Trọng lực nhân tạo

Văn bản của tác phẩm được đặt không có hình ảnh và công thức. Phiên bản đầy đủ của tác phẩm có sẵn trong tab "Tệp Công việc" ở định dạng PDF

Mục tiêu và mục tiêu của nghiên cứu

Mục đích của công việc nghiên cứu của tôi là xem xét một tương tác cơ bản như lực hấp dẫn, các hiện tượng của nó và vấn đề định cư trong không gian với trọng lực nhân tạo, xem xét các tính năng 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 để giải quyết các vấn đề nảy sinh khi tạo ra dự án này, việc tích hợp các bằng sáng chế công nghệ tiên tiến để giải quyết các vấn đề về trọng lực nhân tạo.

Bạn đang xem: Trọng lực nhân tạo

Mức độ phù hợp của nghiên cứu.

Các khu định cư ngoài không gian là một loại trạm vũ trụ nơi một người có thể sống trong một khoảng thời gian dài hoặc thậm chí cả đời. Để tạo ra các khu định cư như vậy, cần phải suy nghĩ về 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 các tác động không gian, v.v. Và mặc dù khá khó khăn 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, theo đó, có lẽ, những khu định cư không gian tuyệt vời sẽ được tạo ra trong tương lai.

Tầm quan trọng và tính mới của nghiên cứu.

Lực hấp dẫn nhân tạo là một hướng nghiên cứu đầy hứa hẹn, vì nó sẽ cung cấp khả năng lưu trú lâu dài trong không gian và khả năng thực hiện các chuyến bay vũ trụ tầm xa. Việc xây dựng các khu định cư không gian có thể cung cấp kinh phí để nghiên cứu thêm; Nếu bạn khởi động một chương trình du lịch vũ trụ, đó sẽ là một thú vui rất tốn kém, các tập đoàn vũ trụ sẽ nhận được thêm một nguồn tài trợ và nghiên cứu có thể được thực hiện theo mọi hướng mà không bị giới hạn bởi các cơ hội.

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 đến khối tâm của bất kỳ vật thể nào và đến khối tâm của một đám vật thể; khối lượng càng lớn thì trọng lực càng lớn. Khi di chuyển ra xa một vật, lực hút đối với vật đó có xu hướng bằng không, nhưng trong điều kiện lý tưởng thì lực hút nó không hề biến mất. Có nghĩa là, nếu chúng ta tưởng tượng một chân không tuyệt đối không có một hạt phụ nào có nguồn gốc, thì trong không gian này, bất kỳ vật thể nào có khối lượng ít nhất là nhỏ vô hạn, trong trường hợp không có bất kỳ ngoại lực nào khác, sẽ bị hút vào nhau. khoảng cách xa vô cùng.

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 SRT mô tả

A. Anhxtanh.

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

Trong tính gần đúng của tốc độ cao, lực hấp dẫn được giải thích bởi SRT, có hai định đề:

Nguyên lý tương đối của Einstein, nói rằng các hiện tượng tự nhiên diễn ra theo cùng một cách trong tất cả các hệ quy chiếu quán tính.

Nguyên lý về tốc độ ánh sáng không đổi, nói 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, trong đó cho phép độ cong của không-thời gian. Tuy nhiên, các động lực học ngay cả trong SRT cũng có thể bao gồm cả tương tác hấp dẫn, miễn là thế năng của trường hấp dẫn nhỏ hơn nhiều. Cũng cần lưu ý rằng SRT ngừng hoạt động trên quy mô của toàn bộ Vũ trụ, cần phải thay thế bằng GR.

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 lực hấp dẫn - không trọng lượng.

Nhờ lực hấp dẫn, chúng ta đi bộ 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 hành tinh? Chúng ta sẽ trải nghiệm một trong những hiện tượng hấp dẫn sáng nhất - không trọng lượng. Không trọng lượng là trạng thái của một vật mà không có lực nào khác ngoài lực hấp dẫn tác dụng lên nó hoặc các lực này được bù trừ.

Các phi hành gia ở trên ISS luôn trong tình trạng không trọng lượng, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe của họ. Trong quá trình chuyển đổi từ điều kiện trọng lực trên cạn sang điều kiện không trọng lượng (trước hết là khi tàu vũ trụ đi vào quỹ đạo), phần lớn các phi hành gia gặp phải một phản ứng của cơ thể, được gọi là hội chứng thích nghi với không gian. Với thời gian một người ở trong không gian dài (hơn một tuần), việc không có trọng lực bắt đầu gây ra những thay đổi nhất định trong cơ thể có tính chất tiêu cực. Hệ quả đầu tiên và rõ ràng nhất của việc không trọng lượng là cơ bị teo nhanh chóng: cơ thực sự bị tắt khỏi hoạt động của con người, hậu 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 các mô cơ là giảm tiêu thụ oxy của cơ thể, và do dư thừa hemoglobin, hoạt động của tủy xương tổng hợp nó có thể giảm. Cũng có lý do để tin rằng hạn chế vận động làm gián đoạn quá trình chuyển hóa phốt pho trong xương, dẫn đến giảm sức mạnh của chúng.

Để thoát khỏi những tác động tiêu cực của không trọng lượng, cần tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo trong không gian.

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

Tsiolkovsky đề xuất lý thuyết về các khu định cư thanh tao, đó là một hình xuyến quay chậm quanh trục của nó. Nhưng vào thời điểm đó những ý tưởng như vậy là không tưởng và tất cả các dự án của ông vẫn chỉ nằm trên 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 nhà ga hình xuyến, bao gồm các mô-đun cư trú, một máy phát điện và một mô-đun đài 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 người Mỹ, nó cũng là một nhà ga hình xuyến, nơi mọi người sẽ sống và làm việc trong các phòng nối liền nhau trong một hành lang lớn. Dự án 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 sinh, cũng như quan sát Trái đất. Nó được phóng vào ngày 14 tháng 5 năm 1973, thực hiện ba nhiệm vụ trên tàu vũ trụ Apollo từ tháng 5 năm 1973 đến tháng 2 năm 1974, mất sóng 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 thức lý tưởng cho các khu định cư trong không gian sẽ là một hình xuyến, vì tất cả các mô-đun nằm cùng nhau, khi đó lực hấp dẫn sẽ có giá trị cực đại. Vấn đề về lực hấp dẫn nhân tạo dường như đã được giải quyết phần lớn.

Dự án tiếp theo do Gerard O"Neill đưa ra, ông giả định việc tạo ra các thuộc địa, trong đó đề xuất sử dụng hai kích thước hình trụ khổng lồ được bao bọc trong một khung và quay theo các hướng khác nhau. Các hình trụ này tự quay quanh trục của chúng với tốc độ khoảng 0,53 vòng / phút, do đó trọng lực được tạo ra trong khuẩn lạc vốn quen thuộc với con người.

Năm 1975, Parker đưa ra dự án tạo ra một thuộc địa có đường kính 100 m và dài 1 km, được di dời ở khoảng cách 400.000 km từ Trái đất và Mặt trăng và được thiết kế cho 10.000 người. Việc quay quanh trục dọc với tốc độ 1 vòng trong 21 giây sẽ tạo ra lực hấp dẫn trong nó gần với trái đất.

Năm 1977, nhà nghiên cứu Richard Johnson của Trung tâm Nghiên cứu Ames (NASA) và Giáo sư Charles Holbrow của Đại học Colgate đã xuất bản Space Settlements, xem xét các nghiên cứu tiên tiến 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 trợ lý phòng thí nghiệm của Phòng thí nghiệm Phillips và Phòng thí nghiệm Sandia, cũng như các trung tâm nghiên cứu khác của USAF và Trung tâm Nghiên cứu Không gian của Đại học Arizona, a Sách hướng dẫn đồ sộ cho việc thiết kế các khu định cư không gian ở dạng hình xuyến đã được biên soạn.

Nghiên cứu hiện đại.

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

Hình xuyến Stanford đã được đề xuất với NASA vào mùa hè năm 1975 bởi các sinh viên tại Đại học Stanford để lên ý tưởng thiết kế các thuộc địa không gian trong tương lai. Sau đó, Gerard O"Neill giới thiệu "Island One" hoặc "Bernal Sphere" của mình như một sự thay thế cho hình xuyến. "Hình xuyến Stanford", chỉ trong một phiên bản chi tiết hơn, đại diện cho khái niệm về một trạm vũ trụ quay hình vành khuyên, được trình bày bởi Wernher von Braun, cũng như một kỹ sư người Áo gốc Slovenia Herman Potočnik.

Nó là một hình xuyến có đường kính khoảng 1,8 km (cho 10 nghìn người, như được mô tả trong tác phẩm năm 1975) và quay quanh trục của nó (vòng quay mỗi phút), tạo ra trọng lực nhân tạo trên vòng 0,9-1 g do ly tâm. sức mạnh.

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

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

Khu định cư không gian và trọng lực nhân tạo trong nuôi cấy. Chốn thiên đường

Các thế giới vòng, như chúng được trình bày, chẳng hạn như trong bộ phim hành động giả tưởng "Elysium" hoặc trò chơi điện tử "Halo", có lẽ là một trong những ý tưởng thú vị nhất cho các trạm vũ trụ trong tương lai. Trong Elysium, trạm này gần với Trái đất và nếu bạn bỏ qua kích thước của nó, thì trạm này có độ hiện thực nhất định. Tuy nhiên, vấn đề lớn nhất ở đây nằm ở độ “mở” của nó, chỉ mang tính chất tưởng tượng thuần túy về hình thức bên ngoài.

"Có lẽ vấn đề gây tranh cãi nhất về trạm Elysium là tính mở của nó đối với môi trường không gian."

“Bộ phim cho thấy cách con tàu vũ trụ chỉ hạ cánh trên bãi cỏ sau khi nó đến từ không gian vũ trụ. Không có cổng kết nối hoặc bất cứ thứ gì tương tự. Nhưng một nhà ga như vậy cần được cách ly hoàn toàn với môi trường bên ngoài. Nếu không, bầu không khí ở đây sẽ không tồn tại 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 chiếu vào và giữ cho cây cối và cây cối được trồng ở đó sống sót. Nhưng hiện tại, đó chỉ là hư cấu. Không có công nghệ nào như vậy. "

Ý tưởng về một nhà ga dưới dạng những chiếc nhẫn thật tuyệt vời, nhưng cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được.

Chiến tranh giữa các vì sao

Hầu như những người mê phim khoa học viễn tưởng đều biết Death Star là gì. Đây là một trạm vũ trụ hình tròn và màu xám lớn như trong bộ phim sử thi Chiến tranh giữa các vì sao, bề ngoài rất gợi nhớ về mặt trăng. Nó là một tàu khu trục hành tinh giữa các thiên hà về bản chất là một hành tinh nhân tạo, được làm bằng thép và là nơi sinh sống của những người lính xuyên không gian.

Chúng ta có thể thực sự xây dựng một hành tinh nhân tạo như vậy và lướt dải ngân hà trên đó không? Về lý thuyết, có. Chỉ điều này sẽ đòi hỏi một lượng lớn nguồn nhân lực và tài chính.

Vấn đề xây dựng Ngôi sao chết chóc đã được Nhà Trắng Mỹ nêu ra ngay cả sau khi xã hội này gửi một bản kiến ​​nghị tương ứng để xem xét. Phản hồi chính thức từ các nhà chức trách là $ 852,000,000,000,000,000,000 sẽ cần thiết cho riêng thép xây dựng.

Nhưng ngay cả khi vấn đề tài chính không được ưu tiên, thì nhân loại cũng không có công nghệ để tái tạo Death Star, vì cần một lượng năng lượng khổng lồ cho sự di chuyển của nó.

(Phụ lục 2)

Các vấn đề trong quá trình thực hiện dự án định cư không gian.

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

Chi phí vốn ban đầu;

Hệ thống hỗ trợ cuộc sống nội bộ;

Tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo;

Bảo vệ khỏi các điều kiện bên ngoài thù địch:

từ bức xạ;

cung cấp nhiệt;

từ các vật thể lạ;

Giải quyết các vấn đề về trọng lực nhân tạo và các khu định cư không gian.

Chi phí vốn ban đầu - vấn đề này có thể được giải quyết cùng nhau nếu mọi người gạt tham vọng cá nhân sang một bên và hướng tới mục tiêu lớn hơn. Rốt cuộc, tương lai của nhân loại phụ thuộc vào chúng ta.

Hệ thống hỗ trợ sự sống bên trong - hiện đã có hệ thống tái sử dụng nước trên ISS, nhưng điều này là chưa đủ, miễn là có đủ không gian trên trạm quỹ đạo, bạn có thể tìm một nơi cho một nhà kính trong đó thực vật sẽ phát triển tạo ra lượng oxy tối đa , cũng có một nơi để tạo ra các phòng thí nghiệm thủy canh để trồng GMO có thể cung cấp thực phẩm cho toàn bộ dân cư của trạm.

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

Có một số cách để giải quyết vấn đề.

Khi nói đến việc so sánh hiệu quả của các loại động cơ khác nhau, các kỹ sư thường nói về xung cụ thể. Xung cụ thể được định nghĩa là sự thay đổi động lượng trên một đơn vị khối lượng nhiên liệu tiêu thụ. Như vậy, động cơ càng hiệu quả thì càng cần ít nhiên liệu để phóng tên lửa vào vũ trụ. Đến lượt nó, xung động là kết quả của tác dụng của một lực trong một thời gian nhất định. Tên lửa hóa học, mặc dù chúng có lực đẩy rất cao, chỉ hoạt động trong vài phút, và do đó được đặc trưng bởi xung lực riêng rất thấp. Máy đẩy ion, có khả năng hoạt động trong nhiều năm, có thể có xung cụ thể cao ở 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 rằng sử dụng bất kỳ động cơ phản lực nào đã biết, sẽ cần một lượng nhiên liệu khổng lồ để duy trì nhà ga trong ít nhất một năm.

Xung cụ thể I (LPRE) = 4,6

Xung cụ thể I (SRM) = 2,65

Xung cụ thể I (EP) = 10

Xung cụ thể I (Truyền động Plasma) = 290

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

Ý tưởng của tôi là như sau.

Hãy xem xét một trường hợp sơ cấp.

Giả sử chúng ta có một băng chuyền đứng yên. Sau đó, nếu chúng ta cố định n số nam châm điện đơn cực dọc theo mép của băng chuyền sao cho lực tương tác của chúng là cực đại, chúng ta nhận được kết quả sau: nếu chúng ta bật nam châm điện số 1 để nó tác dụng lên nam châm điện số 2 với một lực lớn hơn x lần, lực thứ hai tác dụng lên thứ nhất, theo định luật III Newton, lực tác dụng của nam châm điện số 1 lên số 2 từ mặt số 2 sẽ được bù bằng phản lực của giá đỡ băng chuyền. , điều này sẽ đưa băng chuyền ra khỏi trạng thái nghỉ. Bây giờ tắt số 1, nâng số 2 lên số 1 và bật số 3 với lực bằng số 2 ở giai đoạn trước, và nếu chúng ta tiếp tục quy trình này, chúng ta sẽ đạt được vòng quay của băng chuyền. . Áp dụng phương pháp này cho trạm vũ trụ, chúng ta có được giải pháp cho vấn đề trọng lực nhân tạo.

(Phụ lục 3).

Bảo vệ chống lại các điều kiện môi trường thù địch

Bằng sáng chế bảo vệ bức xạ № 2406661

Chủ bằng sáng chế Rebeko Alexey Gennadievich

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 năng lượng cao) trong các chuyến bay vũ trụ. Theo sáng chế, một điện trường hoặc từ trường tĩnh bảo vệ được tạo ra xung quanh tàu vũ trụ, được bản địa hóa trong không gian giữa hai bề mặt kín, không tiếp xúc lồng vào nhau. Không gian được bảo vệ của tàu vũ trụ được giới hạn bởi bề mặt bên trong, trong khi bề mặt bên ngoài cách ly 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 cùng độ lớn và trái dấu được tạo ra trên các bề mặt này. Trong một tụ điện như vậy, điện trường tập trung trong không gian giữa các bề mặt-bản. Trong trường hợp có từ trường, các dòng điện có hướng ngược lại được truyền dọc theo các bề mặt và tỷ lệ của cường độ dòng điện được chọn để giảm thiểu giá trị của trường dư bên ngoài. Hình dạng mong muốn của các bề mặt trong trường hợp này là hình xuyến để bảo vệ liên tục. Dưới tác dụng của lực Lorentz, các hạt mang điện sẽ chuyển động theo quỹ đạo cong lệch hoặc quỹ đạo khép kín giữa các bề mặt. Có thể ứng dụng đồng thời điện trường và từ trường giữa các bề mặt. Trong trường hợp này, một vật liệu thích hợp để hấp thụ các hạt tích điện có thể được đặt trong khoảng không giữa các bề mặt: ví dụ, hydro lỏng, nước hoặc polyetylen. Kết quả kỹ thuật của sáng chế là nhằm tạo ra một lớp bảo vệ đáng tin cậy, liên tục (liên tục về mặt hình học) chống lại 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.

Cung cấp bằng sáng chế nhiệt №2148540

Chủ sở hữu bằng sáng chế Công ty cổ phần mở Tập đoàn tên lửa và vũ trụ Energia được đặt theo tên của S.P. Korolev

Hệ thống điều khiển nhiệt của tàu vũ trụ và trạm quỹ đạo, chứa các mạch làm mát và làm nóng kín được kết nối qua ít nhất một bộ trao đổi nhiệt lỏng-lỏng trung gian, hệ thống điều khiển và đo lường, các phụ kiện phân phối van và làm đầy thoát nước, trong khi mạch sưởi có chứa bộ tăng áp tuần hoàn, bộ trao đổi nhiệt khí-lỏng và cuộn dây và bảng nhiệt, và ít nhất một bộ kích thích tuần hoàn, bộ điều chỉnh lưu lượng chất lỏng, một đầu ra của chúng được kết nối qua van một chiều đầu tiên đến đầu vào của bộ trộn dòng nước làm mát và đầu ra kia thông qua van một chiều thứ hai - tới 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 một đường ống nối với khoang nhận nhiệt của chất lỏng trung gian- bộ trao đổi nhiệt chất lỏng, đầu ra của nó được kết nối với bộ tăng cường tuần hoàn, trên đường ống kết nối Cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trong đường ống, được kết nối điện thông qua hệ thống điều khiển với bộ điều chỉnh lưu lượng chất lỏng, có đặc điểm là hai tổ máy bơm điện được đưa thêm vào mạch làm mát và đầu vào của tổ máy bơm điện đầu tiên được kết nối thông qua một bộ lọc để đầu ra chất làm mát từ khoang nhận nhiệt của bộ trao đổi nhiệt lỏng-lỏng trung gian và đầu ra của nó được kết nối với van một chiều thứ hai và song song, qua bộ lọc tới đầu vào của bộ phận bơm điện thứ hai, đầu ra của nó được kết nối với van một chiều đầu tiên, trong khi mỗi bộ phận bơm điện được trang bị cảm biến chênh lệch áp suất và trên đường ống nối đầu ra của bộ trộn dòng với khoang nhận nhiệt của bộ trao đổi nhiệt lỏng-lỏng, một cảm biến nhiệt độ bổ sung. được lắp đặt, kết nối điện thông qua hệ thống điều khiển với tổ máy bơm điện đầu tiên.

Bảo vệ vật thể lạ

Có nhiều cách để bảo vệ khỏi dị vật.

Sử dụng động cơ không tiêu chuẩn, chẳng hạn như máy gia tốc điện từ với xung cụ thể thay đổi;

Quấn một tiểu hành tinh bằng một cánh buồm mặt trời bằng nhựa phản chiếu sử dụng màng PET tráng nhôm;

"Sơn" hoặc rắc lên một vật bằng titanium dioxide (trắng) hoặc carbon đen (đen) để gây ra hiệu ứng Yarkovsky và thay đổi quỹ đạo của nó;

Nhà khoa học hành tinh Eugene Shoemaker đề xuất năm 1996 phát ra một đám mây hơi nước trên đường đi của một vật thểđể nhẹ nhàng làm chậm lại. Nick Zabo đã vẽ ra một khái niệm tương tự vào năm 1990, "phanh khí động học của một sao chổi": một cấu trúc sao chổi hoặc băng nhằm vào một tiểu hành tinh, sau đó các vụ nổ hạt nhân làm bốc hơi băng và tạo thành một bầu khí quyển tạm thời trên đường đi của tiểu hành tinh;

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

Sử dụng laser cắt bỏ;

Sử dụng bộ phát sóng xung kích;

Một phương pháp "không tiếp xúc" khác được đề xuất gần đây bởi các nhà khoa học C. Bombardeli và J. Pelez từ Đại học Kỹ thuật Madrid. Nó đề xuất sử dụng pháo ion với sự phân kỳ thấp, hướng vào tiểu hành tinh từ một con tàu gần đó. Động năng truyền qua các ion đến bề mặt của tiểu hành tinh, như trong trường hợp lực hấp dẫn, sẽ tạo ra một lực yếu nhưng không đổi có khả năng làm chệch hướng tiểu hành tinh, và trong trường hợp này, một con tàu nhẹ hơn sẽ được sử dụng.

Phá hoại một thiết bị hạt nhânở trên, trên hoặc dưới bề mặt của một tiểu hành tinh là một lựa chọn đẩy lùi mối đe dọa tiềm tàng. Chiều cao vụ nổ tối ưu phụ thuộc vào thành phần và kích thước của vật thể. Trong trường hợp có mối đe dọa từ một đống mảnh vỡ, 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 vụ nổ, năng lượng giải phóng dưới dạng neutron và tia X mềm (không xuyên qua vật chất) được chuyển thành nhiệt khi nó đến bề mặt của vật thể. Nhiệt biến chất của vật thể thành chất bùng phát, và nó sẽ đi lệch hướng, tuân theo định luật thứ ba của Newton, chất bùng phát sẽ đi theo một hướng và vật thể theo hướng ngược lại.

Máy phóng điện từ là một hệ thống tự động nằm trên một tiểu hành tinh, giải phóng chất mà nó được tạo thành vào không gian. Do đó, nó từ từ dịch chuyển và mất khối lượng. Máy phóng điện từ phải hoạt động như một hệ thống có xung cụ thể thấp: sử dụng nhiều nhiên liệu, nhưng ít năng lượng.

Vấn đề là nếu bạn sử dụng vật liệu của tiểu hành tinh làm nhiên liệu, thì lượng nhiên liệu không quan trọng bằng lượng năng lượng, có khả năng bị giới hạn.

Một cách khác có thể thực hiện là đặt một máy phóng điện từ trên Mặt trăng, nhắm nó vào một vật thể gần Trái đất, để tận dụng tốc độ quỹ đạo của vệ tinh tự nhiên và nguồn cung cấp "đạn đá" không giới hạn của nó.

Sự kết luận.

Sau khi phân tích thông tin được trình bày, rõ ràng là trọng lực nhân tạo là một hiện tượng rất thực tế sẽ được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp vũ trụ, ngay sau khi chúng ta vượt qua tất cả những khó khăn liên quan đến dự án này.

Tôi thấy các khu định cư không gian ở dạng mà von Braun đề xuất: thế giới hình xuyến với việc sử dụng không gian tối ưu và sử dụng các công nghệ tiên tiến để đảm bảo sự sống liên tục, cụ thể là:

Sự quay của trạm sẽ xảy ra theo nguyên tắc mà tôi đã mô tả trong phần Tạo lực hấp dẫn nhân tạo. Nhưng xét trên thực tế, ngoài chuyển động quay sẽ có chuyển động trong không gian, nên lắp động cơ hiệu chỉnh trên trạm.

Sử dụng các công nghệ tiên tiến để đáp ứng các nhu cầu của nhà ga:

Thủy canh

Cây không cần tưới nhiều. Nước sẽ được tiêu thụ ít hơn nhiều so với khi trồng trên mặt đất trong vườn. Mặc dù vậy, với việc lựa chọn các khoáng chất và thành phần phù hợp, cây sẽ không bị khô hoặc thối. Nó thực hiện điều này bằng cách nhận đủ oxy.

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

Do đó, sẽ có một sản lượng tối đa, sẽ đáp ứng đầy đủ nhu cầu của cư dân trong nhà ga.

Tái tạo nước

Sự ngưng tụ hơi ẩm từ không khí.

Lọc 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 che chắn 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 không gian là khó khăn, nhưng có thể làm 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 ngã rẽ mới, hứa hẹn hơn, thân thiện hơn với môi trường trong vòng xoáy phát triển của con người.

Xem thêm: Siêu Xe Chở Tổng Thống Putin Xuất Hiện Ấn Tượng Tại Lễ Khai Trương Nhà Máy Mercedes

Các ứng dụng

Phụ lục 1. Hình xuyến Stanford

Phụ lục 2. Death Star, Elysium.

Phụ lục 3. Sơ đồ chuyển động quay.

Kết quả của các lực trong phép gần đúng đầu tiên (chỉ tương tác của nam châm). Kết quả là, trạm thực hiện một 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. Khái niệm cơ bản về thiết kế.

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

Matveev. Cơ học và lý thuyết tương đối: Giáo trình dành cho sinh viên đại học.

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

Myakishev. Vật lý học. Cơ học.

Myakishev. Vật lý học. Điện động lực học.

Russell, D. Thủy canh.

Sanko. Từ điển thiên văn.

Sivukhin. Khóa học vật lý đại cương.

Feynman. Feynman Bài 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 bảo vệ nó

Zakhlebny A.N. Sách Đọc Bảo tồn

Zverev I. Bảo vệ Thiên nhiên và Giáo dục Sinh thái cho Học sinh.

Ivanov A.F. Thí nghiệm vật lý có nội dung sinh thái.

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

Tài nguyên Internet:

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

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru

Lực hấp dẫn là một trong những lực cơ bản của Vũ trụ. Nó định nghĩa thế giới như chúng ta biết bằng cách gắn các vũ trụ lại với nhau. Nếu không có lực hấp dẫn, mọi thứ sẽ liên tục di chuyển khỏi mọi thứ khác. Đó là một khối xây dựng cơ bản của vật lý mà chúng ta thường coi đó là điều hiển nhiên. Thật đáng sợ khi nghĩ về điều gì sẽ xảy ra nếu ai đó chỉ vặn xoắn lực hấp dẫn ẩn dụ của Trái đất. Chúng ta sẽ bị đẩy ra khỏi bề mặt Trái đất vào không gian do quán tính của chuyển động quay của Trái đất. Nếu chúng ta tắt lực hấp dẫn của Mặt trời, sẽ không có gì hoạt động nếu hệ Mặt trời ở cùng nhau. Chúng tôi đã chứng kiến ​​sự hỗn loạn ở quy mô đáng kinh ngạc khi các hành tinh va chạm vào nhau và các thiên thạch lao xuống chúng tôi như một cơn bão hủy diệt.

Tuy nhiên, cũng quan trọng như lực hấp dẫn, có một số tình huống trong đó một số mức độ kiểm soát đối với nó sẽ cực kỳ hữu ích. Hãy tưởng tượng rằng bạn đang bay mà không có máy bay hoặc mang vật nặng mà hầu như không tốn sức. Hiện tại, các phi hành gia trải qua nhiều thay đổi sinh lý trong quá trình du hành vũ trụ không trọng lượng, và hầu hết những thay đổi này đều ảnh hưởng xấu đến họ. Họ bị chứng loạn dưỡng cơ, mất xương, mất phương hướng và các tác động vô hiệu khác. Do đó, việc du hành giữa các vì sao sẽ dễ dàng hơn nhiều nếu lực hấp dẫn có thể được tổng hợp nhân tạo. Những gì đang xảy ra phải đi xuống, phải không? Đó là một sự thật? Càng lớn, bạn càng khó ngã? Sự thật hay hư cấu?

Bây giờ chúng ta hãy xem chúng ta đã thực sự sử dụng lực hấp dẫn đến mức nào.

Xác định trọng lực

Làm thế nào để mô phỏng lực hấp dẫn?

Vòng quay sẽ di chuyển bất kỳ vật thể nào bên trong tàu vũ trụ về phía chân đế và ra khỏi tâm quay. Điện trở suất từ ​​chân đế sẽ có tác dụng như lực pháp tuyến tác dụng lên bề mặt trái đất của chúng ta khi đứng yên. Lực ly tâm đẩy chúng ta về phía đáy của thân tàu sẽ hoạt động giống như lực hấp dẫn mà Trái đất tác dụng lên chúng ta.

Tuy nhiên, có một cảnh báo. Trong hệ thống này, mức độ nhân tạo thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào khoảng cách từ tâm quay. Do đó, trọng lực nhân tạo ở chân sẽ lớn hơn ở đầu. Điều này có thể làm cho chuyển động và thay đổi vị trí cơ thể không thoải mái. Tuy nhiên, hiệu ứng này có thể giảm đi nếu bán kính của con tàu lớn hơn nhiều so với chiều cao của một người bình thường.

Tăng tốc tuyến tính: Hành trình trong Tàu lượn siêu tốc Không gian

Tăng tốc độ, tức là gia tốc là do trọng lực. Đây là lý do chính tại sao khi chúng ta rơi tự do, tốc độ của chúng ta tăng lên. Gia tốc này có thể được mô phỏng như một tàu vũ trụ đang tăng tốc. Một tàu vũ trụ với gia tốc không đổi trên một đường thẳng sẽ dẫn đến một lực hút theo hướng ngược lại. Điều này sẽ làm cho đối tượng được tăng tốc để chịu lực kéo nó trở lại. Nếu bạn đang tự hỏi cảm giác thoải mái như thế nào khi tăng tốc liên tục, đừng lo lắng, vì đó là những gì bạn trải qua mọi lúc do lực hút của Trái đất, tàu lượn siêu tốc và ô tô thể thao. Ngoài ra, cơ thể sẽ không biết rằng nó đang chuyển động nếu không có gia tốc. tôi đang nghĩ về nó

,

Trái đất quay với vận tốc khoảng 1700 km một giờ tại đường xích đạo, nhưng chúng ta không cảm nhận được điều đó, bởi vì tốc độ này là không đổi và không có gia tốc.

Gia tốc tuyến tính trong chuyến bay vũ trụ sẽ yêu cầu một lượng lớn thuốc phóng, trong khi chiến lược quay vòng không yêu cầu tác dụng lực liên tục. Tuy nhiên, gia tốc tuyến tính không đổi là cần thiết vì ngoài lực hấp dẫn nhân tạo, về mặt lý thuyết, nó có thể cung cấp thời gian bay tương đối ngắn quanh hệ mặt trời.

Từ tính :

Có một phương pháp mà hiệu ứng trọng lực có thể được tạo ra bằng cách sử dụng từ tính, nhưng điều này đòi hỏi từ trường cực mạnh. Với từ trường mạnh như vậy, không ai tin rằng nó sẽ an toàn cho con người. Trên thực nghiệm, ếch và thậm chí cả chuột đã bị bay lên so với lực hấp dẫn của Trái đất, nhưng điều này ở quy mô rất nhỏ. Máy sử dụng từ tính để bắt chước trọng lực có thể được sử dụng để tạo ra môi trường có trọng lực thấp một cách an toàn với sức mạnh tương tự như lực hấp dẫn của Mặt Trăng hoặc Sao Hỏa.

Ếch sống bay trong từ trường

Para-Gravity:

Trọng lực được mô phỏng nhân tạo trong một tàu vũ trụ không quay cũng như không tăng tốc, còn được gọi là "trọng lực", được cho là không tồn tại, nhưng hiện chưa có kỹ thuật nào được chứng minh có thể mô phỏng trọng lực ngoài gia tốc cơ học hoặc từ trường. Tuy nhiên, Murphy của Interstellar đã sắp xếp nó, vậy nó khó đến mức nào?

Ngoài các phương pháp trên, có những phương pháp đơn giản hơn có thể phủ nhận tác dụng của trọng lực và nhận điều kiện gần như bằng không. Những chiếc máy ly tâm khổng lồ của con người với một cánh tay quay dài mà chúng ta thấy trong phim hoạt hình và phim ảnh thực sự rất hữu ích trong việc chuẩn bị cho các phi hành gia ở điều kiện cao khi phóng.

Sự nổi trung tính là một kỹ thuật khác trong đó mọi người được đào tạo để giải quyết các vấn đề ở mức độ thấp bằng cách thực hiện các nhiệm vụ đơn giản trong môi trường bể bơi mô phỏng.

Lực nổi trung hòa không phải là không trọng lượng, vì chúng ta vẫn có thể cảm nhận được hướng của trọng lực dưới nước, nhưng nó rất gần với điều kiện bay trong không gian.

Hệ sinh thái của tri thức. Ở lâu trong không gian có hậu quả nghiêm trọng. Nghiên cứu y học về tác động của vi trọng lực đối với các phi hành gia

Ở lâu trong không gian có hậu quả nghiêm trọng. Nghiên cứu y học về tác động của vi trọng lực đối với các phi hành gia sau nhiều tháng ở quỹ đạo Trái đất thấp (LEO) đã đưa ra một kết luận cay đắng: con người không thể sống trọn vẹn nếu không có trọng lực. Do đó, lực hấp dẫn nhân tạo ngày càng được thảo luận như một thành phần thiết yếu của một sứ mệnh duy trì trong không gian cả gần và xa Trái đất.

Lực hấp dẫn nhân tạo sẽ đặc biệt quan trọng đối với các sứ mệnh thương mại kéo dài nhiều năm, trong đó điều khiển từ xa sẽ được điều khiển bởi một phi hành đoàn đóng quân gần một mỏ khai thác và tiểu hành tinh khác. Lực hấp dẫn như vậy cũng sẽ hữu ích cho các nghiên cứu dài hạn về các thiên thể có trọng lực thấp như Mặt trăng, sao Hỏa, hoặc thậm chí vệ tinh của các hành tinh bên ngoài.

William Kemp ở Washington tin rằng, cùng với đối tác kinh doanh Ted Mazeika, ông đã tìm ra giải pháp khả thi cho những vấn đề này. Đây là một trạm vũ trụ hình trụ đường kính 30 mét có khả năng tạo ra trọng lực nhân tạo thay đổi với chuyển động quay của hình trụ quanh trục dọc của nó.

Kemp, người sáng lập và Giám đốc điều hành của United Space Structures cho biết: “Nếu chúng ta muốn ở trong không gian hơn một năm, chúng ta cần phải tạo ra một hệ thống trọng lực nhân tạo hoặc chúng ta sẽ hy sinh con người trong quá trình này,” Kemp, người sáng lập và CEO của United Space Structures.

Trong hơn ba thập kỷ, Kemp đã làm việc để tinh chỉnh các ý tưởng của mình. Công ty hiện có một quy trình được cấp bằng sáng chế trong dự án và đang tìm kiếm nguồn tài trợ và các đối tác khác có thể đầu tư một cách lớn mạnh.

Ý tưởng là đạt được lực hấp dẫn nhân tạo thông qua lực ly tâm, lực này sẽ yêu cầu quay để tạo ra áp suất hướng xuống. Về lý thuyết, một cấu trúc nhỏ 10 mét có thể quay đủ nhanh để con người cảm nhận được lực hấp dẫn, nhưng Kemp nói rằng các phi hành gia với cấu trúc như vậy sẽ gặp vấn đề nghiêm trọng về tai trong.

Kemp cho biết: “Nếu tốc độ quay quá cao, cảm giác thăng bằng của bạn sẽ không thành công và bạn sẽ sớm cảm thấy đau khủng khiếp ở tay và đầu gối.

Tuy nhiên, một trạm hình trụ nhỏ có đường kính 30 mét, do Kemp đề xuất, sẽ có thể duy trì lực hấp dẫn bằng 0,6 Trái đất; đây là mức tối thiểu cho phép mọi người sống an toàn trên trạm trong ít nhất hai năm. Các phi hành gia sẽ sống cả bên trong hình trụ và ở bán cầu ngoài của cấu trúc.

Kemp nói rằng một trạm hình trụ dài 30 mét sẽ cần tốc độ quay 5,98 vòng / phút và kích thước có thể sử dụng tối thiểu để tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo. Tốc độ quay nhanh sẽ gây bất tiện cho các phi hành gia.

Kemp nói: “Hướng quay của hình trụ không quan trọng. - Tốc độ phụ thuộc vào bán kính của vật thể quay và trọng lực mà bạn cần; bán kính càng lớn thì tốc độ quay càng giảm.

Kemp cho biết, bước đầu tiên trong quá trình thử nghiệm United Space Structures sẽ là thử nghiệm một nguyên mẫu dài 30 mét ở LEO. Mặc dù một trạm 30 mét như vậy có thể chứa ít nhất 30 người, nhưng nó sẽ hoạt động tốt trong không gian sâu và các điều kiện khai thác tiểu hành tinh gần Trái đất.

Đối tác nào sẽ xây dựng các nhà ga này?

“Chúng tôi đang đàm phán với các công ty như Ngành công nghiệp không gian sâu Kemp cho biết các công ty muốn khai thác tiểu hành tinh và các công ty khác muốn khai thác tài nguyên trên mặt trăng. “Chúng tôi muốn sử dụng bệ phóng SpaceX, nhưng điều này sẽ làm tăng chi phí đáng kể, vì vậy ban đầu chúng tôi sẽ sử dụng vật liệu composite để xây dựng chứ không phải kim loại”.

Bất chấp những bước tiến nhảy vọt được dự đoán trong lĩnh vực y học vũ trụ trong hai thập kỷ tới, Kemp hoàn toàn tin rằng lực hấp dẫn nhân tạo sẽ luôn cần thiết. Theo thời gian, trong các điều kiện vi trọng lực, khối lượng cơ và xương giảm, dây thần kinh thị giác co lại, võng mạc rời khỏi, giảm khả năng miễn dịch và thậm chí có thể bị suy giảm tư duy phản biện.

Tất nhiên, điều này không có nghĩa là trọng lực nhân tạo sẽ là thuốc chữa bách bệnh.

Trong lực hấp dẫn nhân tạo, các phi hành gia vẫn sẽ biết họ đang ở trên một trạm quay, Kemp nói. Đi bộ ở một nhà ga như vậy sẽ giống như đi xuống dốc, bởi vì sàn nhà sẽ đi ra từ dưới chân bạn. Đi bộ theo hướng ngược lại của vòng quay sẽ có cảm giác như đang lên dốc vì sàn nhà sẽ tăng lên. Và nếu bạn đi bộ vuông góc với vòng quay theo bất kỳ hướng nào, sẽ có cảm giác rằng bạn đang ngã sang một bên.

Các vấn đề với bộ máy tiền đình không phải là hậu quả duy nhất của việc tiếp xúc lâu với vi trọng lực. Các phi hành gia dành hơn một tháng trên ISS thường bị rối loạn giấc ngủ, hệ tim mạch hoạt động chậm lại và đầy hơi.

NASA gần đây đã hoàn thành một thí nghiệm trong đó các nhà khoa học có bộ gen anh em song sinh: một trong số họ đã dành gần một năm trên ISS, người kia chỉ thực hiện các chuyến bay ngắn hạn và dành phần lớn thời gian trên Trái đất. Việc ở lâu trong không gian dẫn đến thực tế là 7% DNA của phi hành gia đầu tiên đã thay đổi vĩnh viễn - chúng ta đang nói về các gen liên quan đến hệ thống miễn dịch, sự hình thành xương, đói oxy và carbon dioxide dư thừa trong cơ thể.

NASA đã so sánh các phi hành gia song sinh để xem cơ thể con người thay đổi như thế nào trong không gian

Trong môi trường vi trọng lực, một người sẽ không phải làm gì cả: chúng ta không nói về thời gian ở lại của các phi hành gia trên ISS, mà là về các chuyến bay vào không gian sâu. Để tìm hiểu xem một chế độ như vậy sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của các phi hành gia như thế nào, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã cho 14 tình nguyện viên nằm trên một chiếc giường nghiêng đầu trong 21 ngày. Thí nghiệm, cho phép thử nghiệm thực tế các phương pháp mới nhất để chống lại tình trạng thiếu cân - chẳng hạn như chế độ tập thể dục và dinh dưỡng được cải thiện - sẽ được NASA và Roscosmos cùng tiến hành.

Nhưng trong trường hợp con người quyết định gửi tàu lên sao Hỏa hoặc sao Kim, sẽ cần đến những giải pháp khắc nghiệt hơn - đó là lực hấp dẫn nhân tạo.

Làm thế nào lực hấp dẫn có thể tồn tại trong không gian

Trước hết, cần hiểu rằng lực hấp dẫn tồn tại ở mọi nơi - ở một số nơi thì yếu hơn, ở những nơi khác thì mạnh hơn. Và không gian bên ngoài cũng không ngoại lệ.

ISS và vệ tinh chịu tác động không đổi của lực hấp dẫn: nếu một vật thể ở trong quỹ đạo, nói một cách đơn giản, nó sẽ rơi xung quanh Trái đất. Hiệu ứng tương tự xảy ra nếu quả bóng được ném về phía trước - trước khi chạm đất, nó sẽ bay một chút theo hướng ném. Nếu bạn ném bóng mạnh hơn, nó sẽ bay xa hơn. Nếu bạn là siêu nhân và quả bóng là động cơ tên lửa, nó sẽ không rơi xuống đất, mà sẽ bay xung quanh nó và tiếp tục quay, dần dần đi vào quỹ đạo.

Trọng lực vi mô giả định rằng những người bên trong con tàu không ở trên không - họ rơi khỏi con tàu, sau đó rơi xung quanh Trái đất.

Bởi vì lực hấp dẫn là lực hút giữa hai khối lượng, chúng ta ở trên bề mặt Trái đất khi chúng ta đi bộ trên đó, chứ không phải lơ lửng trên bầu trời. Trong trường hợp này, toàn bộ khối lượng của Trái đất thu hút khối lượng của cơ thể chúng ta vào tâm của nó.

Khi tàu đi vào quỹ đạo, chúng trôi nổi tự do trong không gian vũ trụ. Chúng vẫn chịu lực hút của Trái đất, nhưng con tàu và các vật thể hoặc hành khách trong đó cũng chịu trọng lực theo cách tương tự. Các thiết bị hiện có không đủ lớn để tạo ra một lực hút đáng chú ý, vì vậy người và vật trong đó không đứng trên sàn, mà "lơ lửng" trong không khí.

Cách tạo lực hấp dẫn nhân tạo

Lực hấp dẫn nhân tạo như vậy không tồn tại, để tạo ra nó, một người cần phải học mọi thứ về lực hấp dẫn tự nhiên. Trong khoa học viễn tưởng, có một khái niệm mô phỏng lực hấp dẫn: nó cho phép phi hành đoàn tàu vũ trụ đi trên boong, và các vật thể đứng trên đó.

Về lý thuyết, có hai cách để mô phỏng lực hấp dẫn và cả hai cách này đều chưa được sử dụng trong đời thực. Đầu tiên là việc sử dụng lực hướng tâm để mô hình hóa lực hấp dẫn. Trong trường hợp này, con tàu hoặc nhà ga phải là một cấu trúc giống như bánh xe bao gồm một số đoạn quay liên tục.

Theo khái niệm này, gia tốc hướng tâm của thiết bị, đẩy các mô-đun về phía trung tâm, sẽ tạo ra một mặt cắt của lực hấp dẫn hoặc các điều kiện tương tự như trên Trái đất. Khái niệm này đã được thể hiện trong A Space Odyssey năm 2001 của Stanley Kubrick và Interstellar của Christopher Nolan.

Khái niệm về một thiết bị tạo ra gia tốc hướng tâm để mô phỏng lực hấp dẫn

Tác giả của dự án này là nhà khoa học và kỹ sư tên lửa người Đức Wernher von Braun, người đã lãnh đạo quá trình phát triển tên lửa Saturn-5, đưa phi hành đoàn Apollo 11 và một số phương tiện có người lái khác lên Mặt Trăng.

Với tư cách là giám đốc Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Marshall của NASA, von Braun đã phổ biến ý tưởng của nhà khoa học Nga Konstantin Tsiolkovsky về việc xây dựng một trạm vũ trụ hình xuyến dựa trên thiết kế trung tâm bánh xe đạp. Nếu bánh xe quay trong không gian, thì quán tính và lực ly tâm có thể tạo ra một loại trọng lực nhân tạo kéo các vật thể về phía chu vi bên ngoài của bánh xe. Điều này sẽ cho phép con người và robot đi bộ trên sàn như trên Trái đất, thay vì lơ lửng trên không như trên ISS.

Tuy nhiên, phương pháp này có những hạn chế đáng kể: tàu vũ trụ càng nhỏ thì nó phải quay càng nhanh - điều này sẽ dẫn đến sự xuất hiện của cái gọi là lực Cornolis, trong đó các điểm nằm xa trung tâm hơn sẽ bị ảnh hưởng bởi lực hấp dẫn nhiều hơn các điểm gần hơn. cho nó. Nói cách khác, lực hấp dẫn sẽ tác động lên đầu của các phi hành gia nhiều hơn là lên chân, điều mà họ khó có thể thích.

Để tránh ảnh hưởng này, kích thước của con tàu phải lớn hơn nhiều lần so với kích thước của một sân bóng đá - việc đưa một thiết bị như vậy lên quỹ đạo sẽ cực kỳ tốn kém, do chi phí cho một kg hàng hóa trong quá trình phóng thương mại dao động từ 1.500 USD đến $ 3.000.

Một phương pháp tạo trọng lực mô phỏng khác thực tế hơn, nhưng cũng cực kỳ tốn kém - đây là phương pháp gia tốc. Nếu con tàu trên một đoạn đường nào đó tăng tốc đầu tiên, sau đó quay đầu lại và bắt đầu giảm tốc độ thì sẽ có tác dụng của trọng lực nhân tạo.

Để thực hiện phương pháp này, sẽ cần đến lượng nhiên liệu dự trữ rất lớn - thực tế là các động cơ phải hoạt động gần như liên tục ngoại trừ khoảng nghỉ ngắn giữa hành trình - trong quá trình quay đầu tàu.

Ví dụ thực tế

Bất chấp chi phí phóng xe mô phỏng trọng lực cao, các công ty trên thế giới đang cố gắng xây dựng những con tàu và nhà ga như vậy.

Tổ chức Gateway, một tổ chức nghiên cứu có kế hoạch xây dựng một trạm quay trên quỹ đạo Trái đất, đang cố gắng thực hiện ý tưởng của Von Braun. Người ta cho rằng các viên nang sẽ nằm xung quanh chu vi của bánh xe, có thể được mua bởi các công ty hàng không vũ trụ công và tư nhân để nghiên cứu. Một số viên nang sẽ được bán làm biệt thự cho những người giàu nhất thế giới, trong khi những viên khác sẽ được sử dụng làm khách sạn cho khách du lịch vũ trụ. bảng.

Dự án được cho là chỉ tốn 3,7 tỷ đô la - rất ít cho các thiết bị như vậy - và sẽ mất 64 tháng để xây dựng. Tuy nhiên, Nautilus-X không bao giờ vượt ra ngoài bản vẽ và đề xuất ban đầu.

Sự kết luận

Cho đến nay, cách khả dĩ nhất để có được một mô phỏng lực hấp dẫn sẽ bảo vệ con tàu khỏi tác động của gia tốc và tạo ra một lực kéo liên tục mà không cần phải liên tục sử dụng máy đẩy là phát hiện một hạt có khối lượng âm. Tất cả các hạt và phản hạt mà các nhà khoa học từng khám phá ra đều có khối lượng dương. Người ta biết rằng khối lượng âm và khối lượng hấp dẫn bằng nhau, nhưng cho đến nay các nhà nghiên cứu vẫn chưa thể chứng minh kiến ​​thức này trong thực tế.

Các nhà nghiên cứu từ thí nghiệm ALPHA tại CERN đã tạo ra phản hydro - một dạng phản vật chất trung tính ổn định - và đang làm việc để cô lập nó khỏi tất cả các hạt khác ở tốc độ rất thấp. Nếu các nhà khoa học làm được điều này, rất có thể trong tương lai gần lực hấp dẫn nhân tạo sẽ trở nên thật hơn hiện tại.

B.V. Raushenbakh, một đồng minh của Korolev, nói về cách ông có ý tưởng tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo trên một con tàu vũ trụ: vào cuối mùa đông năm 1963, nhà thiết kế chính, người đang dọn tuyết khỏi con đường gần nhà ông ở Ostankinskaya Đường phố, người ta có thể nói, có một ý tưởng. Không đợi đến thứ Hai, anh gọi cho Rauschenbach, người sống gần đó, và chẳng bao lâu họ bắt đầu "dọn đường" vào vũ trụ cho những chuyến bay dài. Ý tưởng, như thường lệ, hóa ra lại đơn giản; nó phải đơn giản, nếu không nó có thể không hoạt động trong thực tế.

Để hoàn thành bức tranh. Tháng 3 năm 1966, người Mỹ trên Gemini 11: