Игорь Молд предлагает Вам запомнить сайт «Наука и техника»
Вы хотите запомнить сайт «Наука и техника»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

Новейшие разработки, этапы развития техники. Достижения и история в науке и технике.

Читать

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?

развернуть

Поместите человека в космос, подальше от гравитационных пут земной поверхности, и он будет ощущать невесомость. И все же по телевизору нам показывали, что экипаж космического судна вполне успешно ходит ногами по полу. Для этого используется искусственная гравитация, создаваемая установками на борту фантастического судна. Насколько это близко к реальной науке?

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Капитан Габриэль Лорка на мостике «Дискавери» во время имитации битвы с клингонцами. Весь экипаж притягивается искусственной силой тяжести, и это как бы уже канон.

Касательно гравитации. Большим открытием Эйнштейна стал принцип эквивалентности: при равномерном ускорении система отсчета неотличима от гравитационного поля. Если бы вы были на ракете и не могли видеть Вселенную через иллюминатор, вы бы и понятия не имели о том, что происходит: вас тянет вниз сила гравитации или же ускорение ракеты в определенном направлении? Такой была идея, которая привела к общей теории относительности. Спустя 100 лет это самое правильное описание гравитации и ускорения, которое нам известно.

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Идентичное поведение мяча, падающего на пол в летящей ракете (слева) и на Земле (справа), демонстрирует принцип эквивалентности Эйнштейна.

Есть и другой трюк, как пишет Итан Зигель, который мы можем использовать, если захотим: мы можем заставить космический корабль вращаться. Вместо линейного ускорения (вроде тяги ракеты) можно заставить работать центростремительное ускорение, чтобы человек на борту чувствовал внешний корпус космического корабля, подталкивающий его к центру. Такой прием был использован в «Космической одиссее 2001 года», и если бы ваш космический корабль был достаточно большим, искусственная сила тяжести была бы неотличима от настоящей.
Только вот одно но. Три этих типа ускорения — гравитационное, линейное и вращательное — единственные, которые мы можем использовать для имитации эффектов гравитации. И это огромная проблема для космического аппарата.

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Концепт станции 1969 года, которая должна была собираться на орбите из отработанных этапов программы «Аполлон». Станция должна была вращаться на своей центральной оси для создания искусственной гравитации.

Почему? Потому что если вы хотите отправиться в другую звездную систему, вам нужно будет ускорить ваш корабль, чтобы туда добраться, а затем замедлить его по прибытии. Если вы не сможете оградить себя от этих ускорений, вас ждет катастрофа. Например, чтобы ускориться до полного импульса в «Звездном пути», до нескольких процентов световой скорости, придется испытать ускорение в 4000 g. Это в 100 раз больше ускорения, которое начинает препятствовать кровотоку в теле.

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Запуск космического шаттла «Колумбия» в 1992 году показал, что ускорение протекает на протяжении длительного периода. Ускорение космического корабля будет во много раз выше, и человеческое тело не сможет с ним справиться.

Если вы не хотите быть невесомым во время длительного путешествия — чтобы не подвергать себя ужасному биологическому износу вроде потери мышечной и костной массы — на тело постоянно должна действовать сила. Для любой другой силы это вполне легко сделать. В электромагнетизме, например, можно было бы разместить экипаж в проводящей кабине, и множество внешних электрических полей просто исчезли бы. Можно было бы расположить две параллельные пластины внутри и получить постоянное электрическое поле, выталкивающее заряды в определенном направлении.
Если бы гравитация работала таким же образом.
Такого понятия, как гравитационный проводник, просто не существует, как и возможности оградить себя от гравитационной силы. Невозможно создать однородное гравитационное поле в области пространства, например между двумя пластинами. Почему? Потому что в отличие от электрической силы, генерируемой положительными и отрицательными зарядами, существует только один тип гравитационного заряда, и это масса-энергия. Гравитационная сила всегда притягивает, и от нее никуда не скрыться. Вы можете лишь использовать три типа ускорения — гравитационное, линейное и вращательное.

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Подавляющее большинство кварков и лептонов во Вселенной состоит из материи, но у каждого из них существуют и античастицы из антиматерии, гравитационные массы которых не определены.

Единственный способ, с помощью которого можно было бы создать искусственную гравитацию, которая защитит вас от последствий ускорения вашего корабля и обеспечит вам постоянную тягу «вниз» без ускорения, будет доступен, если вы откроете частицы отрицательной гравитационной массы. Все частицы и античастицы, которые мы нашли до сих пор, обладают положительной массой, но эти массы инерциальны, то есть о них можно судить только при создании или ускорении частицы. Инерционная масса и гравитационная масса одинаковы для всех частиц, которые мы знаем, но мы никогда не проверяли свою идею на антиматерии или античастицах.
В настоящее время проводятся эксперименты именно по этой части. Эксперимент ALPHA в ЦЕРН создал антиводород: стабильную форму нейтральной антиматерии, и работает над изолированием ее от всех других частиц. Если эксперимент будет достаточно чувствительным, мы сможем измерить, как античастица попадает в гравитационное поле. Если падает вниз, как и обычное вещество, то у нее положительная гравитационная масса и ее можно использовать для строительства гравитационного проводника. Если падает в гравитационном поле вверх, это все меняет. Один лишь результат, и искусственная гравитация может внезапно стать возможной.

Искусственная гравитация: как её добиться и зачем она нужна?
Возможность получения искусственной гравитации невероятно манит нас, но основана на существовании отрицательной гравитационной массы. Антиматерия может быть такой массой, но мы пока этого не доказали.

Если антиматерия имеет отрицательную гравитационную массу, то при создании поля из обычного вещества и потолка из антивещества, мы могли бы создать поле искусственной гравитации, которое всегда тянуло бы вас вниз. Создав гравитационно-проводящую оболочку в виде корпуса нашего космического корабля, мы защитили бы экипаж от сил сверхбыстрого ускорения, которые в противном случае стали бы смертельными. И что самое крутое, люди в космосе не испытывали бы больше негативных физиологических эффектов, которые сегодня преследуют астронавтов. Но пока мы не найдем частицу с отрицательной гравитационной массой, искусственная гравитация будет получаться только за счет ускорения.

http://sci-hit.com/2018/01/iskusstvennaya-gravitaciya-kak-ee...


Ключевые слова: главная, новость
Опубликовал Игорь Молд , 02.01.2018 в 15:00

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Игорь Иванов
Игорь Иванов 2 января, в 19:55 Безграмотный автор не знает, что у частиц не определяют гравитационную массу вообще. Текст скрыт развернуть
-2
Геннадий Иванов
Геннадий Иванов 3 января, в 10:56 Астероид не имеет гравитации, он мёртвый с температурой  абсолютного нуля. как не имеют гравитации и два шара на земле. Меняется ли гравитация измеренная до загрузки шихты в доменную печь и после расплава металла в печи? Текст скрыт развернуть
-1
Сергей Филипенков
Сергей Филипенков 3 января, в 16:47 Чушь Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Показаны все комментарии: 3
Комментарии Facebook
Свежее
Ученые нашли на дне океана то, что разрушит все древние мифы
Игорь Молд 5 дек 17, 14:56
+82 28
Обнаружен невидимый щит, окружающий Землю, но исследователи не понимают, как он появился
Белка Затейница (Шелл) 19 авг 17, 12:55
+83 83
О советском космонавте, ставшем "робинзоном", починившем американский Шаттл и попавшем в кино
Игорь Молд 4 фев 17, 18:40
+67 14
Загадочный текст, скрытый в ДНК человека
Игорь Молд 19 янв 17, 11:32
+77 102
Очередной невероятный прорыв в области хранения информации. Русские изобретения
Игорь Молд 22 ноя 16, 13:01
+58 24
Удивительное открытие русских ученых объясняет многие «паранормальные» явления
Игорь Молд 19 ноя 16, 18:24
+132 57
Плавучие АЭС — цена оправдана! Россия готовит «сюрприз» для мирового рынка
Игорь Молд 5 ноя 16, 20:26
+109 29
Энергия будущего: что придет на смену нефти - изобретатель из России создал уникальный ветряк
Игорь Молд 16 окт 16, 15:51
+114 74
Всё, что вам говорили о динозаврах, было неправдой
Игорь Молд 11 окт 16, 15:34
+74 61
Синоптики предупреждают о наступлении самой холодной зимы за последние 100 лет
Игорь Молд 8 окт 16, 11:52
+94 82

Последние комментарии

Сергей Филипенков
Владимир Барашкин
Сергей Филипенков
Николай Галыгин
10 квт-смехотворная мощность
Николай Галыгин Реактор для марсианской экспедиции испытали в США