B.V. Rauschenbach, đồng đội của Korolev, kể về việc ông nảy ra ý tưởng tạo ra trọng lực nhân tạo trên tàu vũ trụ: vào cuối mùa đông năm 1963, trưởng nhóm thiết kế đang dọn đường đi trên tuyết. Có thể nói, gần nhà ông trên phố Ostankinskaya, ông đã hiển linh. Không đợi đến thứ Hai, anh gọi điện cho Rauschenbach, người sống gần đó, và ngay sau đó họ cùng nhau bắt đầu “dọn đường” vào không gian cho những chuyến bay dài.
Ý tưởng, như thường lệ, hóa ra lại đơn giản; nó phải đơn giản, nếu không thì sẽ không có kết quả gì trong thực tế.

Để hoàn thành bức tranh. Tháng 3 năm 1966, người Mỹ vào ngày 11 tháng 3:

Lúc 11:29 sáng, Gemini 11 rời khỏi Agena. Bây giờ trò vui bắt đầu: hai vật được kết nối bằng cáp sẽ hoạt động như thế nào? Lúc đầu, Conrad cố gắng đưa liên kết vào ổn định trọng lực - sao cho tên lửa treo bên dưới, con tàu ở trên và dây cáp sẽ căng.
Tuy nhiên, không thể di chuyển ra xa 30 m mà không gây ra rung động mạnh. Lúc 11:55 chúng tôi chuyển sang phần thứ hai của thí nghiệm - “trọng lực nhân tạo”. Conrad đưa dây chằng vào trạng thái xoay; Lúc đầu, sợi cáp kéo dài theo một đường cong, nhưng sau 20 phút, nó duỗi thẳng ra và chuyển động quay trở nên khá chính xác. Conrad tăng tốc độ lên 38°/phút và sau bữa tối lên 55°/phút, tạo ra vật nặng 0,00078 g. Bạn không thể cảm nhận được nó “khi chạm vào”, nhưng mọi thứ dần dần lắng xuống đáy viên nang. Lúc 14:42, sau ba giờ quay, chốt bị bắn ra và Gemini di chuyển ra khỏi tên lửa.

Bạn có thể không quan tâm đến không gian, nhưng có thể bạn đã đọc về nó trong sách, xem trong phim và trò chơi. Trong hầu hết các tác phẩm, như một quy luật, lực hấp dẫn luôn hiện diện - chúng ta không chú ý đến nó và coi đó là điều hiển nhiên. Ngoại trừ điều đó không đúng.

Những cái lớn thu hút những cái mạnh hơn, những cái nhỏ hơn thì yếu hơn.

Vật chất

Trái đất chỉ là một vật thể khổng lồ như vậy. Do đó, con người, động vật, tòa nhà, cây cối, ngọn cỏ, điện thoại thông minh hoặc máy tính - mọi thứ đều bị Trái đất thu hút. Chúng ta đã quen với việc này và không bao giờ nghĩ tới chuyện nhỏ nhặt như vậy.

Tác dụng chính của lực hấp dẫn Trái đất đối với chúng ta là gia tốc do trọng lực, còn gọi là g. Nó bằng 9,8 m/s2. Bất kỳ vật thể nào khi không có sự hỗ trợ sẽ tăng tốc như nhau về phía tâm Trái đất, đạt tốc độ 9,8 mét mỗi giây.

Nhờ hiệu ứng này mà chúng ta đứng thẳng trên đôi chân của mình, phân biệt được “lên” và “xuống”, đánh rơi đồ vật, v.v. Lấy đi lực hấp dẫn của Trái đất, mọi hoạt động thông thường sẽ bị đảo lộn.

Điều này được biết đến nhiều nhất bởi các phi hành gia dành phần lớn cuộc đời của họ trên ISS. Họ học lại cách uống rượu, đi lại và đáp ứng các nhu cầu cơ bản.

Dưới đây là một số ví dụ.

Đồng thời, trong các bộ phim, phim truyền hình dài tập, trò chơi và các tác phẩm khoa học viễn tưởng khác được đề cập, lực hấp dẫn trên tàu vũ trụ “đơn giản là tồn tại”. Những người sáng tạo thậm chí còn không giải thích nó đến từ đâu - và nếu họ làm vậy thì điều đó không thuyết phục. Một số loại "máy tạo trọng lực", nguyên lý hoạt động của chúng vẫn chưa được biết rõ. Điều này không khác gì “nó cứ như vậy” - tốt hơn hết là bạn không nên giải thích gì cả trong trường hợp này. Nó trung thực hơn.

Mô hình lý thuyết về trọng lực nhân tạo

Có một số cách để tạo ra trọng lực nhân tạo.

Rất nhiều khối lượng

Tùy chọn đầu tiên (và “đúng đắn nhất”) là phóng to con tàu, làm cho nó trở nên thật đồ sộ. Khi đó tương tác hấp dẫn sẽ mang lại hiệu quả cần thiết.

Nhưng tính phi thực tế của phương pháp này là hiển nhiên: một con tàu như vậy đòi hỏi rất nhiều vật chất. Và cần phải làm gì đó về sự phân bố đồng đều của trường hấp dẫn.

Gia tốc không đổi

Vì chúng ta cần đạt được gia tốc trọng trường không đổi là 9,8 m/s2, tại sao không chế tạo tàu vũ trụ ở dạng một bệ sẽ tăng tốc vuông góc với mặt phẳng của nó với cùng g này?

Bằng cách này, bạn sẽ đạt được hiệu quả mong muốn - nhưng có một số vấn đề.

Đầu tiên, bạn cần lấy nhiên liệu từ đâu đó để đảm bảo khả năng tăng tốc liên tục. Và ngay cả khi ai đó đột nhiên nghĩ ra một động cơ không cần phát thải vật chất thì định luật bảo toàn năng lượng sẽ không biến mất đâu cả.

Thứ hai, vấn đề nằm ở bản chất của việc tăng tốc không đổi. Định luật vật lý của chúng ta nói rằng: bạn không thể tăng tốc mãi mãi. Thuyết tương đối lại nói ngược lại.

Ngay cả khi con tàu đổi hướng định kỳ, để tạo ra trọng lực nhân tạo, nó phải liên tục bay đi đâu đó. Không treo gần các hành tinh. Nếu con tàu dừng lại, trọng lực sẽ biến mất.

Vì vậy, tùy chọn này cũng không phù hợp với chúng tôi.

băng chuyền băng chuyền

Và đây là nơi niềm vui bắt đầu. Mọi người đều biết băng chuyền hoạt động như thế nào - và những ảnh hưởng mà một người trải qua trong đó.

Mọi thứ trên đó đều có xu hướng nhảy ra ngoài tương ứng với tốc độ quay. Từ phía của băng chuyền, hóa ra mọi thứ đều bị ảnh hưởng bởi một lực hướng dọc theo bán kính. Đúng là một thứ “trọng lực”.

Vì vậy chúng ta cần một con tàu hình thùng sẽ quay quanh trục dọc của nó. Những lựa chọn như vậy khá phổ biến trong khoa học viễn tưởng.

Khi quay quanh một trục sẽ sinh ra lực ly tâm hướng theo bán kính. Chia lực cho khối lượng, chúng ta có được gia tốc mong muốn.

Tất cả điều này được tính bằng một công thức đơn giản:

A=ω2R,

trong đó a là gia tốc, R là bán kính quay, và ω là vận tốc góc đo bằng radian trên giây (một radian xấp xỉ 57,3 độ).

Chúng ta cần gì cho cuộc sống bình thường trên một tàu tuần dương không gian tưởng tượng? Sự kết hợp giữa bán kính của con tàu và vận tốc góc, đạo hàm của chúng cuối cùng sẽ cho kết quả là 9,8 m/s².

Chúng ta đã thấy điều tương tự trong một số tác phẩm: “2001: A Space Odyssey” của Stanley Kubrick, loạt phim “Babylon 5”, “Interstellar” của Nolan, tiểu thuyết “Ringworld” của Larry Niven, vũ trụ của trò chơi Halo .

Trong tất cả chúng, gia tốc trọng trường xấp xỉ bằng g - mọi thứ đều hợp lý. Tuy nhiên, những mô hình này cũng có vấn đề.

Vấn đề về băng chuyền

Vấn đề rõ ràng nhất có lẽ là dễ giải thích nhất bằng ví dụ về A Space Odyssey. Bán kính của tàu xấp xỉ 8 mét - để đạt được gia tốc bằng g, cần có vận tốc góc xấp xỉ 1,1 rad/s. Đây là khoảng 10,5 vòng quay mỗi phút.

Với các thông số như vậy, “Hiệu ứng Coriolis” có hiệu lực - ở các “độ cao” khác nhau so với sàn, các lực khác nhau tác động lên các vật thể chuyển động. Và nó phụ thuộc vào vận tốc góc.

Vì vậy, trong thiết kế ảo của chúng tôi, chúng tôi không thể xoay con tàu quá nhanh vì nó sẽ gây ra những cú ngã bất ngờ và các vấn đề về tiền đình. Và tính đến công thức gia tốc, chúng ta không thể tính được bán kính nhỏ của con tàu.

Vì vậy, mô hình “Space Odyssey” không còn cần thiết nữa. Vấn đề gần như tương tự với các con tàu trong Interstellar, mặc dù ở đó mọi thứ không quá rõ ràng qua các con số.

Vấn đề thứ hai nằm ở phía bên kia của quang phổ. Trong tiểu thuyết Ringworld của Larry Niven, con tàu là một chiếc nhẫn khổng lồ có bán kính xấp xỉ bằng bán kính quỹ đạo Trái đất (1 AU ≈ 149 triệu km). Như vậy, nó quay với tốc độ khá vừa ý nên người ta không nhận thấy hiệu ứng Coriolis.

Có vẻ như mọi thứ đều ăn khớp với nhau, nhưng ở đây cũng có một vấn đề. Một cuộc cách mạng sẽ mất 9 ngày, điều này sẽ tạo ra tình trạng quá tải lớn với đường kính vòng như vậy. Điều này đòi hỏi vật liệu rất mạnh. Hiện tại, nhân loại không thể tạo ra một cấu trúc vững chắc như vậy - chưa kể đến việc ở đâu đó bạn cần lấy rất nhiều vật chất mà vẫn xây dựng được mọi thứ.

Trong trường hợp của Halo hay Babylon 5, tất cả các vấn đề trước đó dường như không còn: tốc độ quay đủ để hiệu ứng Coriolis không gây tác động tiêu cực và hoàn toàn có thể đóng được một con tàu như vậy (theo giả thuyết).

Nhưng những thế giới này cũng có nhược điểm của chúng. Tên của nó là xung lượng góc.

Bằng cách quay con tàu quanh trục của nó, chúng tôi biến nó thành một con quay hồi chuyển khổng lồ. Và rất khó để làm chệch hướng con quay hồi chuyển khỏi trục của nó do mô men động lượng, lượng mô men động lượng này phải được bảo toàn trong hệ. Điều này có nghĩa là sẽ khó có thể bay đi đâu đó theo một hướng nhất định. Nhưng vấn đề này có thể được giải quyết.

Nó nên như vậy

Giải pháp này được gọi là “hình trụ O’Neill”: chúng tôi lấy hai tàu hình trụ giống hệt nhau, nối dọc theo một trục và mỗi tàu quay theo hướng riêng của nó. Kết quả là, chúng ta có tổng xung lượng góc bằng không, và sẽ không có vấn đề gì trong việc điều khiển con tàu đi đúng hướng.

Với bán kính tàu từ 500 mét trở lên (như trong Babylon 5), mọi thứ sẽ hoạt động như bình thường.

Điểm mấu chốt

Chúng ta có thể rút ra kết luận gì về việc thực hiện trọng lực nhân tạo trong tàu vũ trụ?

Trong tất cả các phương án, phương án thực tế nhất là cấu trúc quay, trong đó lực “hướng xuống” được cung cấp bởi gia tốc hướng tâm. Không thể tạo ra trọng lực nhân tạo trên một con tàu có kết cấu phẳng song song như boong tàu, dựa trên hiểu biết hiện đại của chúng ta về các định luật vật lý.

Bán kính của tàu quay phải đủ để hiệu ứng Coriolis không đáng kể đối với con người. Những ví dụ điển hình từ thế giới hư cấu là Halo và Babylon 5 đã được đề cập.

Để điều khiển những con tàu như vậy, bạn cần chế tạo một hình trụ O'Neill - hai “thùng” quay theo các hướng khác nhau để đảm bảo tổng động lượng góc cho hệ bằng không. Điều này sẽ cho phép kiểm soát đầy đủ tàu vũ trụ - một công thức rất thực tế để cung cấp cho các phi hành gia những điều kiện hấp dẫn thoải mái.

Và cho đến khi chúng ta có thể xây dựng được thứ gì đó như thế này, tôi muốn các nhà văn khoa học viễn tưởng chú ý hơn đến chủ nghĩa hiện thực vật lý trong tác phẩm của họ.

Đặt một người vào không gian, cách xa lực hấp dẫn của bề mặt trái đất, anh ta sẽ cảm thấy không trọng lượng. Tuy nhiên, trên TV, họ đã cho chúng tôi thấy rằng phi hành đoàn của một con tàu vũ trụ đã đi lại khá thành công bằng chân trên sàn. Với mục đích này, trọng lực nhân tạo được tạo ra bằng cách lắp đặt trên một con tàu tuyệt vời được sử dụng. Điều này gần với khoa học thực sự đến mức nào?


Thuyền trưởng Gabriel Lorca trên cầu tàu Discovery trong trận chiến giả với quân Klingon. Toàn bộ phi hành đoàn bị thu hút bởi trọng lực nhân tạo, và điều này vốn đã là quy luật.

Về trọng lực. Khám phá vĩ đại của Einstein là nguyên lý tương đương: với gia tốc đều, hệ quy chiếu không thể phân biệt được với trường hấp dẫn. Nếu bạn đang ở trên một tên lửa và không thể nhìn thấy vũ trụ qua cửa sổ, bạn sẽ không biết chuyện gì đang xảy ra: bạn đang bị trọng lực kéo xuống hay tên lửa đang tăng tốc theo một hướng nhất định? Đây là ý tưởng dẫn tới thuyết tương đối tổng quát. Sau 100 năm, đây là mô tả chính xác nhất về trọng lực và gia tốc mà chúng ta biết.


Hành vi giống hệt nhau của một quả bóng rơi xuống sàn trong tên lửa đang bay (trái) và trên Trái đất (phải) thể hiện nguyên lý tương đương của Einstein.

Có một thủ thuật khác, như Ethan Siegel viết, mà chúng ta có thể sử dụng nếu muốn: chúng ta có thể làm cho con tàu vũ trụ quay tròn. Thay vì gia tốc tuyến tính (như lực đẩy của tên lửa), gia tốc hướng tâm có thể được tạo ra để người trên tàu cảm thấy phần thân bên ngoài của tàu vũ trụ đang đẩy anh ta về phía trung tâm. Kỹ thuật này đã được sử dụng trong 2001: A Space Odyssey và nếu tàu vũ trụ của bạn đủ lớn, trọng lực nhân tạo sẽ không thể phân biệt được với trọng lực thực.
Chỉ có một điều. Ba loại gia tốc này - trọng trường, tuyến tính và quay - là những loại duy nhất chúng ta có thể sử dụng để mô phỏng tác động của trọng lực. Và đây là một vấn đề lớn đối với tàu vũ trụ.


Ý tưởng về trạm năm 1969, dự kiến ​​sẽ được lắp ráp trên quỹ đạo từ những giai đoạn hoàn thiện của chương trình Apollo. Nhà ga được cho là sẽ quay trên trục trung tâm của nó để tạo ra trọng lực nhân tạo.

Tại sao? Bởi vì nếu bạn muốn đến một hệ sao khác, bạn sẽ cần tăng tốc con tàu của mình để đến đó và sau đó giảm tốc độ khi đến nơi. Nếu bạn không thể tự bảo vệ mình khỏi những gia tốc này, thảm họa đang chờ đợi bạn. Ví dụ, để tăng tốc tới mức tối đa động lượng trong Star Trek, tới vài phần trăm tốc độ ánh sáng, người ta sẽ phải chịu gia tốc 4000 g. Đây là tốc độ gấp 100 lần, bắt đầu cản trở lưu lượng máu trong cơ thể.


Việc phóng tàu con thoi Columbia vào năm 1992 cho thấy gia tốc xảy ra trong một thời gian dài. Khả năng tăng tốc của tàu vũ trụ sẽ cao hơn nhiều lần và cơ thể con người sẽ không thể đối phó được với nó.

Trừ khi bạn muốn trở nên không trọng lượng trong một hành trình dài - để không khiến bản thân bị hao mòn sinh học khủng khiếp như mất cơ và xương - thì cơ thể phải có một lực không đổi. Đối với bất kỳ lực lượng nào khác, điều này khá dễ thực hiện. Ví dụ, trong điện từ, người ta có thể đặt một phi hành đoàn vào một cabin dẫn điện và nhiều điện trường bên ngoài sẽ đơn giản biến mất. Có thể đặt hai tấm song song bên trong và tạo ra một điện trường không đổi đẩy điện tích theo một hướng nhất định.
Giá như trọng lực cũng hoạt động theo cách tương tự.
Đơn giản là không có thứ gì gọi là chất dẫn hấp dẫn và cũng không thể bảo vệ bạn khỏi lực hấp dẫn. Không thể tạo ra một trường hấp dẫn đồng đều trong một vùng không gian, ví dụ như giữa hai tấm. Tại sao? Bởi vì không giống như lực điện do điện tích dương và điện tích âm tạo ra, chỉ có một loại điện tích hấp dẫn và đó là năng lượng khối lượng. Lực hấp dẫn luôn hút và không thể thoát khỏi nó. Bạn chỉ có thể sử dụng ba loại gia tốc - trọng lực, tuyến tính và quay.


Phần lớn các quark và lepton trong Vũ trụ bao gồm vật chất, nhưng mỗi chúng cũng có các phản hạt làm từ phản vật chất, khối lượng hấp dẫn của chúng chưa được xác định.

Cách duy nhất mà trọng lực nhân tạo có thể được tạo ra để bảo vệ bạn khỏi tác động của gia tốc tàu và cung cấp cho bạn lực đẩy "đi xuống" liên tục mà không cần gia tốc là nếu bạn mở khóa các hạt khối lượng trọng lực âm. Tất cả các hạt và phản hạt mà chúng ta tìm thấy cho đến nay đều có khối lượng dương, nhưng những khối lượng này là quán tính, nghĩa là chúng chỉ có thể được đánh giá khi hạt được tạo ra hoặc được gia tốc. Khối lượng quán tính và khối lượng hấp dẫn là như nhau đối với mọi hạt mà chúng ta biết, nhưng chúng ta chưa bao giờ thử nghiệm ý tưởng của mình về phản vật chất hoặc phản hạt.
Hiện tại, các thí nghiệm đang được thực hiện trong lĩnh vực này. Thí nghiệm ALPHA tại CERN đã tạo ra phản hydro: một dạng phản vật chất trung tính ổn định và đang nghiên cứu cách ly nó khỏi tất cả các hạt khác. Nếu thí nghiệm đủ nhạy, chúng ta sẽ có thể đo được phản hạt đi vào trường hấp dẫn như thế nào. Nếu nó rơi xuống, giống như vật chất thông thường, thì nó có khối lượng hấp dẫn dương và có thể được sử dụng để chế tạo một vật dẫn hấp dẫn. Nếu nó rơi lên trong trường hấp dẫn, nó sẽ thay đổi mọi thứ. Chỉ cần một kết quả, trọng lực nhân tạo có thể bất ngờ trở thành hiện thực.


Khả năng thu được trọng lực nhân tạo là vô cùng hấp dẫn đối với chúng ta, nhưng nó lại dựa trên sự tồn tại của khối lượng hấp dẫn âm. Phản vật chất có thể có khối lượng lớn như vậy nhưng chúng ta vẫn chưa chứng minh được điều đó.

Nếu phản vật chất có khối lượng hấp dẫn âm, thì bằng cách tạo ra một trường vật chất bình thường và một trần phản vật chất, chúng ta có thể tạo ra một trường trọng lực nhân tạo luôn kéo bạn xuống. Bằng cách tạo ra một lớp vỏ dẫn trọng lực dưới dạng thân tàu vũ trụ, chúng tôi sẽ bảo vệ phi hành đoàn khỏi lực gia tốc cực nhanh có thể gây chết người. Và điều tuyệt vời nhất là con người trong không gian sẽ không còn phải chịu những tác động sinh lý tiêu cực như các phi hành gia ngày nay nữa. Nhưng cho đến khi chúng ta tìm thấy một hạt có khối lượng hấp dẫn âm, lực hấp dẫn nhân tạo sẽ chỉ thu được do gia tốc.

Nội dung tác phẩm được đăng tải không có hình ảnh, công thức.
Phiên bản đầy đủ của tác phẩm có sẵn trong tab "Tệp công việc" ở định dạng PDF

Mục đích và mục tiêu của nghiên cứu

Mục đích công việc nghiên cứu của tôi là xem xét các tương tác cơ bản như trọng lực, hiện tượng của nó và vấn đề lắng đọng không gian với trọng lực nhân tạo, xem xét các đặc điểm của việc sử dụng các loại động cơ khác nhau để tạo ra trọng lực nhân tạo, phát triển ý tưởng về sự sống trong không gian trong điều kiện trọng lực nhân tạo và giải quyết các vấn đề phát sinh khi tạo ra dự án này, việc tích hợp các bằng sáng chế về công nghệ tiên tiến để giải quyết các vấn đề về trọng lực nhân tạo.

Sự liên quan của nghiên cứu.

Các khu định cư trong không gian là một loại trạm vũ trụ nơi con người có thể sống trong một khoảng thời gian dài hoặc thậm chí cả đời. Để tạo ra những khu định cư như vậy, bạn cần suy nghĩ kỹ tất cả các điều kiện cần thiết cho hoạt động sống tối ưu - hệ thống hỗ trợ sự sống, trọng lực nhân tạo, bảo vệ khỏi ảnh hưởng của không gian, v.v. Và mặc dù khá khó để thực hiện tất cả các điều kiện, một số nhà văn và kỹ sư khoa học viễn tưởng đã tạo ra một số dự án có lẽ sẽ tạo ra những khu định cư không gian đáng kinh ngạc trong tương lai.

Ý nghĩa và tính mới của nghiên cứu.

Trọng lực nhân tạo là một lĩnh vực nghiên cứu đầy hứa hẹn vì nó sẽ mang lại khả năng lưu trú lâu dài trong không gian và khả năng thực hiện các chuyến bay vào vũ trụ đường dài. Việc xây dựng các khu định cư trong không gian có thể cung cấp kinh phí cho việc thăm dò thêm; Nếu chúng tôi khởi động một chương trình du lịch vũ trụ, đây sẽ là một niềm vui rất tốn kém, các tập đoàn vũ trụ sẽ nhận được một nguồn tài trợ bổ sung và nghiên cứu có thể được thực hiện theo mọi hướng mà không bị giới hạn bởi khả năng.

Trọng lực. Hiện tượng hấp dẫn. Trọng lực.

Lực hấp dẫn là một trong bốn loại tương tác cơ bản, hay nói cách khác - lực hấp dẫn hướng vào tâm khối lượng của bất kỳ vật thể nào và hướng tới khối tâm của một cụm vật thể; khối lượng càng lớn thì trọng lực càng cao. Khi bạn di chuyển ra xa một vật, lực hút về phía nó có xu hướng bằng 0, nhưng trong những điều kiện lý tưởng, nó không bao giờ biến mất chút nào. Nghĩa là, nếu chúng ta tưởng tượng một chân không tuyệt đối không có thêm một hạt có nguồn gốc nào, thì trong không gian này, bất kỳ vật thể nào có khối lượng thậm chí vô cùng nhỏ, khi không có bất kỳ ngoại lực nào khác, sẽ bị hút vào nhau ở bất kỳ khoảng cách vô cùng nào. khoảng cách.

Ở tốc độ thấp, lực hấp dẫn được mô tả bằng cơ học Newton. Và ở tốc độ tương đương với tốc độ ánh sáng, hiện tượng hấp dẫn được mô tả bằng SRT

A. Einstein.

Trong khuôn khổ cơ học Newton, lực hấp dẫn được mô tả bằng định luật vạn vật hấp dẫn, trong đó phát biểu rằng hai vật chất điểm (hoặc hình cầu) hút nhau với một lực tỉ lệ thuận với tích các khối lượng của chúng, tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng và tác dụng dọc theo đường thẳng nối các vật thể này.

Trong phép tính gần đúng tốc độ cao, lực hấp dẫn được giải thích bằng thuyết tương đối hẹp, có hai tiên đề:

Nguyên lý tương đối của Einstein, trong đó phát biểu rằng các hiện tượng tự nhiên xảy ra như nhau trong mọi hệ quy chiếu quán tính.

Nguyên lý không đổi của tốc độ ánh sáng, trong đó phát biểu rằng tốc độ ánh sáng trong chân không là không đổi (mâu thuẫn với định luật cộng tốc độ).

Để mô tả lực hấp dẫn, một phần mở rộng đặc biệt của thuyết tương đối đã được phát triển, cho phép tạo ra độ cong của không-thời gian. Tuy nhiên, động lực ngay cả trong khuôn khổ STR có thể bao gồm tương tác hấp dẫn, miễn là thế năng trường hấp dẫn nhỏ hơn nhiều. Cũng cần lưu ý rằng STR ngừng hoạt động trên quy mô toàn bộ Vũ trụ, cần phải thay thế bằng GTR.

Hiện tượng hấp dẫn.

Hiện tượng hấp dẫn nổi bật nhất là lực hút. Ngoài ra còn có một hiện tượng khác liên quan đến trọng lực - không trọng lượng.

Nhờ lực hấp dẫn, chúng ta bước đi trên trái đất và hành tinh của chúng ta tồn tại giống như toàn bộ Vũ trụ. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta rời khỏi hành tinh này? Chúng ta sẽ trải nghiệm một trong những hiện tượng hấp dẫn sáng nhất - không trọng lượng. Không trọng lượng là trạng thái của cơ thể trong đó không có lực nào khác ngoài lực hấp dẫn tác dụng lên nó hoặc các lực này được bù trừ.

Các phi hành gia lưu trú trên ISS đều ở trạng thái không trọng lượng, ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe. Khi chuyển từ điều kiện trọng lực của trái đất sang điều kiện không trọng lượng (chủ yếu là khi tàu vũ trụ đi vào quỹ đạo), hầu hết các phi hành gia đều trải qua một phản ứng sinh vật gọi là hội chứng thích ứng với không gian. Khi một người ở trong không gian trong thời gian dài (hơn một tuần), việc thiếu trọng lực bắt đầu gây ra những thay đổi tiêu cực nhất định trong cơ thể. Hậu quả đầu tiên và rõ ràng nhất của tình trạng không trọng lượng là sự teo cơ nhanh chóng: các cơ thực sự bị tắt khỏi hoạt động của con người, kết quả là tất cả các đặc điểm thể chất của cơ thể đều xấu đi. Ngoài ra, hậu quả của việc giảm mạnh hoạt động của mô cơ là giảm mức tiêu thụ oxy của cơ thể, và do lượng hemoglobin dư thừa dẫn đến hoạt động tổng hợp oxy của tủy xương có thể giảm. Cũng có lý do để tin rằng khả năng vận động hạn chế sẽ làm gián đoạn quá trình chuyển hóa phốt pho trong xương, dẫn đến giảm sức mạnh.

Để loại bỏ những tác động tiêu cực của tình trạng không trọng lượng, cần phải tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo trong không gian.

Trọng lực nhân tạo và sự định cư của không gian. Nghiên cứu đầu thế kỷ 20.

Tsiolkovsky đề xuất lý thuyết về sự định cư của ether, đó là một hình xuyến quay chậm quanh trục của nó. Nhưng vào thời điểm đó những ý tưởng như vậy là điều không tưởng và tất cả các dự án của ông vẫn chỉ là bản phác thảo.

Dự án phát triển đầu tiên được đề xuất bởi nhà khoa học người Áo Hermann Nordrung vào năm 1928. Nó cũng là một trạm hình xuyến, bao gồm các mô-đun cư trú, một máy phát điện và một mô-đun quan sát thiên văn.

Dự án tiếp theo được đề xuất bởi Wernher von Braun, một chuyên gia hàng đầu trong chương trình không gian của Mỹ; đây cũng là một trạm hình xuyến, nơi mọi người sẽ sống và làm việc trong các phòng nối thành một hành lang lớn. Dự án của Werner là một trong những ưu tiên của NASA cho đến khi dự án Skylab ra đời vào những năm 60.

Skylab, trạm quỹ đạo quốc gia đầu tiên và duy nhất của Hoa Kỳ, được thiết kế cho nghiên cứu công nghệ, vật lý thiên văn, y học và sinh học cũng như quan sát Trái đất. Ra mắt vào ngày 14 tháng 5 năm 1973, đã tổ chức ba sứ mệnh Apollo từ tháng 5 năm 1973 đến tháng 2 năm 1974, ngừng hoạt động và sụp đổ vào ngày 11 tháng 7 năm 1979.

Hơn nữa, vào năm 1965, Hiệp hội Vũ trụ Hoa Kỳ gợi ý rằng hình dạng lý tưởng cho các khu định cư trong không gian sẽ là hình xuyến, vì tất cả các mô-đun được đặt cùng nhau nên lực hấp dẫn sẽ có giá trị tối đa. Vấn đề về trọng lực nhân tạo dường như đã được giải quyết phần lớn.

Dự án tiếp theo được đưa ra bởi Gerard O'Neill, ông đã hình dung ra việc tạo ra các thuộc địa, trong đó người ta đề xuất sử dụng hai hình trụ có kích thước khổng lồ, được đặt trong một khung và quay theo các hướng khác nhau. Những hình trụ này quay quanh trục của chính chúng với tốc độ khoảng 0,53 vòng mỗi phút, nhờ đó lực hấp dẫn quen thuộc với con người được tạo ra trong thuộc địa.

Năm 1975, Parker đưa ra dự án tạo ra một thuộc địa có đường kính 100 m và chiều dài 1 km, nằm cách Trái đất và Mặt trăng khoảng 400.000 km và được thiết kế cho 10.000 người. Chuyển động quay quanh trục dọc với tốc độ 1 vòng/21 giây sẽ tạo ra lực hấp dẫn gần bằng trọng lực Trái Đất.

Năm 1977, nhà nghiên cứu Richard Johnson của Trung tâm Nghiên cứu Ames của NASA và Giáo sư Charles Holbrow của Đại học Colgate đã xuất bản bài báo Các khu định cư không gian, trong đó xem xét nghiên cứu đầy hứa hẹn về các khu định cư hình xuyến.

Năm 1994, dưới sự chỉ đạo của Tiến sĩ Rodney Galloway, với sự tham gia của các nhà khoa học và nhà khoa học phòng thí nghiệm tại Phòng thí nghiệm Phillips và Phòng thí nghiệm Sandia, cũng như các trung tâm nghiên cứu khác của Không quân Hoa Kỳ và Trung tâm Nghiên cứu Vũ trụ của Đại học Arizona, một khối lượng lớn sổ tay được biên soạn để thiết kế các khu định cư không gian hình xuyến.

Nghiên cứu hiện đại.

Một trong những dự án hiện đại trong lĩnh vực định cư trong không gian là Stanford Torus, là hậu duệ trực tiếp từ ý tưởng của Wernher von Braun.

Stanford Torus được các sinh viên Đại học Stanford đề xuất với NASA vào mùa hè năm 1975 để lên ý tưởng cho thiết kế của các thuộc địa không gian trong tương lai. Gerard O'Neill sau đó đã giới thiệu "Island One" hay "Bernal Sphere" của mình như một giải pháp thay thế cho hình xuyến. "Stanford Torus", chỉ ở dạng chi tiết hơn, thể hiện khái niệm trạm vũ trụ quay hình vòng, được trình bày bởi Wernher von Braun, cũng như bởi kỹ sư người Áo gốc Slovenia Hermann Potocnik.

Đó là một hình xuyến có đường kính khoảng 1,8 km (dành cho 10 nghìn người sinh sống, như được mô tả trong công trình năm 1975) và quay quanh trục của nó (vòng mỗi phút), tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo 0,9 - 1 g trên vòng nhờ lực ly tâm.

Ánh sáng mặt trời chiếu qua hệ thống gương. Vòng được kết nối với trục thông qua các “nan hoa” - hành lang cho sự di chuyển của người và hàng hóa tới trục và ngược lại. Trung tâm, trục quay của trạm, phù hợp nhất cho trạm tiếp nhận tàu vũ trụ, vì trọng lực nhân tạo ở đây không đáng kể: có một mô-đun cố định được gắn vào trục của trạm.

Phần bên trong của hình xuyến có thể ở được, đủ rộng để tạo ra một hệ sinh thái nhân tạo, một môi trường tự nhiên và bên trong giống như một thung lũng băng dài và hẹp mà các đầu cuối cùng cong lên tạo thành một vòng tròn. Dân cư ở đây sống trong điều kiện tương tự như một vùng ngoại ô đông dân cư, bên trong vòng tròn có các ngành nông nghiệp và một khu dân cư. (Phụ lục 1)

Định cư không gian và trọng lực nhân tạo trong văn hóa. Chốn thiên đường

Thế giới vòng tròn, chẳng hạn như những thế giới được mô tả trong bộ phim hành động khoa học viễn tưởng Elysium hay trò chơi điện tử Halo, có lẽ là một trong những ý tưởng thú vị nhất cho các trạm vũ trụ trong tương lai. Ở Elysium, nhà ga nằm gần Trái đất và nếu bạn bỏ qua kích thước của nó thì sẽ có một mức độ chân thực nhất định. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất ở đây là “tính mở” của nó, vốn chỉ mang tính tưởng tượng thuần túy về bề ngoài.

“Có lẽ vấn đề gây tranh cãi nhất về Trạm Elysium là tính cởi mở của nó đối với môi trường không gian.”

“Bộ phim chiếu cảnh một con tàu vũ trụ vừa hạ cánh xuống bãi cỏ sau khi đến từ ngoài vũ trụ. Không có cổng nối hoặc bất cứ thứ gì tương tự. Nhưng trạm như vậy phải cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài. Nếu không, bầu không khí ở đây sẽ không kéo dài được lâu. Có lẽ các khu vực mở của nhà ga có thể được bảo vệ bởi một loại trường vô hình nào đó cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua bên trong và hỗ trợ sự sống cho thực vật và cây trồng ở đó. Nhưng hiện tại đây chỉ là tưởng tượng. Không có công nghệ nào như vậy."

Ý tưởng về một nhà ga có hình chiếc nhẫn thật tuyệt vời nhưng cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được.

Chiến tranh giữa các vì sao

Hầu hết mọi người hâm mộ phim khoa học viễn tưởng đều biết Death Star là gì. Đây là một trạm không gian hình tròn và màu xám lớn trong bộ phim sử thi Chiến tranh giữa các vì sao, trông rất giống Mặt trăng. Đây là một tàu khu trục hành tinh liên thiên hà, về cơ bản bản thân nó là một hành tinh nhân tạo được làm bằng thép và là nơi sinh sống của những người lính bão.

Chúng ta thực sự có thể xây dựng một hành tinh nhân tạo như vậy và đi lang thang khắp thiên hà trên đó không? Về lý thuyết - có. Chỉ riêng điều này thôi đã đòi hỏi một lượng lớn nguồn nhân lực và tài chính.

Vấn đề xây dựng Death Star thậm chí còn được Nhà Trắng Mỹ nêu ra sau khi tổ chức này gửi kiến ​​nghị tương ứng để xem xét. Phản hồi chính thức từ chính quyền là chỉ riêng thép xây dựng sẽ cần 852.000.000.000.000.000 USD.

Nhưng ngay cả khi vấn đề tài chính không phải là ưu tiên hàng đầu, thì nhân loại cũng không có công nghệ để tái tạo Ngôi sao chết, vì cần một lượng năng lượng khổng lồ để di chuyển nó.

(Phụ lục 2)

Vướng mắc trong triển khai dự án tái định cư.

Định cư không gian là một hướng đi đầy hứa hẹn trong ngành vũ trụ trong tương lai, nhưng luôn có những khó khăn cần phải vượt qua để hoàn thành nhiệm vụ này.

Chi phí vốn ban đầu;

Hệ thống hỗ trợ sự sống bên trong;

Tạo ra trọng lực nhân tạo;

Bảo vệ khỏi các điều kiện bên ngoài thù địch:

1. từ bức xạ;

   cung cấp nhiệt;

   từ vật thể lạ;

Giải quyết các vấn đề về trọng lực nhân tạo và độ lún của không gian.

Chi phí vốn ban đầu - vấn đề này có thể được giải quyết cùng nhau nếu mọi người gác lại tham vọng cá nhân và làm việc vì lợi ích lớn hơn. Suy cho cùng, tương lai của nhân loại chỉ phụ thuộc vào chúng ta.

Hệ thống hỗ trợ sự sống bên trong - hiện nay trên ISS đã có hệ thống tái sử dụng nước, nhưng điều này là chưa đủ; với điều kiện có đủ không gian trên trạm quỹ đạo, bạn có thể tìm một nơi cho nhà kính trong đó các loại cây giải phóng oxy tối đa sẽ phát triển Ngoài ra còn có việc thành lập các phòng thí nghiệm thủy canh để trồng GMO để có thể cung cấp thực phẩm cho toàn bộ dân số của trạm.

Tạo ra trọng lực nhân tạo không phải là một nhiệm vụ khó khăn như cung cấp lượng nhiên liệu khổng lồ cần thiết để quay trạm.

1. 1. Có một số cách để giải quyết vấn đề.

      1. 1. Khi so sánh hiệu suất của các loại động cơ khác nhau, các kỹ sư thường nói về xung lực cụ thể. Xung riêng được định nghĩa là sự thay đổi xung trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu tiêu thụ. Do đó, động cơ càng hiệu quả thì càng cần ít nhiên liệu để phóng tên lửa vào vũ trụ. Ngược lại, xung là kết quả của tác dụng của một lực trong một thời gian nhất định. Tên lửa hóa học, mặc dù có lực đẩy rất cao nhưng chỉ hoạt động trong vài phút và do đó có xung lượng riêng rất thấp. Động cơ ion, có khả năng hoạt động trong nhiều năm, có thể có xung lượng riêng cao với lực đẩy rất thấp.

Sử dụng cách tiếp cận tiêu chuẩn và áp dụng động cơ phản lực để giải quyết vấn đề. Các tính toán cho thấy việc sử dụng bất kỳ động cơ phản lực nào đã biết đều cần lượng nhiên liệu khổng lồ để vận hành trạm trong ít nhất một năm.

Xung riêng I (LPRE) = 4,6

Xung riêng I (động cơ tên lửa đẩy nhiên liệu rắn) = 2,65

Xung riêng I (EP) = 10

Xung riêng I (Động cơ plasma) = 290

Đây là mức tiêu hao nhiên liệu trong 1 năm nên việc sử dụng động cơ phản lực là không khôn ngoan.

1. 1. 1. 1. Ý tưởng của tôi là thế này.

Hãy xem xét một trường hợp cơ bản.

Hãy để chúng tôi có một băng chuyền bất động. Khi đó, nếu ta cố định n số nam châm điện đơn cực dọc theo mép của băng chuyền sao cho lực tương tác của chúng là lớn nhất thì ta được kết quả sau: nếu ta bật nam châm điện số 1 để nó tác dụng lên nam châm điện số 2 bằng một lực thứ hai lớn hơn x lần lực thứ hai tác dụng lên thứ nhất thì theo định luật III Newton, lực tác dụng của nam châm điện số 1 lên số 2 từ phía số 2 sẽ được bù bằng phản lực của giá đỡ băng chuyền , điều này sẽ khiến băng chuyền ngừng hoạt động. Bây giờ tắt số 1, nâng cường độ số 2 lên số 1 và bật số 3 với lực bằng số 2 ở giai đoạn trước và nếu tiếp tục quy trình này, chúng ta sẽ đạt được vòng quay của băng chuyền. Bằng cách áp dụng phương pháp này vào trạm vũ trụ, chúng ta sẽ thu được lời giải cho bài toán trọng lực nhân tạo.

(Phụ lục 3).

Bảo vệ khỏi các điều kiện môi trường thù địch

1. Bằng sáng chế bảo vệ bức xạ № 2406661

người giữ bằng sáng chế Alexey Gennadievich Rebeko

Sáng chế liên quan đến các phương pháp và phương tiện bảo vệ phi hành đoàn và thiết bị khỏi bức xạ ion hóa (các hạt mang điện có năng lượng cao) trong các chuyến bay vào vũ trụ. Theo sáng chế, một điện trường hoặc từ trường tĩnh bảo vệ được tạo ra xung quanh tàu vũ trụ, được định vị trong khoảng không giữa hai bề mặt khép kín, không tiếp xúc lồng vào nhau. Không gian được bảo vệ của tàu vũ trụ bị giới hạn bởi bề mặt bên trong và bề mặt bên ngoài cô lập tàu vũ trụ và không gian được bảo vệ khỏi plasma liên hành tinh. Hình dạng của các bề mặt có thể tùy ý. Khi sử dụng điện trường bảo vệ, các điện tích có cùng độ lớn và trái dấu được tạo ra trên các bề mặt này. Trong tụ điện như vậy, điện trường tập trung ở khoảng trống giữa các bề mặt bản tụ. Trong trường hợp từ trường, dòng điện ngược chiều được truyền qua các bề mặt và tỷ lệ cường độ dòng điện được chọn sao cho giá trị của trường dư bên ngoài là nhỏ nhất. Hình dạng mong muốn của các bề mặt trong trường hợp này là hình xuyến, để đảm bảo sự bảo vệ liên tục. Dưới tác dụng của lực Lorentz, các hạt tích điện sẽ chuyển động theo quỹ đạo lệch hoặc quỹ đạo khép kín giữa các bề mặt. Có thể tác dụng đồng thời điện trường và từ trường giữa các bề mặt. Trong trường hợp này, một vật liệu thích hợp có thể được đặt vào khoảng trống giữa các bề mặt để hấp thụ các hạt tích điện: ví dụ như hydro lỏng, nước hoặc polyetylen. Kết quả kỹ thuật của sáng chế nhằm tạo ra sự bảo vệ đáng tin cậy, liên tục (liên tục về mặt hình học) khỏi bức xạ vũ trụ, đơn giản hóa việc thiết kế thiết bị bảo vệ và giảm chi phí năng lượng để duy trì trường bảo vệ.

1. Cung cấp bằng sáng chế nhiệt №2148540

Người giữ bằng sáng chế Công ty cổ phần mở "Tập đoàn tên lửa và vũ trụ" Năng lượng "được đặt theo tên của S.P. Korolev"

Hệ thống điều khiển nhiệt của tàu vũ trụ và trạm quỹ đạo, bao gồm các mạch làm mát và sưởi ấm khép kín được kết nối thông qua ít nhất một bộ trao đổi nhiệt chất lỏng-lỏng trung gian, hệ thống điều khiển và đo lường, các van phân phối và phụ kiện làm đầy thoát nước, trong khi mạch gia nhiệt có chứa bộ kích thích tuần hoàn , bộ trao đổi nhiệt dạng khí-lỏng và cuộn dây và tấm nhiệt, và trong mạch làm mát, ít nhất một bộ kích thích tuần hoàn, bộ điều chỉnh dòng chất lỏng, một đầu ra của chúng được nối qua van một chiều thứ nhất với đầu vào của bộ trộn dòng chất làm mát, và cái còn lại thông qua van một chiều thứ hai đến bộ trao đổi nhiệt bức xạ đầu vào, đầu ra của nó được nối với đầu vào thứ hai của bộ trộn dòng, đầu ra của bộ trộn dòng được nối bằng đường ống nối với khoang nhận nhiệt của bộ trung gian bộ trao đổi nhiệt chất lỏng-lỏng, đầu ra của nó được kết nối với bộ kích thích tuần hoàn, cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trên đường ống kết nối, được kết nối điện thông qua hệ thống điều khiển với chất lỏng điều chỉnh dòng chảy, đặc trưng ở chỗ hai bộ bơm điện được đưa thêm vào mạch làm mát và đầu vào của bộ bơm điện thứ nhất được kết nối qua bộ lọc với đầu ra chất làm mát từ khoang nhận nhiệt của bộ trao đổi nhiệt chất lỏng-lỏng trung gian, và đầu ra của nó được kết nối với van một chiều thứ hai và song song, thông qua một bộ lọc đến đầu vào một bộ bơm điện thứ hai, đầu ra của nó được kết nối với van một chiều thứ nhất, mỗi bộ bơm điện được trang bị một cảm biến áp suất chênh lệch và một cảm biến nhiệt độ bổ sung được lắp đặt trên đường ống nối đầu ra của máy trộn dòng chảy có khoang nhận nhiệt của bộ trao đổi nhiệt lỏng-lỏng, được kết nối điện qua hệ thống điều khiển với bộ phận bơm điện đầu tiên.

1. Bảo vệ chống lại các vật thể lạ

Có nhiều cách để bảo vệ khỏi vật thể lạ.

Sử dụng động cơ không chuẩn, chẳng hạn như máy gia tốc điện từ có xung riêng thay đổi;

Bọc một tiểu hành tinh trong một cánh buồm mặt trời bằng nhựa phản chiếu sử dụng màng PET phủ nhôm;

"Sơn" hoặc rắc một vật bằng titan dioxide (màu trắng) hoặc muội than (màu đen) để gây ra hiệu ứng Yarkovsky và thay đổi quỹ đạo của nó;

Nhà khoa học hành tinh Eugene Shoemaker cầu hôn năm 1996 giải phóng một đám mây hơi nước trên đường đi của một vật thểđể nhẹ nhàng làm chậm nó lại. Nick Zabo đã đưa ra ý tưởng tương tự vào năm 1990, "phanh khí động học của sao chổi": Một sao chổi hoặc cấu trúc băng nhắm vào một tiểu hành tinh, sau đó vụ nổ hạt nhân làm bốc hơi băng và tạo thành bầu khí quyển tạm thời trên đường đi của tiểu hành tinh;

Gắn vật dằn nặng vào tiểu hành tinh để thay đổi quỹ đạo của nó bằng cách dịch chuyển trọng tâm;

Sử dụng phương pháp cắt bỏ bằng laser;

Sử dụng máy phát sóng xung kích;

Một phương pháp “không tiếp xúc” khác gần đây đã được đề xuất bởi các nhà khoa học C. Bombardelli và G. Pelez từ Đại học Kỹ thuật Madrid. Nó cung cấp sử dụng pháo ion với độ phân kỳ thấp, nhắm vào tiểu hành tinh từ một con tàu gần đó. Động năng được truyền qua các ion đến bề mặt tiểu hành tinh, như trong trường hợp lực kéo trọng lực, sẽ tạo ra một lực yếu nhưng không đổi có khả năng làm chệch hướng tiểu hành tinh và một con tàu nhẹ hơn sẽ được sử dụng.

Kích nổ thiết bị hạt nhânở trên, trên hoặc dưới bề mặt của một tiểu hành tinh là một lựa chọn tiềm năng để đẩy lùi mối đe dọa. Độ cao nổ tối ưu phụ thuộc vào thành phần và kích thước của vật thể. Trong trường hợp có mối đe dọa từ đống mảnh vụn, để tránh sự phân tán của chúng, người ta đề xuất thực hiện một vụ nổ bức xạ, tức là một vụ nổ trên bề mặt. Trong một vụ nổ, năng lượng giải phóng dưới dạng neutron và tia X mềm (không xuyên qua vật chất) được chuyển thành nhiệt khi chạm tới bề mặt vật thể. Nhiệt làm cho chất của vật thể bùng nổ và nó sẽ đi chệch khỏi quỹ đạo, tuân theo định luật thứ ba của Newton, sự bùng nổ sẽ đi theo một hướng, còn vật thể sẽ đi theo hướng ngược lại.

Máy phóng điện từ là một hệ thống tự động đặt trên một tiểu hành tinh có nhiệm vụ giải phóng chất chứa nó vào không gian. Vì vậy, nó dịch chuyển chậm và mất khối lượng. Máy phóng điện từ phải hoạt động như một hệ thống xung riêng thấp: sử dụng nhiều nhiên liệu nhưng ít năng lượng.

Ý tưởng là nếu bạn sử dụng vật liệu tiểu hành tinh làm nhiên liệu thì lượng nhiên liệu không quan trọng bằng lượng năng lượng, rất có thể sẽ bị hạn chế.

Một phương pháp khả thi khác là đặt một máy phóng điện từ trên Mặt trăng, nhắm nó vào một vật thể gần Trái đất, nhằm tận dụng tốc độ quỹ đạo của vệ tinh tự nhiên và nguồn cung cấp “đạn đá” không giới hạn của nó.

Phần kết luận.

Sau khi phân tích thông tin được trình bày, có thể thấy rõ rằng trọng lực nhân tạo là một hiện tượng rất thực tế sẽ có ứng dụng rộng rãi trong ngành vũ trụ ngay khi chúng ta vượt qua mọi khó khăn liên quan đến dự án này.

Tôi thấy các khu định cư không gian dưới dạng do von Braun đề xuất: các thế giới hình xuyến với việc sử dụng không gian tối ưu và sử dụng các công nghệ tiên tiến để đảm bảo hoạt động sống lâu dài, cụ thể là:

• Quá trình quay của trạm sẽ diễn ra theo nguyên lý mà tôi đã mô tả ở phần Tạo trọng lực nhân tạo. Nhưng do ngoài chuyển động quay sẽ có chuyển động trong không gian nên nên lắp đặt động cơ điều chỉnh trên trạm.

Sử dụng công nghệ tiên tiến đáp ứng nhu cầu của trạm:

• thủy canh

  • Cây không cần tưới nhiều nước. Sử dụng ít nước hơn nhiều so với khi trồng trên mặt đất trong vườn. Mặc dù vậy, với việc lựa chọn chính xác các khoáng chất và thành phần, cây sẽ không bị khô hoặc thối. Điều này xảy ra bằng cách nhận đủ oxy.

    Ưu điểm lớn là phương pháp này cho phép bạn bảo vệ cây trồng khỏi nhiều bệnh tật và sâu bệnh. Bản thân cây sẽ không hấp thụ các chất có hại từ đất.

    Do đó, năng suất sẽ đạt tối đa, đáp ứng đầy đủ nhu cầu của người dân trong nhà ga.

tái sinh nước

• Sự ngưng tụ hơi ẩm từ không khí.

  Làm sạch nước đã qua sử dụng.

  Xử lý nước tiểu và chất thải rắn.

Một cụm lò phản ứng hạt nhân sẽ chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng, sẽ được bảo vệ theo bằng sáng chế số. 2406661 thích nghi để dịch chuyển các hạt phóng xạ bên ngoài trạm.

Nhiệm vụ tạo ra các khu định cư trong không gian rất khó nhưng có thể thực hiện được. Tôi hy vọng rằng trong tương lai gần, do sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ, tất cả các điều kiện tiên quyết cần thiết cho việc hình thành và phát triển các khu định cư không gian dựa trên trọng lực nhân tạo sẽ được đáp ứng. Sự đóng góp của tôi cho sự nghiệp cần thiết này sẽ được đánh giá cao. Tương lai của nhân loại nằm ở việc khám phá không gian và chuyển sang một vòng xoắn ốc phát triển con người mới, hứa hẹn hơn, thân thiện với môi trường hơn.

Các ứng dụng

Phụ lục 1. Hình xuyến Stanford

Phụ lục 2. Ngôi sao chết, Elysium.

Phụ lục 3. Sơ đồ chuyển động quay.

Lực tổng hợp ở dạng gần đúng thứ nhất (chỉ tương tác của nam châm). Kết quả là trạm thực hiện chuyển động quay. Đó là những gì chúng ta cần.

Thư mục

ALYAKRINSKY. Con người sống trong không gian. Không trọng lượng: cộng hay trừ?

Barrer, M. Động cơ tên lửa.

Dobrovolsky, M. Động cơ tên lửa lỏng. Cơ bản về thiết kế.

Dorofeev, A. Cơ sở lý thuyết về động cơ tên lửa nhiệt.

Matveev. Cơ học và thuyết tương đối: Sách giáo khoa dành cho sinh viên đại học.

Myakishev. Vật lý phân tử và nhiệt động lực học.

Myakishev. Vật lý. Cơ khí.

Myakishev. Vật lý. Điện động lực học.

Russell, D. Thủy canh.

Sanko. Từ điển thiên văn.

Sivukhin. Giáo trình vật lý đại cương.

Feynman. Feynman giảng về lực hấp dẫn.

Tsiolkovsky. Kỷ yếu về công nghệ tên lửa.

Shileiko. Trong một đại dương năng lượng.

Golubev I.R. và Novikov Yu.V. Môi trường và sự bảo vệ của nó

Zakhlebny A.N. Đọc sách bảo tồn thiên nhiên

Zverev I. Bảo tồn thiên nhiên và giáo dục môi trường cho học sinh.

Ivanov A.F. Thí nghiệm vật lý với nội dung môi trường.

Kiselev S.V. Trình diễn hiệu ứng nhà kính.

Tài nguyên Internet:

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

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru

— Có đúng là không có trọng lực trong không gian?

- KHÔNG, không đúng đâu: định luật vạn vật hấp dẫn vận hành ở mọi nơi.

Tại sao sau đó các phi hành gia lại “bay” bên trong con tàu của họ, buộc mình vào giường khi ngủ và bắt “những con chip bay” khắp cabin?

Họ trải nghiệm tình trạng không trọng lượng bởi vì di chuyển theo vòng tròn(quanh Trái đất) với tốc độ cực lớn (7,9 km/giây); Điều này có thể được chứng minh một cách đại khái bằng cách đổ nước vào một cái xô nhỏ và khuấy thật mạnh. Nước sẽ không đổ ra ngoài mà sẽ bị “lực ly tâm” ép xuống đáy, hay nói đúng hơn là do lực quán tính: vì quán tính tác dụng tuyến tính và việc “làm tròn” quỹ đạo chuyển động liên tục thay đổi hướng chuyển động.

Chính quán tính của chuyển động theo quỹ đạo tròn quanh Trái đất sẽ bù đắp cho lực hấp dẫn. Nếu tàu vũ trụ không bay với tốc độ này - mà đứng yên - thì nó sẽ ngay lập tức đâm xuống Trái đất - việc nó ở cách Trái đất vài trăm km không thành vấn đề: lực hấp dẫn của nó rất lớn và kéo dài đến một khoảng cách rất lớn (về mặt lý thuyết - vô hạn). Nếu có một tòa tháp khổng lồ nhô lên khỏi mặt đất, cao 500 km (ở độ cao này, ISS liên tục di chuyển) và chúng ta đứng trên đỉnh tòa tháp này, chúng ta sẽ không cảm thấy bất kỳ tình trạng không trọng lượng nào mà là lực hấp dẫn thông thường của Trái đất ( có lẽ ít hơn một chút so với trên bề mặt).

Vì vậy, về mặt này, Không gian cũng không khác; nhưng chỉ trong không gian, nơi không có bầu khí quyển, bạn mới có thể di chuyển với tốc độ khủng khiếp đến mức có thể bù đắp cho lực hấp dẫn của trái đất. Có thể bằng cách nào đó “có được” tình trạng không trọng lượng trên Trái đất? Đây là một cảm giác khá dễ chịu khi không có gì buộc cơ bắp phải căng thẳng. Khi bạn có thể lơ lửng mà không chạm vào đồ vật, hãy đẩy chân mình một lần - và bay một khoảng cách rất xa - và nhanh chóng, nhanh hơn cả người đang chạy! Có lẽ sẽ rất tuyệt nếu ghé thăm một thẩm mỹ viện đặc biệt nào đó cung cấp dịch vụ “không trọng lực”!

Nhưng trên Trái đất, đây là một vấn đề. Nước biến mất: mặc dù một người ở dưới nước có thể không “rơi xuống đáy” và về nguyên tắc có thể không nổi lên - nhưng như thể “lơ lửng” tại chỗ - đây vẫn không phải là tình trạng không trọng lượng chút nào. Nếu bạn lộn ngược dưới nước lâu, máu sẽ dồn lên não giống như trên cạn. Các cơ sẽ căng như bất kỳ nơi nào khác trên Trái đất: cùng một lực hấp dẫn tác dụng lên chúng và các cơ quan của cơ thể, bao gồm cả các cơ quan bên trong, sẽ có trọng lượng bình thường. Không trọng lực là một cái gì đó hoàn toàn khác!

Có lẽ cách duy nhất có thể tạo ra sự giảm cân toàn diện đang được thực hiệnnhanhsuy giảm Máy bay. Và sau đó, thời gian của hiệu ứng này không quá vài phút. Tất nhiên, bạn có thể nhảy - nhưng khi đó cơ thể sẽ ở trạng thái không trọng lượng trong chưa đầy một giây. Trong quá trình nhảy dù, tình trạng không trọng lượng sẽ kéo dài hơn, nhưng nó sẽ không hoàn toàn do ma sát với không khí tăng lên rất nhiều, ở một mức độ nào đó sẽ trở nên “rắn”, giống như điểm tựa và cơ thể sẽ cảm thấy có trọng lượng.

Ít nhất về mặt lý thuyết, có cách nào để đạt được trạng thái không trọng lượng mà không cần

sự cần thiết phải di chuyển hoặc rơi xuống trong phòng thí nghiệm đứng yên khihơn là vô thời hạn?

Có, nhưng hoàn toàn về mặt lý thuyết: xây dựng một cơ sở như vậy ởtrung tâm của trái đất! Đúng vậy, ở chính trung tâm của nó (tâm khối), trong ruột, trong lõi: toàn bộ khối lượng của quả địa cầu sẽ ở bên ngoài và tác dụng lực hấp dẫn lên khách đến thăm một “câu lạc bộ” như vậy từ mọi phía một cách đồng thời và bằng nhau. lực lượng. Hướng trọng lực thu được sẽ là KHÔNG - con người(hoặc bất kỳ vật thể nào) sẽ đóng băng và không rơi đi đâu cả. Trên thực tế, điều này tất nhiên là không thể xảy ra (trong vài tỷ năm tới) - do tốc độ quá lớnvề mặt nguyên tắc, áp suất tự nhiên và khổng lồ trong lòng Trái đất, nhưng về nguyên tắc, có thể là trên một số thiên thể khác.

Chà, điều gì sẽ xảy ra nếu nó vẫn ở trên Trái đất và theo cách thực tế hơn một chút so với lõi Trái đất?

Có lẽ điều đó là có thể, nhưng những cư dân trần thế khác sẽ không thích điều đó lắm: phân tán tốc độ quay hành tinh khoảng 17 lần! Một ngày trên Trái đất sẽ kéo dài khoảng một tiếng rưỡi (40 phút vào ban ngày và gần như vậy vào ban đêm). Nhưng bất cứ nơi nào trên đường xích đạo sẽ có hiện tượng không trọng lượng thực sự! Bề mặt Trái đất, ở phần xích đạo, sẽ chuyển động với cùng tốc độ mà các vệ tinh quay, tức là với tốc độ vũ trụ đầu tiên; lực quán tính ở vĩ độ này hoàn toàn bù đắp cho trọng lực và nó sẽ có thể bay được! Nhưng không chỉ có người bay, và đây là một vấn đề...

Tất cả đồ vật: chìa khóa, bật lửa, mũ, ghế, vali, xe đạp, ô tô - mọi thứ sẽ không ở trên mặt đất - mà là nơi chúng “vui lòng”. Những viên đá nhỏ, những viên đá vừa, những viên đá cuội khổng lồ sẽ lơ lửng trong không trung, va chạm, bay ra xa, bay lên mặt đất, va vào, rồi nhảy xuống, bay lên rất cao, quay trở lại - nói chung, đây là một sự náo động... nói chung, toàn bộ trái đất không phải là một khối đá nguyên khối mà là những viên đá, những hạt cát, những hạt bụi và tất cả những thứ đó xếp chồng lên nhau. Tất cả những thứ này sẽ không còn bị ép xuống đất nữa và sẽ bắt đầu di chuyển ngẫu nhiên. Sẽ không có gì có thể nhìn thấy được từ bụi. Các tòa nhà, để

đứng trên nền được 90% hỗ trợ bởi trọng lực của Trái đất, lực hấp dẫn này sẽ không còn diễn ra nữa. Toàn bộ những ngọn núi được lớp vỏ trái đất nâng đỡ từ bên dưới sẽ trở thànhtách ra và bay đi. Còn nước thì sao? Tất nhiên, nước cũng sẽ cuộn tròn thành những giọt nhỏ hoặc những quả bóng lớn và bay xung quanh, phủ đầy bụi. Hơn nữa, sẽ có rất nhiều nước - tất cả các đại dương sẽ ngay lập tức đổ xô đến nơi có trọng lượng nhỏ hơn. Cùng với các đại dương, mọi thứ từ khắp nơi trên hành tinh có thể thoát ra sẽ đến.tôi: mọi thứ sẽ kết thúc ở xích đạo hoặc trong không khí gần nó. Toàn bộ hành tinh sẽ "phồng lên" ở xích đạo - và nó sẽ biến từ một quả bóng thành một hình elip rất dẹt. Lớp phủ lỏng rực lửa từ sâu thẳm cũng sẽ nổi lên, theo sau mọi thứ khác. Còn không khí thì sao? Không khí sẽ bị đẩy ra ngoài theo một đài phun nước khổng lồ trong mặt phẳng xích đạo vào không gian, một số sau đó sẽ quay trở lại cực - sau đó lại chảy về xích đạo và thoát ra ngoài. Cơn bão sẽ liên tục, liên tục và mạnh mẽ một cách tàn bạo. Kết hợp với tất cả các vật thể nhẹ, trung bình và nặng bay trong không trung, có lẽ đó sẽ là địa ngục thuần túy…

Đúng vậy, trong tình huống như vậy, tốt hơn là bạn nên đào sâu vào lõi... Có lẽ vẫn còn một cách “thông thường” để “tạo ra” tình trạng không trọng lượng? Để không chạm vào cả hành tinh mà đào hầm dưới ngọn núi nào đó: ngọn núi ở trên cùng, gần lại: nó hút lên trên. Và tâm Trái đất ở rất xa - nó kéo xuống. Có thể đạt được “cân bằng” không?

Khi đó bạn sẽ phải “đào” tới 1/3 bán kính Trái đất, và ngọn núi phải có kích thước bằng Mặt trăng… Mặc dù… Ngọn núi phải được làm bằng vật liệu sao cho có thể một trăm ngàn lầnđặc hơn vàng! Một ngọn núi bình thường nặng hàng tỷ tấn có kích thước vài mét. Đặt một "khoảng trống" như vậy trên nóc boongke - và sẽ có nhà trọ đầu tiên trên thế giới cung cấp dịch vụ giải trí trong môi trường không trọng lực! Chỉ cần gia cố thật tốt kết cấu trần nhà là được, vì một khối vật nặng với kích thước nhỏ như vậy sẽ nghiền nát mọi thứ trên thế giới, và sẽ dần dần chìm xuống vực sâu của trái đất... Chưa hết... Chúng ta cần phải bằng cách nào đó tách một tỷ tấn chất như vậy từ loài lùn trắng đã tuyệt chủng gần nhất và mang nó...

Chưa hết, nghiêm túc hơn: thực sự không có cách nào thực sự? sử dụng lực phản trọng lực, hay che chắn một chút lực hút từ bên dưới, hay bật trọng lực nhân tạo từ trên cao? Bạn chỉ cần nâng một cơ thể con người nặng vài chục kg vì bạn không cần năng lượng khổng lồ cho việc này? Thang máy nâng bạn lên và đôi chân của bạn nâng bạn lên độ cao như vậy mỗi ngày... Bạn có thể tăng trọng lượng của chính mình lên nhiều lần bằng máy ly tâm hoặc thậm chí trên băng chuyền đơn giản. Có lẽ bạn có thể dễ dàng giảm bớt nó bằng cách nào đó? Về nguyên tắc, điều này sẽ không mâu thuẫn với định luật bảo toàn năng lượng? Phản vật chất đã có được từ lâu, có lẽ nó có thể được sử dụng bằng cách nào đó?

Phản vật chất không cung cấp phản trọng lực: nhìn chung, nó là cùng một vật chất, chỉ có điện tích trái dấu. Trên xích đu băng chuyền, bạn có thể cảm thấy không trọng lượng - nhưng chỉ trong một thời gian ngắn; nói chung, tác dụng tương tự như từ một lần “nhảy” thông thường: giảm cân nửa giây và sau đó là mức độ quá tải như nhau. Phương pháp tạo lâu dài tình trạng không trọng lượng trên Trái đất vẫn chưa biết. Mặc dù, rất có thể sẽ có khả năng xảy ra.

Có lẽ ai đó đã tìm ra nó? Viết bình luận hoặc hỏi bạn bè của bạn trên phương tiện truyền thông xã hội. mạng: