ประเภทต่างๆ วิศวกรมักจะพูดถึงแรงกระตุ้นเฉพาะ แรงกระตุ้นจำเพาะหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงกระตุ้นต่อมวลหน่วยของเชื้อเพลิงที่ใช้ไป ดังนั้น ยิ่งเครื่องยนต์มีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งต้องใช้เชื้อเพลิงน้อยลงเท่านั้นในการปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศ ในทางกลับกัน แรงกระตุ้นเป็นผลจากการกระทำของแรงในช่วงเวลาหนึ่ง จรวดเคมีแม้ว่าจะมีแรงผลักดันที่สูงมาก แต่ก็ทำงานเพียงไม่กี่นาทีและมีแรงกระตุ้นจำเพาะที่ต่ำมาก เครื่องยนต์ไอออนซึ่งสามารถทำงานได้นานหลายปี สามารถมีแรงกระตุ้นจำเพาะสูงและมีแรงขับต่ำมาก

ใช้แนวทางมาตรฐานและใช้เครื่องยนต์ไอพ่นกับปัญหา การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการใช้เครื่องยนต์ไอพ่นที่รู้จักจะต้องใช้เชื้อเพลิงจำนวนมหาศาลในการเดินเครื่องของสถานีเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปี

แรงกระตุ้นเฉพาะ I (LPRE) = 4.6

แรงกระตุ้นจำเพาะ I (มอเตอร์จรวดแข็ง) = 2.65

แรงกระตุ้นเฉพาะ I (EP) = 10

แรงกระตุ้นเฉพาะ I (เครื่องยนต์พลาสม่า) = 290

นี่คืออัตราการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงเป็นเวลา 1 ปี ดังนั้นจึงไม่ฉลาดที่จะใช้เครื่องยนต์ไอพ่น

1. 1. 1. 1. ความคิดของฉันคือสิ่งนี้

ลองพิจารณากรณีเบื้องต้น

ขอให้เรามีม้าหมุนที่ไม่เคลื่อนไหว จากนั้น ถ้าเราตรึงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีขั้วเดียว n จำนวนไว้ที่ขอบของม้าหมุนเพื่อให้แรงปฏิสัมพันธ์ของพวกมันมีค่าสูงสุด เราจะได้สิ่งต่อไปนี้: ถ้าเราเปิดแม่เหล็กไฟฟ้าหมายเลข 1 เพื่อให้มันทำปฏิกิริยากับแม่เหล็กไฟฟ้าหมายเลข 2 โดยมี แรง x คูณมากกว่าอันที่สองกระทำต่ออันแรก จากนั้นตามกฎ III ของนิวตัน แรงกระทำของแม่เหล็กไฟฟ้าหมายเลข 1 บนหมายเลข 2 จากด้านข้างของหมายเลข 2 จะได้รับการชดเชยด้วยแรงปฏิกิริยาของตัวรองรับแบบหมุน ซึ่งจะทำให้วงล้อหยุดนิ่ง ตอนนี้ปิดหมายเลข 1 เพิ่มความแข็งแกร่งของหมายเลข 2 เป็นหมายเลข 1 และเปิดหมายเลข 3 ด้วยแรงเท่ากับหมายเลข 2 ในขั้นตอนก่อนหน้า และหากเราดำเนินการตามขั้นตอนนี้ต่อไป เราจะบรรลุการหมุนของ ม้าหมุน เมื่อนำวิธีนี้ไปใช้กับสถานีอวกาศ เราจะได้วิธีแก้ปัญหาแรงโน้มถ่วงเทียม

(ภาคผนวก 3)

การป้องกันจากสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร

1. สิทธิบัตรการป้องกันรังสี № 2406661

ผู้ถือสิทธิบัตร Alexey Gennadievich Rebeko

สิ่งประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับวิธีการและวิธีการในการปกป้องลูกเรือและอุปกรณ์จากรังสีไอออไนซ์ (อนุภาคพลังงานสูงที่มีประจุ) ในระหว่างการบินในอวกาศ ตามการประดิษฐ์นี้ สนามไฟฟ้าสถิตหรือสนามแม่เหล็กป้องกันถูกสร้างขึ้นรอบๆ ยานอวกาศ ซึ่งอยู่ในช่องว่างระหว่างพื้นผิวปิดและไม่สัมผัสสองอันที่ซ้อนกันอยู่ภายใน พื้นที่ป้องกันของยานอวกาศถูกจำกัดโดยพื้นผิวด้านใน และพื้นผิวด้านนอกแยกยานอวกาศและพื้นที่ป้องกันออกจากพลาสมาระหว่างดาวเคราะห์ รูปร่างของพื้นผิวสามารถกำหนดเองได้ เมื่อใช้สนามป้องกันไฟฟ้า ประจุที่มีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้ามจะถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวเหล่านี้ ในตัวเก็บประจุดังกล่าว สนามไฟฟ้าจะกระจุกตัวอยู่ในช่องว่างระหว่างพื้นผิวแผ่น ในกรณีของสนามแม่เหล็ก กระแสในทิศทางตรงกันข้ามจะถูกส่งผ่านพื้นผิว และเลือกอัตราส่วนของความแรงของกระแส เพื่อลดค่าของสนามที่เหลือภายนอกให้เหลือน้อยที่สุด รูปร่างของพื้นผิวที่ต้องการในกรณีนี้คือแบบวงแหวน เพื่อให้มั่นใจในการปกป้องอย่างต่อเนื่อง ภายใต้อิทธิพลของแรงลอเรนซ์ อนุภาคที่มีประจุจะเคลื่อนที่ไปตามวิถีโคจรโค้งหรือวงโคจรปิดระหว่างพื้นผิว เป็นไปได้ที่จะใช้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กระหว่างพื้นผิวพร้อมกัน ในกรณีนี้ สามารถวางวัสดุที่เหมาะสมลงในช่องว่างระหว่างพื้นผิวเพื่อดูดซับอนุภาคที่มีประจุ เช่น ไฮโดรเจนเหลว น้ำ หรือโพลีเอทิลีน ผลลัพธ์ทางเทคนิคของการประดิษฐ์มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างการป้องกันที่เชื่อถือได้และต่อเนื่อง (ต่อเนื่องทางเรขาคณิต) จากรังสีคอสมิก ทำให้การออกแบบอุปกรณ์ป้องกันง่ายขึ้นและลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานในการดูแลรักษาสนามป้องกัน

1. ให้สิทธิบัตรความร้อน №2148540

ผู้ถือสิทธิบัตรOpen Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation "Energia" ตั้งชื่อตาม S.P. Korolev"

ระบบควบคุมความร้อนของยานอวกาศและสถานีโคจรที่มีวงจรระบายความร้อนและความร้อนแบบปิดเชื่อมต่อผ่านเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลว-ของเหลวระดับกลางอย่างน้อยหนึ่งเครื่อง ระบบควบคุมและการวัด วาล์วกระจายวาล์ว และวาล์วเติมระบายน้ำ ในขณะที่วงจรทำความร้อนประกอบด้วยเครื่องกระตุ้นการไหลเวียน เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนก๊าซ-ของเหลวและคอยล์และแผ่นความร้อน และในวงจรทำความเย็น เครื่องกระตุ้นการไหลเวียนอย่างน้อยหนึ่งเครื่อง เครื่องควบคุมการไหลของของเหลว หนึ่งเอาต์พุตซึ่งเชื่อมต่อผ่านเช็ควาล์วแรกกับทางเข้าของเครื่องผสมการไหลของน้ำหล่อเย็น และ อีกอันผ่านเช็ควาล์วที่สอง - ไปยังตัวแลกเปลี่ยนความร้อนจากการแผ่รังสีทางเข้าซึ่งเอาต์พุตเชื่อมต่อกับอินพุตที่สองของตัวผสมการไหลเอาต์พุตของตัวผสมการไหลจะเชื่อมต่อกันด้วยท่อเชื่อมต่อกับช่องรับความร้อนของ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลว - ของเหลวระดับกลางซึ่งเอาต์พุตเชื่อมต่อกับเครื่องกระตุ้นการไหลเวียนมีการติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิบนท่อเชื่อมต่อเชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านระบบควบคุมไปยังของเหลวควบคุมการไหลโดยมีลักษณะเฉพาะคือนำชุดปั๊มไฟฟ้าสองตัวเข้ามาเพิ่มเติม วงจรทำความเย็นและอินพุตของหน่วยปั๊มไฟฟ้าชุดแรกเชื่อมต่อผ่านตัวกรองไปยังช่องจ่ายน้ำหล่อเย็นจากช่องรับความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลวและของเหลวระดับกลางและเอาต์พุตเชื่อมต่อกับวาล์วตรวจสอบที่สองและขนานกัน ผ่านตัวกรองไปยังอินพุตของหน่วยปั๊มไฟฟ้าตัวที่สองซึ่งเอาต์พุตเชื่อมต่อกับเช็ควาล์วตัวแรกหน่วยปั๊มไฟฟ้าแต่ละตัวจะติดตั้งเซ็นเซอร์ความดันแตกต่างและติดตั้งเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพิ่มเติมบนท่อที่เชื่อมต่อเอาต์พุตของ เครื่องผสมการไหลพร้อมช่องรับความร้อนของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนของเหลว-ของเหลว เชื่อมต่อทางไฟฟ้าผ่านระบบควบคุมไปยังปั๊มไฟฟ้าชุดแรก

1. ป้องกันวัตถุแปลกปลอม

มีหลายวิธีในการป้องกันสิ่งแปลกปลอม

ใช้มอเตอร์ที่ไม่ได้มาตรฐาน เช่น เครื่องเร่งแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีแรงกระตุ้นเฉพาะแบบแปรผัน

ห่อดาวเคราะห์น้อยด้วยใบเรือสุริยะพลาสติกสะท้อนแสงใช้ฟิล์ม PET เคลือบอลูมิเนียม

“ทาสี” หรือโรยวัตถุด้วยไทเทเนียมไดออกไซด์ (สีขาว) หรือคาร์บอนแบล็ค (สีดำ) เป็นต้น ทำให้เกิดผล Yarkovskyและเปลี่ยนวิถีของมัน

นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ Eugene Shoemaker เสนอในปี 1996 ปล่อยไอน้ำออกมาในเส้นทางของวัตถุเพื่อชะลอความเร็วลงอย่างนุ่มนวล Nick Zabo วาดแนวคิดที่คล้ายกันในปี 1990 "การเบรกตามหลักอากาศพลศาสตร์ของดาวหาง": ดาวหางหรือโครงสร้างน้ำแข็งกำหนดเป้าหมายไปที่ดาวเคราะห์น้อย หลังจากนั้นการระเบิดของนิวเคลียร์จะทำให้น้ำแข็งกลายเป็นไอและก่อตัวเป็นบรรยากาศชั่วคราวในเส้นทางของดาวเคราะห์น้อย

ติดบัลลาสต์หนักเข้ากับดาวเคราะห์น้อยเพื่อเปลี่ยนวิถีโคจรโดยการเปลี่ยนจุดศูนย์ถ่วง

ใช้เลเซอร์ระเหย;

ใช้ตัวปล่อยคลื่นกระแทก;

เมื่อเร็วๆ นี้นักวิทยาศาสตร์ C. Bombardelli และ G. Pelez จากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งมาดริดเสนอวิธีการ "ไร้สัมผัส" อีกวิธีหนึ่ง มันมี ใช้ปืนใหญ่ไอออนโดยมีความเบี่ยงเบนต่ำ มุ่งเป้าไปที่ดาวเคราะห์น้อยจากเรือใกล้เคียง พลังงานจลน์ที่ส่งผ่านไอออนไปยังพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย เช่น ในกรณีของการลากจูงแรงโน้มถ่วง จะสร้างแรงที่อ่อนแอแต่คงที่ซึ่งสามารถเบี่ยงเบนดาวเคราะห์น้อยได้ และจะใช้เรือที่เบากว่า

การระเบิดของอุปกรณ์นิวเคลียร์ด้านบน บน หรือใต้พื้นผิวดาวเคราะห์น้อยเป็นทางเลือกที่มีศักยภาพในการต้านทานภัยคุกคาม ความสูงของการระเบิดที่เหมาะสมที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบและขนาดของวัตถุ ในกรณีที่มีภัยคุกคามจากกองเศษซากเพื่อหลีกเลี่ยงการแพร่กระจายขอแนะนำให้ทำการระเบิดของรังสีนั่นคือการระเบิดเหนือพื้นผิว ในระหว่างการระเบิด พลังงานที่ปล่อยออกมาในรูปของนิวตรอนและรังสีเอกซ์อ่อน (ซึ่งไม่ทะลุผ่านสสาร) จะถูกแปลงเป็นความร้อนเมื่อไปถึงพื้นผิวของวัตถุ ความร้อนเปลี่ยนสสารของวัตถุให้เป็นการระเบิด และมันจะออกไปจากวิถีตามกฎข้อที่สามของนิวตัน การระเบิดจะไปในทิศทางเดียว และวัตถุไปในทิศทางตรงกันข้าม

หนังสติ๊กแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นระบบอัตโนมัติที่ตั้งอยู่บนดาวเคราะห์น้อยที่ปล่อยสสารที่ประกอบด้วยมันออกสู่อวกาศ ดังนั้นจึงค่อย ๆ เคลื่อนตัวและสูญเสียมวลไป เครื่องยิงแม่เหล็กไฟฟ้าจะต้องทำงานเป็นระบบแรงกระตุ้นจำเพาะต่ำ: ใช้เชื้อเพลิงมากแต่พลังงานน้อย

แนวคิดก็คือหากคุณใช้วัสดุดาวเคราะห์น้อยเป็นเชื้อเพลิง ปริมาณเชื้อเพลิงก็ไม่สำคัญเท่ากับปริมาณพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่จะถูกจำกัด

อีกวิธีที่เป็นไปได้คือการวางเครื่องยิงแม่เหล็กไฟฟ้าบนดวงจันทร์ โดยเล็งไปที่วัตถุใกล้โลก เพื่อใช้ประโยชน์จากความเร็ววงโคจรของดาวเทียมธรรมชาติและการส่ง "กระสุนหิน" ได้อย่างไม่จำกัด

บทสรุป.

หลังจากวิเคราะห์ข้อมูลที่นำเสนอ จะเห็นได้ชัดว่าแรงโน้มถ่วงเทียมเป็นปรากฏการณ์ที่แท้จริงที่จะนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอวกาศทันทีที่เราเอาชนะความยากลำบากทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับโครงการนี้

ฉันเห็นการตั้งถิ่นฐานของพื้นที่ในรูปแบบที่เสนอโดย von Braun: โลกที่มีรูปทรงพรูพร้อมการใช้พื้นที่ให้เกิดประโยชน์สูงสุดและการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่ากิจกรรมของชีวิตในระยะยาว กล่าวคือ:

• การหมุนของสถานีจะเกิดขึ้นตามหลักการที่ผมอธิบายไว้ในหัวข้อ การสร้างแรงโน้มถ่วงเทียม แต่เนื่องจากนอกจากการหมุนแล้วจะมีการเคลื่อนไหวในอวกาศจึงแนะนำให้ติดตั้งมอเตอร์แก้ไขบนสถานี

การใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของสถานี:

• ไฮโดรโปนิกส์

  • พืชไม่จำเป็นต้องรดน้ำมากนัก ใช้น้ำน้อยกว่าการปลูกบนพื้นดินในสวนมาก อย่างไรก็ตาม ด้วยการเลือกแร่ธาตุและส่วนประกอบที่ถูกต้อง พืชจะไม่แห้งหรือเน่า สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการได้รับออกซิเจนเพียงพอ

    ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือวิธีนี้ช่วยให้คุณปกป้องพืชจากโรคและแมลงศัตรูพืชหลายชนิด พืชเองก็จะไม่ดูดซับสารอันตรายจากดิน

    ส่งผลให้มีผลผลิตสูงสุดซึ่งจะครอบคลุมความต้องการของผู้อยู่อาศัยในสถานีได้อย่างสมบูรณ์

การฟื้นฟูน้ำ

• การควบแน่นของความชื้นจากอากาศ

  การทำน้ำให้บริสุทธิ์

  การแปรรูปปัสสาวะและขยะมูลฝอย

กลุ่มเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะรับผิดชอบการจัดหาพลังงานซึ่งจะได้รับการปกป้องตามสิทธิบัตรเลขที่ 2406661 ดัดแปลงเพื่อกำจัดอนุภาคกัมมันตภาพรังสีภายนอกสถานี

งานสร้างการตั้งถิ่นฐานในพื้นที่นั้นยากแต่ทำได้ ฉันหวังว่าในอนาคตอันใกล้นี้ เนื่องจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ข้อกำหนดเบื้องต้นที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการสร้างและพัฒนาการตั้งถิ่นฐานในอวกาศตามแรงโน้มถ่วงเทียมจะได้รับการเติมเต็ม การมีส่วนร่วมของฉันต่อสาเหตุที่จำเป็นนี้จะได้รับการชื่นชม อนาคตของมนุษยชาติอยู่ที่การสำรวจอวกาศและการเปลี่ยนผ่านสู่วงรอบการพัฒนามนุษย์ใหม่ที่มีแนวโน้มดีขึ้นและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

การใช้งาน

ภาคผนวก 1. พรูสแตนฟอร์ด

ภาคผนวก 2 เดธสตาร์ เอลิเซียม

ภาคผนวก 3 แผนผังการเคลื่อนที่แบบหมุน

แรงลัพธ์ในการประมาณครั้งแรก (เฉพาะอันตรกิริยาของแม่เหล็ก) ส่งผลให้สถานีมีการเคลื่อนที่แบบหมุน นั่นคือสิ่งที่เราต้องการ

อ้างอิง

อัลยาครินสกี้. มนุษย์อาศัยอยู่ในอวกาศ ความไร้น้ำหนัก: บวกหรือลบ?

บาร์เรอร์, เอ็ม. เครื่องยนต์จรวด

โดโบรโวลสกี้, เอ็ม. เครื่องยนต์จรวดเหลว พื้นฐานของการออกแบบ

โดโรเฟเยฟ, เอ. พื้นฐานของทฤษฎีเครื่องยนต์จรวดความร้อน

มัตวีฟ. กลศาสตร์และทฤษฎีสัมพัทธภาพ: หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัย

ไมอาคิเชฟ. ฟิสิกส์โมเลกุลและอุณหพลศาสตร์

ไมอาคิเชฟ. ฟิสิกส์. กลศาสตร์.

ไมอาคิเชฟ. ฟิสิกส์. ไฟฟ้ากระแส.

รัสเซล, ดี. ไฮโดรโปนิกส์

ซันโกะ. พจนานุกรมดาราศาสตร์

ศิวะคิน. วิชาฟิสิกส์ทั่วไป

ไฟน์แมน. ไฟน์แมนบรรยายเรื่องแรงโน้มถ่วง

ทซิโอลคอฟสกี้ การดำเนินการเกี่ยวกับเทคโนโลยีจรวด

ชิเลโกะ. ในมหาสมุทรแห่งพลังงาน

Golubev I.R. และ Novikov Yu.V. สิ่งแวดล้อมและการป้องกัน

Zakhlebny A.N. อ่านหนังสือเกี่ยวกับการอนุรักษ์ธรรมชาติ

Zverev I. การอนุรักษ์ธรรมชาติและการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมของเด็กนักเรียน

อิวานอฟ เอ.เอฟ. การทดลองทางกายภาพกับเนื้อหาด้านสิ่งแวดล้อม

คิเซเลฟ เอส.วี. การสาธิตปรากฏการณ์เรือนกระจก

แหล่งข้อมูลทางอินเทอร์เน็ต:

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

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru

— จริงหรือที่ว่าไม่มีแรงโน้มถ่วงในอวกาศ?

- ไม่ ไม่เป็นความจริง: กฎแรงโน้มถ่วงสากลดำเนินไปทุกที่

เหตุใดนักบินอวกาศจึง “บิน” ภายในเรือ มัดตัวเองไว้กับเตียงขณะนอนหลับ และจับ “ชิปบิน” ไปทั่วห้องโดยสาร

พวกเขาประสบภาวะไร้น้ำหนักเพราะว่า เคลื่อนที่เป็นวงกลม(รอบโลก) ด้วยความเร็วมหาศาล (7.9 กิโลเมตรต่อวินาที) วิธีนี้สามารถสาธิตคร่าวๆ ได้โดยการเทน้ำลงในถังเล็กๆ แล้วหมุนอย่างแรง น้ำจะไม่ไหลออกมามันจะถูกกดลงไปที่ด้านล่างด้วย "แรงเหวี่ยง" หรือโดยแรงเฉื่อย: เนื่องจากความเฉื่อยทำหน้าที่เป็นเส้นตรงและ "การปัดเศษ" ของวิถีการเคลื่อนที่จะเปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนไหวอยู่ตลอดเวลา

มันเป็นความเฉื่อยของการเคลื่อนที่ในวงโคจรเป็นวงกลมรอบโลกที่ชดเชยแรงโน้มถ่วง หากยานอวกาศไม่ได้บินด้วยความเร็วขนาดนี้ - แต่อยู่กับที่ - มันคงจะชนโลกทันที - ไม่สำคัญว่าจะอยู่ห่างจากโลกหลายร้อยกิโลเมตร: แรงโน้มถ่วงของมันมีขนาดใหญ่มากและขยายออกไป เป็นระยะทางที่ไกลมาก (ตามทฤษฎี - อนันต์) หากมีหอคอยขนาดใหญ่ยื่นออกมาจากพื้นดินสูง 500 กิโลเมตร (ที่ระดับความสูงประมาณนี้ สถานีอวกาศนานาชาติจะเคลื่อนที่ตลอดเวลา) และเรายืนอยู่บนหอคอยแห่งนี้ เราจะไม่ได้สัมผัสกับความไร้น้ำหนักใด ๆ เลย เว้นแต่แรงโน้มถ่วงปกติของโลก ( อาจจะน้อยกว่าบนพื้นผิวเล็กน้อย)

ดังนั้นอวกาศในเรื่องนี้ก็ไม่ต่างกัน แต่เฉพาะในอวกาศที่ไม่มีชั้นบรรยากาศเท่านั้นที่คุณสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมหาศาลจนสามารถชดเชยแรงโน้มถ่วงของโลกได้ เป็นไปได้ไหมที่จะ "รับ" ความไร้น้ำหนักบนโลก- นี่เป็นความรู้สึกที่ค่อนข้างน่าพอใจเมื่อไม่มีอะไรบังคับให้กล้ามเนื้อเกร็ง เมื่อคุณสามารถลอยได้โดยไม่ต้องสัมผัสวัตถุ ให้ดันเท้าออกไปหนึ่งครั้ง - และบินได้ไกลมาก - และรวดเร็ว เร็วกว่าคนวิ่ง! คงจะดีไม่น้อยหากได้เยี่ยมชมร้านเสริมสวยพิเศษบางแห่งที่ให้บริการ "แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์"!

แต่บนโลกนี้เป็นปัญหา น้ำหายไป: แม้ว่าคนในน้ำอาจไม่ "ตกลงไปที่ก้น" และโดยหลักการแล้วอาจไม่ลอยขึ้น - แต่ราวกับว่า "ลอย" อยู่กับที่ - นี่ก็ยังไม่ใช่ภาวะไร้น้ำหนักเลย หากคุณต้องจมอยู่ใต้น้ำเป็นเวลานาน เลือดจะไหลเข้าสู่สมองเหมือนกับบนบก กล้ามเนื้อจะตึงเครียดเหมือนกับที่อื่นๆ บนโลก แรงโน้มถ่วงแบบเดียวกันนี้กระทำต่อกล้ามเนื้อเหล่านั้น และอวัยวะต่างๆ ของร่างกายรวมถึงอวัยวะภายในด้วยจะมีน้ำหนักตามปกติ แรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์เป็นสิ่งที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง!

บางทีวิธีเดียวที่เป็นไปได้ กำลังสร้างการลดน้ำหนักโดยรวมอยู่บนเรือเร็วลดลงเครื่องบิน. จากนั้นระยะเวลาของเอฟเฟกต์นี้ไม่เกินสองสามนาที แน่นอนคุณทำได้เพียงแค่กระโดด แต่ร่างกายจะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักเป็นเวลาไม่ถึงหนึ่งวินาที ในระหว่างการดิ่งพสุธา การไร้น้ำหนักจะคงอยู่นานขึ้น แต่จะไม่สมบูรณ์เนื่องจากการเสียดสีกับอากาศที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งในระดับหนึ่งจะกลายเป็น "แข็ง" เช่นเดียวกับการรองรับและร่างกายจะรู้สึกถึงน้ำหนักอยู่บ้าง

อย่างน้อยในทางทฤษฎีมีวิธีที่จะบรรลุภาวะไร้น้ำหนักโดยไม่ต้องมีหรือไม่

ความจำเป็นในการเคลื่อนย้ายหรือล้มในห้องปฏิบัติการที่อยู่นิ่งเมื่อใดกว่าไม่มีกำหนด?

ใช่ แต่ในทางทฤษฎีล้วนๆ: เพื่อสร้างสถานประกอบการดังกล่าวในศูนย์กลางของโลก! ใช่ ในใจกลางของมัน (ศูนย์กลางของมวล) ในลำไส้ ในแกนกลาง: มวลทั้งหมดของโลกจะอยู่ด้านนอกและออกแรงโน้มถ่วงต่อผู้มาเยือน "กระบอง" ดังกล่าวจากทุกด้านพร้อมกันและเท่าเทียมกัน บังคับ. ทิศทางของแรงโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นจะเป็นศูนย์ - มนุษย์(หรือวัตถุใดๆ) จะแข็งตัวไม่ตกไปไหน แน่นอนว่าเป็นไปไม่ได้ (ในอีกสองสามพันล้านปีข้างหน้า) เนื่องจากก้าวไปอย่างรวดเร็วความสมบูรณ์และความกดดันขนาดมหึมาในบาดาลของโลก แต่โดยหลักการแล้วอาจเกิดขึ้นบนเทห์ฟากฟ้าอื่น ๆ

จะเป็นอย่างไรหากมันยังอยู่บนโลก และในแบบที่สมจริงมากกว่าแกนกลางของโลกเล็กน้อยล่ะ?

บางทีอาจเป็นไปได้ แต่ชาวโลกคนอื่น ๆ จะไม่ชอบมันมากนัก: แยกย้ายกันไป ความเร็วในการหมุนของดาวเคราะห์ประมาณ 17 ครั้ง! หนึ่งวันบนโลกจะใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงครึ่ง (40 นาทีในระหว่างวันและประมาณเดียวกันในเวลากลางคืน) แต่ที่ไหนสักแห่งบนเส้นศูนย์สูตรจะมีความไร้น้ำหนักอย่างแท้จริง! พื้นผิวโลกในส่วนเส้นศูนย์สูตรจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันกับที่ดาวเทียมหมุน นั่นคือด้วยความเร็วจักรวาลแรก แรงเฉื่อยที่ละติจูดนี้ชดเชยแรงโน้มถ่วงได้อย่างสมบูรณ์และจะสามารถบินได้! แต่ไม่ใช่แค่คนเท่านั้นที่จะบิน และนี่คือปัญหา...

สิ่งของทั้งหมด: กุญแจ ไฟแช็ก หมวก เก้าอี้ กระเป๋าเดินทาง จักรยาน รถยนต์ - ทุกอย่างจะไม่อยู่บนพื้น - แต่อยู่ที่ "โปรด" หินเล็ก หินกลาง หินกรวดขนาดใหญ่ จะลอยไปในอากาศ ชนกัน บินแยกออกจากกัน บินขึ้นสู่พื้น กระแทกแล้วกระโดดลงไป สูงขึ้นมาก กลับมา - โดยทั่วไปแล้วความโกลาหลเช่นนี้... โดยทั่วไปแล้ว โลกทั้งใบไม่ใช่หินเสาหิน แต่เป็นหิน เม็ดทราย จุดฝุ่น และทุกสิ่งที่ทับซ้อนกัน ทั้งหมดนี้จะไม่ถูกกดลงพื้นอีกต่อไปและจะเริ่มเคลื่อนที่แบบสุ่ม จะไม่มีอะไรมองเห็นได้จากฝุ่น อาคาร, ถึง

ซึ่งยืนอยู่บนฐานรากนั้นได้รับแรงหนุนจากแรงโน้มถ่วงของโลกถึงร้อยละ 90 ซึ่งจะยุติการเกิดขึ้น ภูเขาทั้งหมดที่ได้รับการสนับสนุนจากด้านล่างโดยเสื้อคลุมของโลกจะกลายเป็นแตกสลายและบินหนีไป- แล้วน้ำล่ะ? แน่นอนว่าน้ำก็จะขดตัวเป็นหยดเล็ก ๆ หรือลูกบอลขนาดใหญ่แล้วบินไปรอบ ๆ โดยมีฝุ่นปกคลุมอยู่ ยิ่งไปกว่านั้น จะมีน้ำมาก - มหาสมุทรทั้งหมดจะรีบเร่งไปยังจุดที่มีน้ำหนักน้อยกว่า เมื่อรวมกับมหาสมุทรแล้ว ทุกสิ่งจากทั่วทุกมุมโลกที่สามารถหลุดออกมาได้ก็จะมาถึงฉัน: ทุกอย่างจะจบลงที่เส้นศูนย์สูตรหรือในอากาศที่อยู่ใกล้ๆ ดาวเคราะห์ทั้งดวงจะ "พองตัว" ที่เส้นศูนย์สูตร - และจะเปลี่ยนจากลูกบอลเป็นรูปวงรีทรงรีเฉียงสูง เสื้อคลุมของเหลวที่ลุกเป็นไฟจากส่วนลึกก็จะเพิ่มขึ้นตามสิ่งอื่นทั้งหมด แล้วอากาศล่ะ? อากาศจะถูกโยนออกไปในน้ำพุขนาดใหญ่ในระนาบเส้นศูนย์สูตรซึ่งอยู่ไกลออกไปในอวกาศ บางส่วนจะกลับไปที่ขั้ว - จากนั้นจะไหลไปที่เส้นศูนย์สูตรอีกครั้งและระเบิดออกมา พายุเฮอริเคนจะต่อเนื่อง ต่อเนื่อง และรุนแรงอย่างโหดร้าย ประกอบกับวัตถุเบา กลาง และหนักที่ลอยอยู่ในอากาศ น่าจะเป็นนรกชัดๆ...

ใช่ ในสถานการณ์เช่นนี้ ควรเจาะลึกถึงแกนกลางจะดีกว่า... อาจยังมีวิธี "ปกติ" ในการ "สร้าง" ความไร้น้ำหนักอยู่หรือเปล่า? เพื่อไม่ให้สัมผัสโลกทั้งใบ แต่ต้องขุดบังเกอร์ใต้ภูเขาบางลูก: ภูเขาอยู่ด้านบน ปิด: มันดึงดูดขึ้นด้านบน และศูนย์กลางของโลกอยู่ไกล - มันดึงลงมา เป็นไปได้ไหมที่จะบรรลุ "ความสมดุล"?

จากนั้นคุณจะต้อง “ขุด” ถึงหนึ่งในสามของรัศมีของโลก และภูเขาจะต้องมีขนาดเท่าดวงจันทร์... แม้ว่า... ภูเขาจะต้องทำจากวัสดุดังกล่าวที่จะเป็นได้ หนึ่งแสนครั้งหนาแน่นยิ่งกว่าทองคำ- ภูเขาธรรมดาลูกหนึ่งซึ่งมีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน มีขนาดหลายเมตร วาง "ช่องว่าง" ดังกล่าวไว้บนหลังคาบังเกอร์ - และจะมีหอพักแห่งแรกของโลกที่ให้ความบันเทิงในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์! จำเป็นต้องเสริมโครงสร้างเพดานให้ดีเท่านั้น เพราะร่างที่หนักและมีขนาดเล็กเช่นนี้จะบดขยี้ทุกสิ่งในโลก และจะค่อยๆ จมลงสู่ส่วนลึกของโลก... แต่ถึงกระนั้น... เราก็ต้องด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ทำลายสสารดังกล่าวจำนวนหนึ่งพันล้านตันจากดาวแคระขาวที่สูญพันธุ์ไปแล้วและนำมันมา...

และที่จริงจังกว่านั้น: ไม่มีทางเป็นจริงหรือ? ใช้แรงโน้มถ่วงเทียมหรือป้องกันแรงดึงดูดจากด้านล่างเล็กน้อย หรือเปิดแรงโน้มถ่วงเทียมจากด้านบน คุณแค่ต้องยกร่างกายมนุษย์ขึ้นมาหลายสิบกิโลกรัมเท่านั้น เพราะคุณไม่ต้องการพลังงานมหาศาลเพื่อสิ่งนี้เหรอ? ลิฟต์จะยกคุณขึ้น และขาของคุณก็ยกคุณให้สูงขนาดนั้นทุกวัน... คุณสามารถเพิ่มน้ำหนักของคุณเองได้หลายครั้งโดยใช้เครื่องหมุนเหวี่ยง หรือแม้แต่บนม้าหมุนธรรมดาๆ บางทีคุณอาจลดมันลงได้ง่ายๆ เหมือนกัน? โดยหลักการแล้วจะไม่ขัดแย้งกับกฎการอนุรักษ์พลังงานใช่หรือไม่ สารต่อต้านสสารได้รับมาเป็นเวลานานแล้ว มันอาจจะนำไปใช้ในทางใดทางหนึ่งก็ได้?

ปฏิสสารไม่ได้ต้านแรงโน้มถ่วง โดยทั่วไปแล้ว มันเป็นสสารเดียวกัน แต่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้ามเท่านั้น บนชิงช้าแบบหมุนคุณสามารถไร้น้ำหนักได้ - แต่เพียงช่วงเวลาสั้น ๆ เท่านั้น โดยทั่วไปแล้ว ผลเช่นเดียวกับการ "กระโดด" ปกติ: การลดน้ำหนักครึ่งวินาที จากนั้นจึงเกิดการโอเวอร์โหลดเท่ากัน วิธีการสร้างระยะยาว ความไร้น้ำหนักบนโลกยังไม่ทราบ แม้ว่าน่าจะเป็นไปได้มากก็ตาม

บางทีอาจมีคนคิดออกแล้ว? เขียนความคิดเห็นหรือถามเพื่อนของคุณบนโซเชียลมีเดีย เครือข่าย: