Изкуствено привличане. Изкуствена гравитация в научната фантастика В търсене на истината

Проблемите с вестибуларния апарат не са единствената последица от продължителното излагане на микрогравитация. Астронавтите, които прекарват повече от месец на МКС, често страдат от нарушения на съня, забавяне на сърдечно-съдовата функция и метеоризъм.

НАСА наскоро завърши експеримент, в който учените изследваха генома на братя близнаци: единият от тях прекара почти година на МКС, другият направи само кратки полети и прекара по-голямата част от времето на Земята. Дългосрочният престой в космоса доведе до факта, че 7% от ДНК на първия астронавт се промени завинаги - говорим за гени, свързани с имунната система, образуването на кости, кислородния глад и излишния въглероден диоксид в тялото.

НАСА сравни близнаци астронавти, за да види как човешкото тяло се променя в космоса

В условията на микрогравитация човек ще бъде принуден да остане неактивен: не говорим за астронавти, които остават на МКС, а за полети в дълбокия космос. За да разберат как подобен режим ще се отрази на здравето на астронавтите, Европейската космическа агенция (ESA) постави 14 доброволци в легло с наклонена настрани глава за 21 дни. Експериментът, който ще тества най-новите методи за борба с безтегловността - като подобрени режими на упражнения и хранене - се планира да бъде проведен съвместно от НАСА и Роскосмос.

Но ако хората решат да изпратят кораби до Марс или Венера, ще са необходими по-екстремни решения – изкуствена гравитация.

Как може да съществува гравитация в космоса

На първо място, струва си да се разбере, че гравитацията съществува навсякъде - на някои места тя е по-слаба, на други е по-силна. И космическото пространство не е изключение.

МКС и спътниците са постоянно под въздействието на гравитацията: ако обектът е в орбита, той пада около Земята, с прости думи. Подобен ефект се получава, ако хвърлите топка напред - преди да удари земята, тя ще полети малко по посока на хвърлянето. Ако хвърлите топката по-силно, тя ще лети по-далеч. Ако вие сте Супермен, а топката е ракетен двигател, тя няма да падне на земята, а ще лети около нея и ще продължи да се върти, постепенно навлизайки в орбита.

Микрогравитацията предполага, че хората вътре в кораба не са във въздуха – те падат от кораба, който на свой ред пада около Земята.

Тъй като гравитацията е силата на привличане между две маси, ние оставаме на повърхността на Земята, когато ходим по нея, вместо да се носим в небето. В този случай цялата маса на Земята привлича масата на нашите тела към своя център.

Когато корабите излязат в орбита, те се носят свободно в открития космос. Те все още са подложени на гравитационното привличане на Земята, но корабът и предметите или пътниците в него са подложени на гравитацията по същия начин. Съществуващите устройства не са достатъчно масивни, за да създадат забележима атракция, така че хората и предметите в тях не стоят на пода, а „плуват“ във въздуха.

Как да създадем изкуствена гравитация

Изкуствена гравитация като такава не съществува; за да я създаде, човек трябва да научи всичко за естествената гравитация. В научната фантастика съществува концепцията за симулиране на гравитацията: тя позволява на екипажа на космическите кораби да ходи по палубата и предметите да стоят на нея.

На теория има два начина за създаване на симулирана гравитация и нито един от тях все още не е използван в реалния живот. Първият е използването на центростремителна сила за симулиране на гравитацията. Корабът или станцията трябва да бъде подобна на колело конструкция, състояща се от няколко постоянно въртящи се сегмента.

Според тази концепция центростремителното ускорение на устройството, изтласкващо модулите към центъра, ще създаде подобие на гравитация или условия, подобни на тези на Земята. Тази концепция беше демонстрирана в „2001: Космическа одисея“ на Стенли Кубрик и „Интерстелар“ на Кристофър Нолан.

Концепцията за устройство, което създава центростремително ускорение, за да симулира гравитацията

За автор на този проект се смята немският ракетен учен и инженер Вернер фон Браун, който ръководи разработването на ракетата Сатурн 5, която достави екипажа на Аполо 11 и няколко други пилотирани кораба на Луната.

Като директор на Центъра за космически полети Маршал на НАСА, фон Браун популяризира идеята на руския учен Константин Циолковски за създаване на тороидална космическа станция, базирана на дизайн на главина, напомнящ колело на велосипед. Ако колелото се върти в пространството, тогава инерцията и центробежната сила могат да създадат вид изкуствена гравитация, която дърпа предмети към външната обиколка на колелото. Това ще позволи на хората и роботите да ходят по пода, както на Земята, а не да се носят във въздуха, както на МКС.

Този метод обаче има значителни недостатъци: колкото по-малък е космическият кораб, толкова по-бързо трябва да се върти - това ще доведе до появата на така наречената сила на Корнолис, при която точките, разположени по-далеч от центъра, ще бъдат повлияни от гравитацията по-силно от тези по-близо до него. С други думи, гравитацията ще е по-силна върху главите на астронавтите, отколкото върху краката им, което няма да им хареса.

За да се избегне този ефект, размерът на кораба трябва да бъде няколко пъти по-голям от размера на футболно игрище - извеждането на такова устройство в орбита ще бъде изключително скъпо, като се има предвид, че цената на един килограм товар по време на търговски изстрелвания варира от $1,5 хиляди до $3 хиляди.

Друг метод за създаване на гравитационна симулация е по-практичен, но и изключително скъп – говорим за метода на ускорение. Ако корабът първо се ускори на определен сегмент от пътя, а след това се обърне и започне да забавя, тогава ще възникне ефектът на изкуствената гравитация.

За прилагането на този метод ще са необходими огромни резерви от гориво - факт е, че двигателите трябва да работят почти непрекъснато, с изключение на кратка пауза по средата на пътуването - по време на завоя на кораба.

Реални примери

Въпреки високата цена за изстрелване на космически кораби, симулиращи гравитация, компании от цял свят се опитват да построят такива кораби и станции.

The Gateway Foundation, изследователска фондация, която планира да построи ротационна станция в околоземна орбита, се опитва да приложи концепцията на Von Braun. Предполага се, че около обиколката на колелото ще бъдат разположени капсули, които могат да бъдат закупени от държавни и частни аерокосмически компании за изследвания. Някои капсули ще бъдат продадени като вили на най-богатите жители на света, докато други ще бъдат използвани като хотели за космически туристи. представи концепцията за въртящ се космически кораб с надуваеми модули, Nautilus-X, който ще намали ефектите от микрогравитацията върху учените на борда.

Предполагаше се, че проектът ще струва само 3,7 милиарда долара - много малко за подобни устройства - и ще отнеме 64 месеца за изграждане. Въпреки това, Nautilus-X така и не надхвърли първоначалните чертежи и предложения.

Заключение

Засега най-вероятният начин да се получи симулирана гравитация, която ще защити кораба от ефектите на ускорението и ще осигури постоянна гравитация, без да е необходимо постоянно да се използват двигатели, е да се открие частица с отрицателна маса. Всяка частица и античастица, която учените някога са открили, има положителна маса. Известно е, че отрицателната маса и гравитационната маса са равни една на друга, но досега изследователите не са успели да демонстрират това знание на практика.

Изследователи от експеримента ALPHA в CERN вече са създали антиводород - стабилна форма на неутрална антиматерия - и работят за изолирането му от всички други частици при много ниски скорости. Ако учените успеят да направят това, вероятно в близко бъдеще изкуствената гравитация ще стане по-реална, отколкото е сега.

Дългосрочните космически полети, изследването на други планети, за което са писали по-рано писателите на научна фантастика Айзък Азимов, Станислав Лем, Александър Беляев и други, ще станат напълно възможна реалност благодарение на знанието. Тъй като пресъздавайки нивото на земната гравитация, ще можем да избегнем негативните последици от микрогравитацията (безтегловност) за хората (мускулна атрофия, сензорни, двигателни и вегетативни нарушения). Тоест почти всеки, който иска, може да отиде в космоса, независимо от физическите характеристики на тялото си. В същото време престоят ви на борда на космическия кораб ще стане по-комфортен. Хората ще могат да използват съществуващи устройства и съоръжения, които са им познати (например душ, тоалетна).

На Земята нивото на гравитацията се определя от ускорението на гравитацията, средно равно на 9,81 m / s 2 („претоварване“ 1 g), докато в космоса, в условия на безтегловност, приблизително 10 -6 g. К.Е. Циолковски цитира аналогии между усещането за телесно тегло при потапяне във вода или лежане в леглото със състоянието на безтегловност в космоса.

"Земята е люлката на ума, но не можеш да живееш вечно в люлката."
„Светът трябва да бъде още по-опростен.“
Константин Циолковски

Интересното е, че за гравитационната биология способността да се създават различни гравитационни условия ще бъде истински пробив. Ще бъде възможно да се изследват: как се променят структурата, функциите на микро и макро нива, моделите при гравитационни въздействия с различни величини и посоки. Тези открития от своя страна ще помогнат за развитието на сравнително нова посока - гравитационната терапия. Разглежда се възможността и ефективността за използване на промените в гравитацията (повишена в сравнение със земната) за лечение. Усещаме увеличаване на гравитацията, сякаш тялото е станало малко по-тежко. Днес се провеждат изследвания за използването на гравитационна терапия при хипертония, както и за възстановяване на костната тъкан при фрактури.

(изкуствена гравитация) в повечето случаи се основават на принципа на еквивалентност на силите на инерцията и гравитацията. Принципът на еквивалентността гласи, че усещаме приблизително еднакво ускорение на движението, без да различаваме причината, която го е причинила: гравитация или инерционни сили. В първата версия ускорението възниква поради влиянието на гравитационното поле, във втората - поради ускоряването на движението на неинерциалната отправна система (система, която се движи с ускорение), в която се намира човекът. Например, подобен ефект на инерционните сили се изпитва от човек в асансьор (неинерционна референтна система) по време на рязко изкачване (с ускорение, усещане, сякаш тялото е станало по-тежко за няколко секунди) или спиране (усещането, че подът се отдалечава от краката). От гледна точка на физиката: когато асансьорът се издига нагоре, ускорението на движението на кабината се добавя към ускорението на свободното падане в неинерционна система. Когато се възстанови равномерното движение, „наддаването“ на тегло изчезва, тоест обичайното усещане за телесно тегло се връща.

Днес, както и преди почти 50 години, центрофугите се използват за създаване на изкуствена гравитация (центробежното ускорение се използва при въртене на космически системи). Просто казано, по време на въртенето на космическата станция около оста й ще възникне центробежно ускорение, което ще „избута“ човек от центъра на въртене и в резултат на това астронавтът или други обекти ще могат да бъдат на „ етаж”. За да разберем по-добре този процес и какви трудности срещат учените, нека разгледаме формулата, която определя центробежната сила при въртене на центрофуга:

F=m*v 2 *r, където m е маса, v е линейна скорост, r е разстояние от центъра на въртене.

Линейната скорост е равна на: v=2π*rT, където T е броят обороти в секунда, π ≈3,14…

Тоест, колкото по-бързо се върти космическият кораб и колкото по-далеч от центъра е астронавтът, толкова по-силна ще бъде създадената изкуствена гравитация.

След като внимателно разгледахме фигурата, можем да забележим, че с малък радиус силата на гравитацията за главата и краката на човек ще бъде значително различна, което от своя страна ще затрудни движението.

Когато астронавтът се движи в посоката на въртене, възниква силата на Кориолис. В този случай има голяма вероятност човекът постоянно да страда от болест на движението. Това може да бъде заобиколено, ако корабът се върти с честота на въртене от 2 оборота в минута, което създава изкуствена гравитационна сила от 1g (както на Земята). Но радиусът ще бъде 224 метра (приблизително ¼ километър, това разстояние е подобно на височината на 95-етажна сграда или дължината на две големи секвои). Тоест, теоретично е възможно да се построи орбитална станция или космически кораб с такъв размер. Но на практика това изисква значителни разходи на ресурси, усилия и време, което в контекста на наближаващите глобални катаклизми (виж доклада ) по-хуманно насочете към реална помощ на нуждаещите се.

Поради невъзможността да се пресъздаде необходимото ниво на гравитация за човек на орбитална станция или космически кораб, учените решиха да проучат възможността за „намаляване на зададената лента“, тоест създаване на сила на гравитация, по-малка от тази на Земята. Което предполага, че повече от половин век изследвания не е било възможно да се получат задоволителни резултати. Това не е изненадващо, тъй като в експериментите те се стремят да създадат условия, при които силата на инерцията или други биха имали ефект, подобен на ефекта на гравитацията на Земята. Тоест, оказва се, че изкуствената гравитация всъщност не е гравитация.

Днес в науката има само теории за това какво е гравитацията, повечето от които се основават на теорията на относителността. Освен това нито една от тях не е пълна (не обяснява хода, резултатите от каквито и да било експерименти при каквито и да било условия и освен това понякога не е в съответствие с други физични теории, потвърдени експериментално). Няма ясно знание и разбиране: какво е гравитацията, как гравитацията е свързана с пространството и времето, от какви частици се състои и какви са техните свойства. Отговори на тези и много други въпроси могат да бъдат намерени чрез сравняване на информацията, представена в книгата „Езоосмос” на А. Нових и доклада PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS. предлага изцяло нов подход, който се основава на основни познания за основните принципи на физиката фундаментални частици, модели на тяхното взаимодействие. Тоест, въз основа на дълбоко разбиране на същността на гравитационния процес и, като следствие, възможността за точни изчисления за пресъздаване на всякакви стойности на гравитационни условия както в космоса, така и на Земята (гравитационна терапия), прогнозиране на резултатите от мислими и немислими експерименти, извършвани както от човека, така и от природата.

PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS е много повече от просто физика. Открива възможни решения на проблеми от всякаква сложност. Но най-важното е, че благодарение на познаването на процесите, протичащи на ниво частици и реални действия, всеки човек може да разбере смисъла на живота си, да разбере как работи системата и да придобие практически опит в контакта с духовния свят. Да осъзнаем глобалността и първичността на Духовното, да излезем от рамките/шаблоните ограничения на съзнанието, отвъд границите на системата, да намерим Истинската Свобода.

„Както се казва, когато имате универсални ключове в ръцете си (знания за основите на елементарните частици), можете да отворите всяка врата (на микро- и макросвета).“

„При такива условия е възможен качествено нов преход на цивилизацията към основното течение на духовното саморазвитие, широкомащабно научно познание за света и себе си.“

„Всичко, което потиска човек на този свят, от натрапчиви мисли, агресивни емоции и завършвайки със стереотипните желания на егоистичния потребител ‒ това е резултат от избора на човек в полза на септонното поле‒ материална интелигентна система, която рутинно експлоатира човечеството. Но ако човек следва избора на своето духовно начало, тогава той придобива безсмъртие. И в това няма религия, но има знание за физиката, нейните първични основи.”

Елена Федорова

Б.В. Раушенбах, другар по оръжие на Корольов, разказа как му хрумва идеята за създаване на изкуствена гравитация на космически кораб: в края на зимата на 1963 г. главният конструктор, който разчиства пътя от сняг близо до къщата си на улица Останкинская, може да се каже, че има богоявление. Без да чака понеделник, той се обади на Раушенбах, който живееше наблизо, и скоро заедно започнаха да „разчистват пътя“ в космоса за дълги полети.
Идеята, както често се случва, се оказа проста; трябва да е просто, иначе нищо може да не се получи на практика.

За да е пълна картината. Март 1966 г., американците на Джемини 11:

В 11:29 сутринта Джемини 11 се откачи от Агена. Сега започва забавлението: как ще се държат два обекта, свързани с кабел? Отначало Конрад се опита да въведе връзката в гравитационната стабилизация - така че ракетата да виси отдолу, корабът отгоре и кабелът да е опънат.
Не е било възможно обаче да се отдалечи на 30 м, без да предизвика силни вибрации. В 11:55 преминахме към втората част на експеримента - „изкуствена гравитация“. Конрад въведе лигамента в ротация; Отначало кабелът се опъна по крива линия, но след 20 минути се изправи и въртенето стана съвсем правилно. Конрад увеличи скоростта си до 38 °/мин, а след вечеря до 55 °/мин, създавайки тежест от 0,00078 g. Не можете да го почувствате „на пипане“, но нещата бавно се утаяват на дъното на капсулата. В 14:42, след три часа въртене, щифтът беше изстрелян и Джемини се отдалечи от ракетата.

Дори човек, който не се интересува от космоса, поне веднъж е гледал филм за космически пътувания или е чел за подобни неща в книгите. В почти всички подобни произведения хората се разхождат из кораба, спят нормално и нямат проблеми с храненето. Това означава, че тези - измислени - кораби имат изкуствена гравитация. Повечето зрители възприемат това като нещо напълно естествено, но това съвсем не е така.

Изкуствена гравитация

Това е името за промяна (в която и да е посока) на познатата ни гравитация чрез използването на различни методи. И това се прави не само в научнофантастичните произведения, но и в съвсем реални земни ситуации, най-често за експерименти.

На теория създаването на изкуствена гравитация не изглежда толкова трудно. Например, тя може да бъде пресъздадена с помощта на инерция, или по-точно, необходимостта от тази сила не е възникнала вчера - това се случи веднага, веднага щом човек започна да мечтае за дългосрочни космически полети. Създаването на изкуствена гравитация в космоса ще позволи да се избегнат много от проблемите, възникващи по време на продължителни периоди на безтегловност. Мускулите на астронавтите отслабват и костите стават по-малко здрави. Пътуването в такива условия с месеци може да причини атрофия на някои мускули.

Така че днес създаването на изкуствена гравитация е задача от първостепенно значение, без това умение е просто невъзможно.

Материал

Дори тези, които познават физиката само на ниво училищна програма, разбират, че гравитацията е един от основните закони на нашия свят: всички тела взаимодействат помежду си, изпитвайки взаимно привличане/отблъскване. Колкото по-голямо е тялото, толкова по-голяма е неговата гравитационна сила.

Земята за нашата реалност е много масивен обект. Ето защо всички тела около нея без изключение са привлечени от нея.

За нас това означава, което обикновено се измерва в g, равно на 9,8 метра на квадратна секунда. Това означава, че ако нямахме опора под краката си, щяхме да падаме със скорост, която се увеличава с 9,8 метра всяка секунда.

Така само благодарение на гравитацията можем да стоим, да падаме, да ядем и пием нормално, да разбираме къде е горе и къде долу. Ако гравитацията изчезне, ще се окажем в безтегловност.

Космонавтите, които се намират в космоса в състояние на реене - свободно падане - са особено запознати с този феномен.

Теоретично учените знаят как да създадат изкуствена гравитация. Има няколко метода.

Голяма маса

Най-логичният вариант е да стане толкова голям, че върху него да се появи изкуствена гравитация. Ще можете да се чувствате комфортно на кораба, тъй като ориентацията в пространството няма да се загуби.

За съжаление, този метод е нереалистичен с развитието на съвременните технологии. Изграждането на такъв обект изисква твърде много ресурси. Освен това повдигането му би изисквало невероятно количество енергия.

Ускорение

Изглежда, че ако искате да постигнете g, равно на това на Земята, просто трябва да придадете на кораба плоска (подобна на платформа) форма и да го накарате да се движи перпендикулярно на равнината с необходимото ускорение. По този начин ще се получи изкуствена гравитация, при това идеална.

В действителност обаче всичко е много по-сложно.

На първо място, струва си да разгледаме проблема с горивото. За да може станцията да се ускорява постоянно, е необходимо да има непрекъсваемо захранване. Дори внезапно да се появи двигател, който не изхвърля материя, законът за запазване на енергията ще остане в сила.

Вторият проблем е самата идея за постоянно ускорение. Според нашите знания и физични закони е невъзможно да се ускорява безкрайно.

Освен това такова превозно средство не е подходящо за изследователски мисии, тъй като трябва постоянно да ускорява - да лети. Той няма да може да спре, за да изучава планетата, дори няма да може да лети около нея бавно - той трябва да ускори.

Така става ясно, че такава изкуствена гравитация все още не е достъпна за нас.

Въртележка

Всеки знае как въртенето на въртележка влияе на тялото. Следователно, устройство за изкуствена гравитация, базирано на този принцип, изглежда най-реалистично.

Всичко, което е в диаметъра на въртележката, се стреми да изпадне от нея със скорост, приблизително равна на скоростта на въртене. Оказва се, че върху телата действа сила, насочена по радиуса на въртящия се обект. Много е подобно на гравитацията.

И така, необходим е кораб с цилиндрична форма. В същото време тя трябва да се върти около оста си. Между другото, изкуствената гравитация на космически кораб, създадена по този принцип, често се демонстрира в научно-фантастични филми.

Кораб с форма на варел, въртящ се около надлъжната си ос, създава центробежна сила, чиято посока съответства на радиуса на обекта. За да изчислите полученото ускорение, трябва да разделите силата на масата.

В тази формула резултатът от изчислението е ускорение, първата променлива е възловата скорост (измерена в радиани за секунда), втората е радиусът.

Според това, за да получим g, с който сме свикнали, е необходимо правилно да комбинираме радиуса на космическия транспорт.

Подобен проблем се подчертава във филми като Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey и други подобни. Във всички тези случаи изкуствената гравитация е близка до земното ускорение, дължащо се на гравитацията.

Колкото и добра да е идеята, реализирането й е доста трудно.

Проблеми с метода на въртележката

Най-очевидният проблем е подчертан в „Космическа одисея“. Радиусът на "космическия носител" е около 8 метра. За да получите ускорение от 9,8, въртенето трябва да се извършва със скорост от приблизително 10,5 оборота всяка минута.

При тези стойности се появява "ефектът на Кориолис", който се състои в това, че на различни разстояния от пода действат различни сили. Тя пряко зависи от ъгловата скорост.

Оказва се, че в космоса ще се създаде изкуствена гравитация, но твърде бързото въртене на тялото ще доведе до проблеми с вътрешното ухо. Това от своя страна причинява нарушения на равновесието, проблеми с вестибуларния апарат и други - подобни - затруднения.

Появата на това препятствие предполага, че подобен модел е изключително неуспешен.

Можете да опитате да отидете от обратното, както направиха в романа „Светът на пръстена“. Тук корабът е направен във формата на пръстен, чийто радиус е близък до радиуса на нашата орбита (около 150 милиона км). При този размер неговата скорост на въртене е достатъчна, за да игнорира ефекта на Кориолис.

Може да предположите, че проблемът е решен, но това изобщо не е така. Факт е, че пълната революция на тази структура около оста й отнема 9 дни. Това предполага, че натоварванията ще бъдат твърде големи. За да ги издържи конструкцията е необходим много здрав материал, с който днес не разполагаме. Освен това проблемът е количеството материал и самият строителен процес.

В игри с подобна тематика, като във филма „Вавилон 5“, тези проблеми са решени по някакъв начин: скоростта на въртене е достатъчна, ефектът на Кориолис не е значителен, хипотетично е възможно да се създаде такъв кораб.

Но дори и такива светове имат недостатък. Името му е ъглов момент.

Корабът, въртящ се около оста си, се превръща в огромен жироскоп. Както знаете, е изключително трудно да принудите жироскопа да се отклони от оста си поради факта, че е важно неговото количество да не напуска системата. Това означава, че ще бъде много трудно да се даде посока на този обект. Този проблем обаче може да бъде решен.

Решение

Изкуствената гравитация на космическата станция става достъпна, когато цилиндърът на О'Нийл идва на помощ. За да се създаде този дизайн, са необходими еднакви цилиндрични кораби, които са свързани по оста. Те трябва да се въртят в различни посоки. Резултатът от такова сглобяване е нулев ъглов импулс, така че не би трябвало да има трудности при даването на необходимата посока на кораба.

Ако е възможно да се направи кораб с радиус около 500 метра, тогава той ще работи точно както трябва. В същото време изкуствената гравитация в космоса ще бъде доста удобна и подходяща за дълги полети на кораби или изследователски станции.

Космически инженери

Създателите на играта знаят как да създадат изкуствена гравитация. В този фантастичен свят обаче гравитацията не е взаимното привличане на телата, а линейна сила, предназначена да ускорява обектите в дадена посока. Привличането тук не е абсолютно; то се променя, когато източникът бъде пренасочен.

Изкуствената гравитация на космическата станция се създава с помощта на специален генератор. Той е равномерен и равнопосочен в обхвата на генератора. И така, в реалния свят, ако попаднете под кораб с инсталиран генератор, ще бъдете издърпани към корпуса. Въпреки това, в играта героят ще пада, докато не напусне периметъра на устройството.

Днес изкуствената гравитация в космоса, създадена от подобно устройство, е недостъпна за човечеството. Но дори и побелелите разработчици не спират да мечтаят за това.

Сферичен генератор

Това е по-реалистична опция за оборудване. Когато е инсталиран, гравитацията е насочена към генератора. Това дава възможност да се създаде станция, чиято гравитация ще бъде равна на планетарната.

Центрофуга

Днес изкуствената гравитация на Земята се намира в различни устройства. Те се основават в по-голямата си част на инерцията, тъй като тази сила се усеща от нас по подобен начин на гравитационното влияние - тялото не различава каква причина причинява ускорението. Като пример: човек, който се качва в асансьор, изпитва влиянието на инерцията. През очите на физик: издигането на асансьора добавя ускорението на кабината към ускорението на свободното падане. Когато кабината се върне към премерено движение, „наддаването“ на тегло изчезва, връщайки обичайните усещания.

Учените отдавна се интересуват от изкуствената гравитация. Най-често за тези цели се използва центрофуга. Този метод е подходящ не само за космически кораби, но и за наземни станции, където е необходимо да се изследват ефектите на гравитацията върху човешкото тяло.

Учете на Земята, кандидатствайте в...

Въпреки че изучаването на гравитацията започва в космоса, това е много земна наука. Дори и днес напредъкът в тази област е намерил своето приложение, например в медицината. Знаейки дали е възможно да се създаде изкуствена гравитация на планета, тя може да се използва за лечение на проблеми с опорно-двигателния апарат или нервната система. Освен това изследването на тази сила се извършва предимно на Земята. Това дава възможност на астронавтите да провеждат експерименти, оставайки под внимателното внимание на лекарите. Изкуствената гравитация в космоса е друг въпрос, там няма хора, които да помогнат на астронавтите в случай на непредвидена ситуация.

Като се има предвид пълната безтегловност, не може да се вземе предвид сателит, разположен в ниска околоземна орбита. Тези обекти, макар и в малка степен, се влияят от гравитацията. Силата на гравитацията, генерирана в такива случаи, се нарича микрогравитация. Истинската гравитация се усеща само в превозно средство, летящо с постоянна скорост в открития космос. Човешкото тяло обаче не усеща тази разлика.

Можете да изпитате безтегловност по време на дълъг скок (преди сенникът да се отвори) или по време на параболично спускане на самолета. Такива експерименти често се провеждат в САЩ, но в самолет това усещане трае само 40 секунди - това е твърде кратко за пълно изследване.

В СССР още през 1973 г. знаеха дали е възможно да се създаде изкуствена гравитация. И те не само го създадоха, но и го промениха по някакъв начин. Ярък пример за изкуствено намаляване на гравитацията е сухото потапяне, потапяне. За да постигнете желания ефект, трябва да поставите дебел филм върху повърхността на водата. Човекът се поставя върху него. Под тежестта на тялото тялото потъва под водата, като на върха остава само главата. Този модел демонстрира средата без опора и ниска гравитация, която характеризира океана.

Няма нужда да отидете в космоса, за да изпитате противоположната сила на безтегловността - хипергравитацията. Когато космически кораб излита и каца в центрофуга, претоварването може не само да се усети, но и да се проучи.

Гравитационно лечение

Гравитационната физика също изучава ефектите на безтегловността върху човешкото тяло, опитвайки се да минимизира последствията. Но голям брой постижения на тази наука могат да бъдат полезни и за обикновените жители на планетата.

Лекарите възлагат големи надежди на изследването на поведението на мускулните ензими при миопатия. Това е сериозно заболяване, водещо до ранна смърт.

По време на активни физически упражнения голям обем от ензима креатинфосфокиназа навлиза в кръвта на здрав човек. Причината за това явление е неясна; може би натоварването действа върху клетъчната мембрана по такъв начин, че тя става „дупчиста“. Пациентите с миопатия получават същия ефект без упражнения. Наблюденията на астронавтите показват, че в безтегловност притокът на активен ензим в кръвта е значително намален. Това откритие предполага, че използването на потапяне ще намали отрицателното въздействие на факторите, водещи до миопатия. В момента се провеждат експерименти върху животни.

Лечението на някои заболявания вече се извършва с помощта на данни, получени от изследването на гравитацията, включително изкуствената гравитация. Например, лечението на церебрална парализа, инсулти и Паркинсонова болест се извършва чрез използването на стресови костюми. Изследванията за положителните ефекти на опората, пневматичната обувка, са почти завършени.

Ще летим ли до Марс?

Последните постижения на астронавтите дават надежда за реалността на проекта. Има опит в оказването на медицинска помощ на човек по време на дълъг престой далеч от Земята. Изследователските полети до Луната, чиято гравитационна сила е 6 пъти по-малка от нашата, също донесоха много ползи. Сега астронавтите и учените си поставят нова цел - Марс.

Преди да се наредите на опашка за билет до Червената планета, трябва да знаете какво очаква тялото още на първия етап от работата - по пътя. Средно пътят до пустинната планета ще отнеме година и половина - около 500 дни. По пътя ще трябва да разчитате само на собствените си сили, просто няма къде да чакате помощ.

Много фактори ще подкопаят силата ви: стрес, радиация, липса на магнитно поле. Най-важният тест за тялото е промяната в гравитацията. По време на пътуването човек ще се „запознае“ с няколко нива на гравитация. На първо място, това са претоварвания по време на излитане. После – безтегловност по време на полет. След това - хипогравитация на дестинацията, тъй като гравитацията на Марс е по-малка от 40% от земната.

Как се справяте с негативните ефекти от безтегловността при дълъг полет? Надяваме се, че разработките в областта на изкуствената гравитация ще помогнат за решаването на този проблем в близко бъдеще. Експерименти с плъхове, пътуващи с Cosmos 936, показват, че тази техника не решава всички проблеми.

Опитът на OS показва, че използването на тренировъчни комплекси, които могат да определят необходимото натоварване за всеки астронавт поотделно, може да донесе много по-големи ползи за тялото.

Засега се смята, че до Марс ще летят не само изследователи, но и туристи, които искат да създадат колония на Червената планета. За тях, поне за първи път, усещанията от безтегловност ще надделеят над всички аргументи на лекарите за опасността от продължителния престой в такива условия. След няколко седмици обаче те също ще имат нужда от помощ, поради което е толкова важно да успеем да намерим начин за създаване на изкуствена гравитация на космическия кораб.

Резултати

Какви изводи могат да се направят за създаването на изкуствена гравитация в космоса?

Сред всички варианти, които се разглеждат в момента, въртящата се структура изглежда най-реалистична. Въпреки това, с настоящото разбиране на физичните закони, това е невъзможно, тъй като корабът не е кух цилиндър. Вътре има припокривания, които пречат на реализирането на идеите.

Освен това радиусът на кораба трябва да е толкова голям, че ефектът на Кориолис да няма съществен ефект.

За да контролирате нещо подобно, имате нужда от цилиндъра O'Neill, споменат по-горе, който ще ви даде възможност да контролирате кораба. В този случай се увеличават шансовете за използване на такъв дизайн за междупланетни полети, като същевременно се осигурява на екипажа удобно ниво на гравитация.

Преди човечеството да успее да сбъдне мечтите си, бих искал да видя малко повече реализъм и още повече познаване на законите на физиката в научнофантастичните произведения.

Текстът на работата е публикуван без изображения и формули.
Пълната версия на произведението е достъпна в раздела "Работни файлове" в PDF формат

Цели и задачи на изследването

Целта на моята изследователска работа е да разгледа такова фундаментално взаимодействие като гравитацията, нейните явления и проблема с космическите селища с изкуствена гравитация, да разгледа характеристиките на използването на различни видове двигатели за създаване на изкуствена гравитация, да развие идеи за живота в космоса в условия на изкуствена гравитация и за решаване на проблеми, възникващи при създаването на този проект, интегрирането на патенти на напреднали технологии за решаване на проблемите на изкуствената гравитация.

Уместността на изследването.

Космическите селища са вид космическа станция, където човек може да живее дълго време или дори цял живот. За да създадете такива селища, трябва да обмислите всички необходими условия за оптимална жизнена активност - система за поддържане на живота, изкуствена гравитация, защита от космически влияния и др. И въпреки че е доста трудно да се изпълнят всички условия, редица писатели на научна фантастика и инженери вече са създали няколко проекта, които може би ще създадат невероятни космически селища в бъдеще.

Значение и новост на изследването.

Изкуствената гравитация е обещаваща област за изследване, тъй като ще осигури дългосрочен престой в космоса и възможност за космически полети на дълги разстояния. Изграждането на космически селища може да осигури средства за по-нататъшно изследване; Ако стартираме програма за космически туризъм, което ще бъде много скъпо удоволствие, космическите корпорации ще получат допълнителен поток от финансиране и изследванията могат да се извършват във всички посоки, без да се ограничават от възможности.

Земно притегляне. Гравитационни явления. Земно притегляне.

Гравитацията е един от четирите вида фундаментални взаимодействия, или с други думи - такава сила на привличане, насочена към центъра на масата на всеки обект и към центъра на масата на група от обекти; колкото по-голяма е масата, толкова по-висока е гравитацията. Докато се отдалечавате от даден обект, силата на привличане към него клони към нула, но при идеални условия тя изобщо не изчезва. Тоест, ако си представим абсолютен вакуум без нито една допълнителна частица от какъвто и да е произход, тогава в това пространство всякакви обекти, които имат дори безкрайно малка маса, в отсъствието на други външни сили, ще бъдат привлечени един към друг на всяко безкрайно разстояние разстояние.

При ниски скорости гравитацията се описва от Нютоновата механика. И при скорости, сравними със скоростта на светлината, гравитационните явления се описват от SRT

А. Айнщайн.

В рамките на Нютоновата механика гравитацията се описва от закона за всемирното привличане, който гласи, че две точкови (или сферични) тела се привличат едно към друго със сила, право пропорционална на произведението на масите на тези тела, обратно пропорционална на квадратът на разстоянието между тях и действащ по правата, свързваща тези тела.

В приближението на високата скорост гравитацията се обяснява със специалната теория на относителността, която има два постулата:

Принципът на относителността на Айнщайн, който гласи, че природните явления се срещат еднакво във всички инерционни отправни системи.

Принципът на постоянството на скоростта на светлината, който гласи, че скоростта на светлината във вакуум е постоянна (противоречи на закона за събиране на скоростите).

За описание на гравитацията е разработено специално разширение на теорията на относителността, което позволява кривината на пространство-времето. Динамиката обаче дори в рамките на STR може да включва гравитационно взаимодействие, стига потенциалът на гравитационното поле да е много по-малък. Трябва също да се отбележи, че STR престава да работи в мащаба на цялата Вселена, което изисква замяна с GTR.

Гравитационни явления.

Най-поразителното гравитационно явление е привличането. Има и друг феномен, свързан с гравитацията - безтегловността.

Благодарение на гравитационните сили ние ходим по земята и нашата планета съществува, както и цялата Вселена. Но какво ще стане, ако напуснем планетата? Ще се докоснем до едно от най-ярките гравитационни явления – безтегловността. Безтегловността е състояние на тялото, при което върху него не действат други сили, освен гравитационните, или тези сили са компенсирани.

Астронавтите, пребиваващи на МКС, са в състояние на безтегловност, което се отразява негативно на тяхното здраве. При преход от условията на земната гравитация към условията на безтегловност (предимно, когато космически кораб навлиза в орбита), повечето астронавти изпитват реакция на организма, наречена синдром на космическата адаптация. Когато човек остане в космоса дълго време (повече от седмица), липсата на гравитация започва да предизвиква определени промени в тялото, които са негативни. Първата и най-очевидна последица от безтегловността е бързата атрофия на мускулите: мускулите всъщност са изключени от човешката дейност, в резултат на което всички физически характеристики на тялото се влошават. В допълнение, последствието от рязкото намаляване на активността на мускулната тъкан е намаляване на потреблението на кислород от тялото и поради получения излишък на хемоглобин, активността на костния мозък, който го синтезира, може да намалее. Също така има основание да се смята, че ограничената подвижност нарушава метаболизма на фосфора в костите, което води до намаляване на тяхната здравина.

За да се отървете от негативните ефекти на безтегловността, е необходимо да създадете изкуствена гравитация в космоса.

Изкуствена гравитация и космически селища. Ранни изследвания на 20 век.

Циолковски предложи теорията за етерните селища, които представляваха тор, който бавно се върти около оста си. Но по това време подобни идеи бяха утопия и всичките му проекти останаха в скици.

Първият разработен проект е предложен от австрийския учен Херман Нордрунг през 1928 г. Това също беше станция с форма на тор, включваща жилищни модули, генератор на енергия и модул за астрономическа обсерватория.

Следващият проект беше предложен от Вернер фон Браун, водещ специалист в американската космическа програма; това също беше станция с форма на тор, където хората ще живеят и работят в стаи, свързани в един голям коридор. Проектът на Вернер беше един от приоритетите на НАСА до появата на проекта Skylab през 60-те години.

Skylab, първата и единствена американска национална орбитална станция, беше предназначена за технологични, астрофизични, медицински и биологични изследвания, както и за наблюдение на Земята. Изстрелян на 14 май 1973 г., домакин на три мисии на Аполо от май 1973 г. до февруари 1974 г., деорбитиран и се срина на 11 юли 1979 г.

Освен това през 1965 г. Американското космическо общество предложи идеалната форма за космически селища да бъде тор, тъй като всички модули са разположени заедно, силата на гравитацията ще има максимална стойност. Проблемът с изкуствената гравитация изглеждаше до голяма степен решен.

Следващият проект беше предложен от Джерард О'Нийл, той предвиждаше създаването на колонии, за които се предлага да се използват два цилиндъра с гигантски размери, затворени в рамка и въртящи се в различни посоки. Тези цилиндри се въртят около собствената си ос със скорост от около 0,53 оборота в минута, поради което в колонията се създава познатата на хората сила на гравитацията.

През 1975 г. Паркър предлага проект за създаване на колония с диаметър 100 м и дължина 1 км, разположена на разстояние около 400 000 км от Земята и Луната и предназначена за 10 000 души. Въртенето около надлъжната ос със скорост 1 оборот за 21 секунди ще създаде гравитация, близка до тази на Земята.

През 1977 г. изследователят от изследователския център на НАСА Еймс Ричард Джонсън и професор Чарлз Холброу от университета Колгейт публикуваха статията Космически селища, която разглежда обещаващи изследвания на селища с форма на тор.

През 1994 г., под ръководството на д-р Родни Галоуей, с участието на учени и лаборанти от лабораторията Филипс и лабораториите Сандия, както и други изследователски центрове на ВВС на САЩ и Центъра за космически изследвания на Университета на Аризона, беше изготвен обемен е съставено ръководство за проектиране на пространствени селища с форма на тор.

Съвременни изследвания.

Един от съвременните проекти в областта на космическите селища е Stanford Torus, който е пряк наследник на идеите на Wernher von Braun.

Станфордският торус беше предложен на НАСА през лятото на 1975 г. от студенти от Станфордския университет за концептуализиране на дизайна на бъдещи космически колонии. Джерард О'Нийл по-късно представи своя "Остров едно" или "Сфера на Бернал" като алтернатива на тора. „Станфордският торус“, само в по-детайлна версия, представящ концепцията за пръстеновидна въртяща се космическа станция, беше представен от Вернер фон Браун, както и от австрийския инженер от словенски произход Херман Поточник.

Това е тор с диаметър около 1,8 километра (за обитаване на 10 хиляди души, както е описано в работата от 1975 г.) и се върти около оста си (обороти в минута), създавайки върху пръстена изкуствена гравитация от 0,9 - 1 g поради центробежната сила.

Слънчевата светлина влиза през система от огледала. Пръстенът е свързан с главината чрез „спици“ - коридори за движение на хора и стоки към оста и обратно. Хъбът, оста на въртене на станцията, е най-подходящ за докинг станция за приемане на космически кораби, тъй като тук изкуствената гравитация е незначителна: има стационарен модул, закачен към оста на станцията.

Вътрешността на торуса е обитаема, достатъчно голяма, за да създаде изкуствена екосистема, естествена среда, а вътре е като дълга, тясна ледникова долина, чиито краища в крайна сметка се извиват нагоре, за да образуват кръг. Тук населението живее в условия, подобни на гъсто населено предградие, а вътре в пръстена има отделения за земеделие и жилищна част. (Приложение 1)

Космически селища и изкуствена гравитация в културата. Елизиум

Пръстеновите светове, като тези, изобразени в научнофантастичния екшън филм Elysium или видеоиграта Halo, са може би едни от най-интересните идеи за бъдещи космически станции. В Elysium станцията е близо до Земята и, ако пренебрегнете нейния размер, има известна степен на реализъм. Най-големият проблем тук обаче е неговата „отвореност“, която е чиста фантазия само на външен вид.

„Може би най-противоречивият въпрос за станция Elysium е нейната отвореност към космическата среда.“

„Филмът показва как космическият кораб просто каца на морава, след като пристигна от космоса. Няма докинг порти или нещо подобно. Но такава станция трябва да бъде напълно изолирана от външната среда. В противен случай атмосферата тук няма да продължи дълго. Може би откритите зони на станцията биха могли да бъдат защитени от някакъв вид невидимо поле, което би позволило на слънчевата светлина да проникне вътре и да поддържа живота в растенията и дърветата, засадени там. Но засега това е само фантазия. Няма такива технологии“.

Самата идея за станция във формата на пръстени е прекрасна, но засега неосъществима.

Междузвездни войни

Почти всеки фен на научнофантастичните филми знае какво е Звездата на смъртта. Това е толкова голяма сива и кръгла космическа станция от филмовия епос "Междузвездни войни", която много прилича на Луната. Това е междугалактически разрушител на планети, който по същество е изкуствена планета, направена от стомана и обитавана от щурмоваци.

Можем ли наистина да построим такава изкуствена планета и да бродим из просторите на галактиката върху нея? На теория – да. Само това ще изисква невероятно количество човешки и финансови ресурси.

Въпросът за изграждането на Звездата на смъртта дори беше повдигнат от американския Бели дом, след като обществото изпрати съответната петиция за разглеждане. Официалният отговор на властите беше, че ще са необходими $852 000 000 000 000 000 само за строителна стомана.

Но дори и въпросът с финансите да не е приоритет, тогава човечеството няма технологията да пресъздаде Звездата на смъртта, тъй като е необходимо огромно количество енергия, за да я преместите.

(Приложение 2)

Проблеми при реализацията на проекта за космически селища.

Космическите селища са обещаваща посока в космическата индустрия на бъдещето, но както винаги има трудности, които трябва да бъдат преодолени, за да се изпълни тази задача.

Първоначални капиталови разходи;

Вътрешни животоподдържащи системи;

Създаване на изкуствена гравитация;

Защита от враждебни външни условия:

от радиация;

осигуряване на топлина;

от чужди предмети;

Решаване на проблемите на изкуствената гравитация и космическите селища.

Първоначални капиталови разходи – този проблем може да бъде решен заедно, ако хората загърбят личните си амбиции и работят за по-доброто. В крайна сметка бъдещето на човечеството зависи само от нас.

Вътрешни системи за поддържане на живота - вече на МКС има системи за повторно използване на водата, но това не е достатъчно; ако има достатъчно място на орбиталната станция, можете да намерите място за оранжерия, в която ще растат растения, които освобождават максимално кислород ; има и създаване на хидропонни лаборатории за отглеждане на ГМО, които ще могат да доставят храна на цялото население на станцията.

Създаването на изкуствена гравитация не е толкова трудна задача, колкото доставянето на огромното количество гориво, необходимо за въртене на станцията.

1. Има няколко начина за решаване на проблема.
  1. 1. Когато става въпрос за сравняване на ефективността на различните видове двигатели, инженерите обикновено говорят за специфичен импулс. Специфичният импулс се определя като промяната в импулса на единица маса изразходвано гориво. Следователно, колкото по-ефективен е двигателят, толкова по-малко гориво е необходимо за изстрелване на ракетата в космоса. Импулсът от своя страна е резултат от действието на сила за определено време. Химическите ракети, въпреки че имат много висока тяга, работят само няколко минути и следователно имат много нисък специфичен импулс. Йонните двигатели, способни да работят години наред, могат да имат висок специфичен импулс с много ниска тяга.

Използвайте стандартен подход и приложете реактивни двигатели към проблема. Изчисленията показват, че използването на всеки известен реактивен двигател ще изисква огромни количества гориво, за да работи станцията поне една година.

Специфичен импулс I (LPRE) = 4,6

Специфичен импулс I (ракетен двигател с твърдо гориво) = 2,65

Специфичен импулс I (EP) = 10

Специфичен импулс I (плазмен двигател) = 290

Това е разходът на гориво за 1 година, следователно е неразумно да се използват реактивни двигатели.

Нека разгледаме един елементарен случай.

Нека имаме въртележка, която е неподвижна. Тогава, ако фиксираме n на брой еднополярни електромагнити по ръба на въртележката, така че силата на тяхното взаимодействие да е максимална, получаваме следното: ако включим електромагнит № 1, така че той да действа върху електромагнит № 2 с сила x пъти по-голяма от втората действа върху първата, тогава според закона на Нютон III, силата на действие на електромагнит № 1 върху № 2 от страната на № 2 ще бъде компенсирана от силата на реакция на опората на въртележката , което ще изведе въртележката от покой. Сега изключете №1, повишете силата на №2 до №1 и включете №3 със сила, равна на №2 в предишния етап, и ако продължим тази процедура, ще постигнем въртене на въртележка. Прилагайки този метод към космическата станция, ще получим решение на проблема с изкуствената гравитация.

(Приложение 3).

Защита от враждебни условия на околната среда

притежател на патент Алексей Генадиевич Ребеко

Изобретението се отнася до методи и средства за защита на екипажа и оборудването от йонизиращи лъчения (заредени високоенергийни частици) по време на космически полети. Съгласно изобретението около космическия кораб се създава защитно статично електрическо или магнитно поле, което е локализирано в пространството между две затворени, неконтактни повърхности, вложени една в друга. Защитеното пространство на космическия кораб е ограничено от вътрешната повърхност, а външната повърхност изолира космическия кораб и защитеното пространство от междупланетна плазма. Формата на повърхностите може да бъде произволна. При използване на електрическо защитно поле върху тези повърхности се създават заряди с еднаква величина и противоположен знак. В такъв кондензатор електрическото поле е концентрирано в пространството между повърхностите на плочите. В случай на магнитно поле през повърхностите преминават токове с противоположна посока и съотношението на силата на тока се избира така, че да се минимизира стойността на остатъчното поле отвън. Желаната форма на повърхностите в този случай е тороидална, за да се осигури непрекъсната защита. Под въздействието на силата на Лоренц заредените частици ще се движат по отклоняващи се криви траектории или затворени орбити между повърхностите. Възможно е едновременно прилагане на електрически и магнитни полета между повърхностите. В този случай в пространството между повърхностите може да се постави подходящ материал за абсорбиране на заредени частици: например течен водород, вода или полиетилен. Техническият резултат от изобретението е насочен към създаване на надеждна, непрекъсната (геометрично непрекъсната) защита от космическа радиация, опростяване на конструкцията на защитното оборудване и намаляване на енергийните разходи за поддържане на защитното поле.

Притежател на патент Отворено акционерно дружество "Ракетно-космическа корпорация "Енергия" на името на С.П. Королев"

Система за термичен контрол на космически кораб и орбитална станция, съдържаща затворени охлаждащи и отоплителни вериги, свързани чрез поне един междинен топлообменник течност-течност, системи за управление и измерване, фитинги за разпределение на клапани и дренажно-пълнещи фитинги, докато нагревателната верига съдържа циркулационен стимулатор , топлообменници газ-течност и намотка и термични плочи, и в охладителната верига, поне един стимулатор на циркулация, регулатор на потока на течността, един изход от който е свързан през първия възвратен клапан към входа на смесителя на потока на охлаждащата течност и другият през втория възвратен клапан към входящия радиационен топлообменник, чийто изход е свързан към втория вход на смесителя на потока, изходът на смесителя на потока е свързан чрез свързващ тръбопровод към топлоприемащата кухина на междинния елемент топлообменник течност-течност, чийто изход е свързан към циркулационния стимулатор, температурни сензори са монтирани на свързващия тръбопровод, електрически свързан чрез система за управление към течността на регулатора на дебита, характеризиращ се с това, че два електрически помпени агрегата са допълнително въведени в охлаждаща верига, а входът на първия електрически помпен блок е свързан чрез филтър към изхода на охлаждащата течност от кухината за приемане на топлина на междинния топлообменник течност-течност, а изходът му е свързан към втория възвратен клапан и успоредно, през филтър към входа втори електрически помпен агрегат, чийто изход е свързан към първия възвратен клапан, всеки електрически помпен агрегат е оборудван със сензор за диференциално налягане и допълнителен температурен датчик е монтиран на тръбопровода, свързващ изхода на поточен смесител с кухината за получаване на топлина на топлообменника течност-течност, електрически свързан чрез системата за управление към първия електрически помпен агрегат.

Има много начини за защита от чужди тела.

Използвайте нестандартни двигатели, като например електромагнитен ускорител с променлив специфичен импулс;

Увийте астероид в отразяващо пластмасово слънчево платноизползване на PET фолио с алуминиево покритие;

„Боядисайте“ или поръсете предмет с титанов диоксид (бял) или сажди (черен), така че предизвикват ефекта на Ярковскии промяна на траекторията му;

Планетарният учен Юджийн Шумейкър предложи през 1996 г освобождаване на облак пара по пътя на обектлеко да го забавите. Ник Забо нарисува подобна идея през 1990 г., "аеродинамично спиране на комета": Комета или ледена структура се насочва към астероид, след което ядрени експлозии изпаряват леда и образуват временна атмосфера по пътя на астероида;

Прикрепете тежък баласт към астероида, за да промените траекторията му чрез изместване на центъра на тежестта;

Използвайте лазерна аблация;

Използвайте излъчвател на ударна вълна;

Друг „безконтактен“ метод беше предложен наскоро от учените C. Bombardelli и G. Pelez от Техническия университет в Мадрид. То предлага използвайте йонно оръдиес ниска дивергенция, насочен към астероида от близкия кораб. Кинетичната енергия, предавана през йоните, достигащи повърхността на астероида, както в случая на гравитационен влекач, ще създаде слаба, но постоянна сила, способна да отклони астероида, и ще бъде използван по-лек кораб.

Детонация на ядрено устройствонад, на или под повърхността на астероид е потенциален вариант за отблъскване на заплахата. Оптималната височина на експлозия зависи от състава и размера на обекта. В случай на заплаха от купчина отломки, за да се избегне тяхното разпръскване, се предлага да се извърши радиационна имплозия, тоест експлозия над повърхността. По време на експлозия освободената енергия под формата на неутрони и меки рентгенови лъчи (които не проникват през материята) се превръща в топлина, когато достигне повърхността на обекта. Топлината превръща субстанцията на обекта в изблик и той ще излезе от траекторията, следвайки третия закон на Нютон, избликът ще върви в една посока, а обектът в обратната посока.

Електромагнитен катапулте автоматична система, разположена на астероид, която освобождава веществото, от което се състои, в космоса. Така тя бавно се измества и губи маса. Електромагнитният катапулт трябва да работи като система с нисък специфичен импулс: използвайки много гориво, но малко енергия.

Идеята е, че ако използвате астероиден материал като гориво, количеството гориво не е толкова важно, колкото количеството енергия, което най-вероятно ще бъде ограничено.

Друг възможен метод е да поставите електромагнитен катапулт на Луната, насочвайки го към близък до Земята обект, за да се възползвате от орбиталната скорост на естествения спътник и неговия неограничен запас от „каменни куршуми“.

Заключение.

След анализ на представената информация става ясно, че изкуствената гравитация е съвсем реален феномен, който ще има широко приложение в космическата индустрия веднага щом преодолеем всички трудности, свързани с този проект.

Виждам космически селища във формата, предложена от фон Браун: торовидни светове с оптимално използване на пространството и използване на съвременни технологии за осигуряване на дългосрочна жизнена активност, а именно:

Използване на съвременни технологии за задоволяване на нуждите на станцията:

Хидропоника
- Растенията не трябва да се поливат много. Използва се много по-малко вода, отколкото при отглеждане на земята в градина. Въпреки това, с правилния подбор на минерали и компоненти, растенията няма да изсъхнат или изгният. Това се случва чрез получаване на достатъчно кислород.
  
  Голямото предимство е, че този метод ви позволява да защитите растенията от много болести и вредители. Самите растения няма да абсорбират вредни вещества от почвата.
  
  Следователно ще има максимална производителност, която напълно ще покрие нуждите на обитателите на станцията.

Регенериране на вода

Кондензация на влага от въздуха.

Пречистване на използваната вода.

Преработка на урина и твърди отпадъци.

За енергоснабдяването ще отговаря клъстер от ядрени реактори, които ще бъдат екранирани съгласно патент №. 2406661 адаптирани да изместват радиоактивни частици извън станцията.

Задачата за създаване на космически селища е трудна, но изпълнима. Надявам се, че в близко бъдеще, поради бързото развитие на науката и технологиите, ще бъдат изпълнени всички необходими предпоставки за създаването и развитието на космически селища, базирани на изкуствена гравитация. Моят принос към тази необходима кауза ще бъде оценен. Бъдещето на човечеството е в изследването на космоса и прехода към нов, по-обещаващ, екологичен кръг от спиралата на човешкото развитие.

Приложения

Приложение 1. Станфордски тор

Приложение 2. Звездата на смъртта, Елизиум.

Приложение 3. Схема на въртеливо движение.

Резултатни сили в първо приближение (само взаимодействие на магнити). В резултат на това станцията извършва въртеливо движение. Това ни трябва.

Библиография

АЛЯКРИНСКИ. Човек живее в космоса. Безтегловност: плюс или минус?

Барър, М. Ракетни двигатели.

Доброволски, М. Течни ракетни двигатели. Основи на дизайна.

Дорофеев, А. Основи на теорията на топлинните ракетни двигатели.

Матвеев. Механика и теория на относителността: Учебник за студенти.

Мякишев. Молекулярна физика и термодинамика.

Мякишев. Физика. Механика.

Мякишев. Физика. Електродинамика.

Ръсел, Д. Хидропоника.

Санко. Астрономически речник.

Сивухин. Общ курс по физика.

Файнман. Файнман изнася лекции за гравитацията.

Циолковски. Сборник по ракетна техника.

Шилейко. В океан от енергия.

Голубев И.Р. и Новиков Ю.В. Околна среда и нейното опазване

Захлебни А.Н. Христоматия за опазване на природата

Зверев И. Опазване на природата и екологично образование на учениците.

Иванов А.Ф. Физически експеримент с екологично съдържание.

Киселев С.В. Демонстрация на парниковия ефект.

Интернет ресурси:

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

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru