Atração artificial. Gravidade artificial na ficção científica Procurando a verdade

Os problemas do sistema vestibular não são a única consequência da exposição prolongada à microgravidade. Os astronautas que passam mais de um mês na ISS sofrem frequentemente de distúrbios do sono, função cardiovascular lenta e flatulência.

A NASA concluiu recentemente um experimento no qual cientistas estudaram o genoma de irmãos gêmeos: um deles passou quase um ano na ISS, o outro fez apenas voos curtos e passou a maior parte do tempo na Terra. A permanência de longo prazo no espaço levou ao fato de que 7% do DNA do primeiro astronauta mudou para sempre - estamos falando de genes associados ao sistema imunológico, formação óssea, falta de oxigênio e excesso de dióxido de carbono no corpo.

NASA comparou astronautas gêmeos para ver como o corpo humano muda no espaço

Em condições de microgravidade, uma pessoa será forçada a permanecer inativa: não estamos falando de astronautas que ficam na ISS, mas de voos para o espaço profundo. Para saber como tal regime afetaria a saúde dos astronautas, a Agência Espacial Europeia (ESA) colocou 14 voluntários numa cama inclinada para o lado da cabeça durante 21 dias. O experimento, que testará os métodos mais recentes de combate à falta de peso - como exercícios aprimorados e regimes de nutrição - está planejado para ser conduzido em conjunto pela NASA e pela Roscosmos.

Mas se as pessoas decidirem enviar navios para Marte ou Vênus, serão necessárias soluções mais extremas - gravidade artificial.

Como a gravidade pode existir no espaço

Em primeiro lugar, vale a pena entender que a gravidade existe em todos os lugares - em alguns lugares ela é mais fraca, em outros é mais forte. E o espaço sideral não é exceção.

A ISS e os satélites estão constantemente sob a influência da gravidade: se um objeto está em órbita, ele cai ao redor da Terra, para simplificar. Um efeito semelhante ocorre se você lançar uma bola para frente - antes que ela atinja o solo, ela voará um pouco na direção do lançamento. Se você jogar a bola com mais força, ela voará mais longe. Se você for o Super-Homem e a bola for um motor de foguete, ela não cairá no chão, mas voará ao seu redor e continuará a girar, entrando gradualmente em órbita.

A microgravidade pressupõe que as pessoas dentro da nave não estão no ar - elas caem da nave, que por sua vez cai ao redor da Terra.

Como a gravidade é a força de atração entre duas massas, permanecemos na superfície da Terra quando caminhamos sobre ela, em vez de flutuarmos no céu. Neste caso, toda a massa da Terra atrai a massa dos nossos corpos para o seu centro.

Quando as naves entram em órbita, elas flutuam livremente no espaço sideral. Eles ainda estão sujeitos à atração gravitacional da Terra, mas a nave e os objetos ou passageiros nela estão sujeitos à gravidade da mesma maneira. Os dispositivos existentes não são grandes o suficiente para criar uma atração perceptível, de modo que as pessoas e objetos neles contidos não ficam no chão, mas “flutuam” no ar.

Como criar gravidade artificial

A gravidade artificial como tal não existe, para criá-la a pessoa precisa aprender tudo sobre a gravidade natural. Na ficção científica, existe o conceito de simulação da gravidade: permite que a tripulação das naves caminhe no convés e que os objetos fiquem sobre ele.

Em teoria, existem duas maneiras de criar gravidade simulada, e nenhuma delas ainda foi usada na vida real. A primeira é o uso da força centrípeta para simular a gravidade. O navio ou estação deve ser uma estrutura semelhante a uma roda, composta por vários segmentos em rotação constante.

De acordo com este conceito, a aceleração centrípeta do dispositivo, empurrando os módulos para o centro, criará uma aparência de gravidade ou condições semelhantes às da Terra. Este conceito foi demonstrado em 2001: Uma Odisséia no Espaço, de Stanley Kubrick, e em Interestelar, de Christopher Nolan.

O conceito de um dispositivo que cria aceleração centrípeta para simular a gravidade

O autor deste projeto é considerado o cientista e engenheiro de foguetes alemão Wernher von Braun, que liderou o desenvolvimento do foguete Saturn 5, que entregou a tripulação da Apollo 11 e vários outros veículos tripulados à Lua.

Como diretor do Marshall Space Flight Center da NASA, von Braun popularizou a ideia do cientista russo Konstantin Tsiolkovsky de criar uma estação espacial toroidal baseada em um design de cubo que lembra uma roda de bicicleta. Se a roda girar no espaço, a inércia e a força centrífuga podem criar um tipo de gravidade artificial que puxa os objetos em direção à circunferência externa da roda. Isto permitirá que pessoas e robôs andem no chão, como na Terra, em vez de flutuarem no ar, como na ISS.

No entanto, este método tem desvantagens significativas: quanto menor a espaçonave, mais rápido ela deve girar - isso levará ao surgimento da chamada força Cornolis, na qual pontos localizados mais distantes do centro serão influenciados mais fortemente pela gravidade do que aqueles mais perto disso. Em outras palavras, a gravidade será mais forte na cabeça dos astronautas do que nas pernas, o que eles não gostarão.

Para evitar esse efeito, o tamanho da nave deve ser várias vezes maior que o tamanho de um campo de futebol – colocar tal dispositivo em órbita será extremamente caro, visto que o custo de um quilo de carga durante lançamentos comerciais varia de US$ 1,5 mil para US$ 3 mil.

Outro método de criação de simulação gravitacional é mais prático, mas também extremamente caro - estamos falando do método de aceleração. Se o navio primeiro acelerar em um determinado segmento do caminho e depois virar e começar a desacelerar, surgirá o efeito da gravidade artificial.

Para implementar este método serão necessárias enormes reservas de combustível - o facto é que os motores devem funcionar quase continuamente, com exceção de uma pequena pausa a meio da viagem - durante a viragem do navio.

Exemplos reais

Apesar do alto custo do lançamento de naves espaciais que simulam a gravidade, empresas em todo o mundo estão tentando construir tais naves e estações.

A Gateway Foundation, uma fundação de pesquisa que planeja construir uma estação rotativa na órbita da Terra, está tentando implementar o conceito de Von Braun. Supõe-se que as cápsulas ficarão localizadas ao redor da circunferência da roda, que poderão ser adquiridas por empresas aeroespaciais públicas e privadas para pesquisa. Algumas cápsulas serão vendidas como vilas para os moradores mais ricos do mundo, enquanto outras serão usadas como hotéis para turistas espaciais.revelou o conceito de uma espaçonave rotativa com módulos infláveis, o Nautilus-X, que reduziria os efeitos da microgravidade sobre os cientistas a bordo.

Presumia-se que o projeto custaria apenas US$ 3,7 bilhões – muito pouco para tais dispositivos – e levaria 64 meses para ser construído. No entanto, o Nautilus-X nunca foi além dos desenhos e propostas iniciais.

Conclusão

Por enquanto, a maneira mais provável de obter uma gravidade simulada que proteja a nave dos efeitos da aceleração e forneça gravidade constante sem a necessidade de uso constante de motores é detectar uma partícula com massa negativa. Cada partícula e antipartícula que os cientistas já descobriram têm massa positiva. Sabe-se que massa negativa e massa gravitacional são iguais, mas até agora os pesquisadores não conseguiram demonstrar esse conhecimento na prática.

Os investigadores da experiência ALPHA do CERN já criaram o anti-hidrogénio – uma forma estável de antimatéria neutra – e estão a trabalhar para isolá-lo de todas as outras partículas a velocidades muito baixas. Se os cientistas conseguirem fazer isso, é provável que num futuro próximo a gravidade artificial se torne mais real do que é agora.

Voos espaciais de longo prazo, a exploração de outros planetas, sobre os quais os escritores de ficção científica Isaac Asimov, Stanislav Lem, Alexander Belyaev e outros escreveram anteriormente, se tornarão uma realidade completamente possível graças ao conhecimento. Pois ao recriar o nível de gravidade da Terra, poderemos evitar as consequências negativas da microgravidade (ausência de peso) para o ser humano (atrofia muscular, distúrbios sensoriais, motores e autonômicos). Ou seja, quase qualquer pessoa que queira pode ir ao espaço, independentemente das características físicas do seu corpo. Ao mesmo tempo, a sua estadia a bordo da espaçonave será mais confortável. As pessoas poderão utilizar dispositivos e instalações existentes que lhes sejam familiares (por exemplo, um chuveiro, uma sanita).

Na Terra, o nível de gravidade é determinado pela aceleração da gravidade, em média igual a 9,81 m/s 2 (“sobrecarga” 1 g), enquanto no espaço, em condições de ausência de peso, aproximadamente 10 -6 g. K. E. Tsiolkovsky citou analogias entre a sensação de peso corporal quando imerso na água ou deitado na cama com o estado de ausência de peso no espaço.

“A terra é o berço da mente, mas você não pode viver para sempre no berço.”
“O mundo deveria ser ainda mais simples.”
Konstantin Tsiolkovsky

Curiosamente, para a biologia gravitacional, a capacidade de criar diferentes condições gravitacionais será um verdadeiro avanço. Será possível estudar: como mudam a estrutura, as funções nos níveis micro e macro, padrões sob influências gravitacionais de diferentes magnitudes e direções. Essas descobertas, por sua vez, ajudarão a desenvolver uma direção relativamente nova - a terapia gravitacional. A possibilidade e eficácia de utilizar mudanças na gravidade (aumentada em comparação com a da Terra) para tratamento está sendo considerada. Sentimos um aumento da gravidade, como se o corpo tivesse ficado um pouco mais pesado. Hoje, estão sendo realizadas pesquisas sobre o uso da terapia gravitacional para hipertensão, bem como para restauração de tecido ósseo em fraturas.

(gravidade artificial) na maioria dos casos baseiam-se no princípio da equivalência das forças de inércia e gravidade. O princípio da equivalência diz que sentimos aproximadamente a mesma aceleração do movimento sem distinguir a causa que o causou: gravidade ou forças inerciais. Na primeira versão, a aceleração ocorre pela influência do campo gravitacional, na segunda, pela aceleração do movimento do referencial não inercial (sistema que se move com aceleração) no qual a pessoa se encontra. Por exemplo, um efeito semelhante das forças inerciais é experimentado por uma pessoa em um elevador (referencial não inercial) durante uma subida brusca (com aceleração, uma sensação como se o corpo tivesse ficado mais pesado por alguns segundos) ou frenagem (a sensação de que o chão está se afastando dos pés). Do ponto de vista da física: quando o elevador sobe, a aceleração do movimento da cabine se soma à aceleração da queda livre em um sistema não inercial. Quando o movimento uniforme é restaurado, o “ganho” de peso desaparece, ou seja, a sensação habitual de peso corporal retorna.

Hoje, como há quase 50 anos, as centrífugas são usadas para criar gravidade artificial (a aceleração centrífuga é usada na rotação de sistemas espaciais). Simplificando, durante a rotação da estação espacial em torno de seu eixo, ocorrerá aceleração centrífuga, que “empurrará” uma pessoa para longe do centro de rotação e, como resultado, o astronauta ou outros objetos poderão estar no “ chão". Para entender melhor esse processo e quais dificuldades os cientistas enfrentam, vejamos a fórmula que determina a força centrífuga ao girar uma centrífuga:

F=m*v 2 *r, onde m é a massa, v é a velocidade linear, r é a distância do centro de rotação.

A velocidade linear é igual a: v=2π*rT, onde T é o número de revoluções por segundo, π ≈3,14…

Ou seja, quanto mais rápido a espaçonave girar, e quanto mais longe do centro o astronauta estiver, mais forte será a gravidade artificial criada.

Olhando atentamente para a figura, podemos notar que com um raio pequeno, a força da gravidade para a cabeça e as pernas de uma pessoa será significativamente diferente, o que por sua vez dificultará o movimento.

Quando o astronauta se move na direção de rotação, surge a força de Coriolis. Nesse caso, há uma grande probabilidade de que a pessoa fique constantemente enjoada. Isso pode ser contornado se a nave girar a uma frequência de rotação de 2 rotações por minuto, o que cria uma força de gravidade artificial de 1g (como na Terra). Mas o raio será de 224 metros (aproximadamente ¼ quilômetro, distância semelhante à altura de um prédio de 95 andares ou ao comprimento de duas grandes sequoias). Ou seja, teoricamente é possível construir uma estação orbital ou uma espaçonave desse porte. Mas, na prática, isto requer um gasto significativo de recursos, esforço e tempo, o que, no contexto da aproximação de cataclismos globais (ver relatório ) direcionar de forma mais humana para uma ajuda real aos necessitados.

Devido à impossibilidade de recriar o nível de gravidade necessário para uma pessoa em uma estação orbital ou espaçonave, os cientistas decidiram estudar a possibilidade de “baixar a barra definida”, ou seja, criar uma força gravitacional menor que a da Terra. O que sugere que ao longo de meio século de pesquisas não foi possível obter resultados satisfatórios. Isto não é surpreendente, uma vez que em experiências eles se esforçam para criar condições sob as quais a força da inércia ou outras teriam um efeito semelhante ao efeito da gravidade na Terra. Ou seja, acontece que a gravidade artificial, na verdade, não é gravidade.

Hoje, na ciência, existem apenas teorias sobre o que é a gravidade, muitas das quais baseadas na teoria da relatividade. Além disso, nenhum deles está completo (não explica o curso, os resultados de quaisquer experimentos sob quaisquer condições e, além disso, às vezes não é consistente com outras teorias físicas confirmadas experimentalmente). Não há conhecimento e compreensão claros: o que é a gravidade, como a gravidade está relacionada ao espaço e ao tempo, em que partículas ela consiste e quais são suas propriedades. As respostas a estas e muitas outras perguntas podem ser encontradas comparando as informações apresentadas no livro “Ezoosmos” de A. Novykh e no relatório PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS. oferece uma abordagem completamente nova que se baseia no conhecimento básico dos princípios primários da física partículas fundamentais, padrões de sua interação. Ou seja, com base em uma compreensão profunda da essência do processo gravitacional e, como consequência, na possibilidade de cálculos precisos para recriar quaisquer valores das condições gravitacionais tanto no espaço quanto na Terra (terapia gravitacional), prevendo os resultados de experimentos concebíveis e inconcebíveis realizados pelo homem e pela natureza.

A FÍSICA PRIMORDIAL DA ALLATRA é muito mais do que apenas física. Abre possíveis soluções para problemas de qualquer complexidade. Mas o mais importante é que graças ao conhecimento dos processos que ocorrem ao nível das partículas e das ações reais, cada pessoa pode compreender o sentido da sua vida, compreender como funciona o sistema e ganhar experiência prática no contacto com o mundo espiritual. Para perceber a globalidade e a primazia do Espiritual, para sair das limitações da estrutura/modelo da consciência, além dos limites do sistema, para encontrar a Verdadeira Liberdade.

“Como se costuma dizer, quando você tem chaves universais em mãos (conhecimento sobre os fundamentos das partículas elementares), você pode abrir qualquer porta (do micro e macromundo).”

“Sob tais condições, é possível uma transição qualitativamente nova da civilização para a corrente principal do autodesenvolvimento espiritual e do conhecimento científico em larga escala do mundo e de si mesmo.”

“Tudo o que oprime uma pessoa neste mundo, desde pensamentos obsessivos, emoções agressivas e terminando com desejos estereotipados de um consumidor egoísta ‒ este é o resultado da escolha de uma pessoa em favor do campo séptico‒ um sistema material inteligente que explora rotineiramente a humanidade. Mas se uma pessoa segue a escolha de seu início espiritual, ela adquire a imortalidade. E não há religião nisso, mas há conhecimento da física, seus fundamentos primordiais.”

Elena Fedorova

BV Rauschenbach, camarada de armas de Korolev, contou como teve a ideia de criar gravidade artificial em uma nave espacial: no final do inverno de 1963, o projetista-chefe, que estava limpando o caminho da neve perto de sua casa na rua Ostankinskaya, teve uma epifania, pode-se dizer. Sem esperar pela segunda-feira, ele ligou para Rauschenbach, que morava nas proximidades, e logo juntos começaram a “abrir caminho” para o espaço para voos longos.
A ideia, como muitas vezes acontece, revelou-se simples; deve ser simples, caso contrário nada poderá funcionar na prática.

Para completar o quadro. Março de 1966, Americanos em Gêmeos 11:

Às 11h29, o Gemini 11 se desencaixou do Agena. Agora começa a diversão: como se comportarão dois objetos conectados por um cabo? A princípio, Conrad tentou introduzir o link na estabilização gravitacional - para que o foguete ficasse pendurado abaixo, a nave acima e o cabo ficasse esticado.
Porém, não foi possível se afastar 30 m sem causar fortes vibrações. Às 11h55 passamos para a segunda parte do experimento - “gravidade artificial”. Conrad introduziu o ligamento em rotação; A princípio o cabo esticou-se ao longo de uma linha curva, mas depois de 20 minutos ele se endireitou e a rotação ficou bastante correta. Conrad aumentou sua velocidade para 38 °/min, e após o jantar para 55 °/min, criando um peso de 0,00078g. Você não conseguia sentir “ao toque”, mas as coisas lentamente se acomodaram no fundo da cápsula. Às 14h42, após três horas de rotação, o pino foi disparado e o Gemini se afastou do foguete.

Mesmo uma pessoa que não está interessada em espaço já viu pelo menos uma vez um filme sobre viagens espaciais ou leu sobre essas coisas em livros. Em quase todas essas obras, as pessoas andam pelo navio, dormem normalmente e não têm problemas para comer. Isso significa que essas naves - fictícias - têm gravidade artificial. A maioria dos espectadores percebe isso como algo completamente natural, mas não é o caso.

Gravidade artificial

Este é o nome da mudança (em qualquer direção) da gravidade que nos é familiar através do uso de vários métodos. E isso é feito não apenas em obras de ficção científica, mas também em situações terrenas muito reais, na maioria das vezes para experimentos.

Em teoria, criar gravidade artificial não parece tão difícil. Por exemplo, pode ser recriado pela inércia, ou mais precisamente, a necessidade dessa força não surgiu ontem - aconteceu imediatamente, assim que uma pessoa começou a sonhar com voos espaciais de longa duração. A criação de gravidade artificial no espaço permitirá evitar muitos dos problemas que surgem durante períodos prolongados de ausência de peso. Os músculos dos astronautas enfraquecem e os ossos ficam menos fortes. Viajar nessas condições durante meses pode causar atrofia de alguns músculos.

Assim, hoje a criação da gravidade artificial é uma tarefa de suma importância, sem essa habilidade é simplesmente impossível.

Material

Mesmo quem conhece física apenas no currículo escolar entende que a gravidade é uma das leis fundamentais do nosso mundo: todos os corpos interagem entre si, experimentando atração/repulsão mútua. Quanto maior o corpo, maior será sua força gravitacional.

A Terra para a nossa realidade é um objeto muito massivo. É por isso que todos os corpos ao seu redor, sem exceção, se sentem atraídos por ela.

Para nós, isso significa, que geralmente é medido em g, igual a 9,8 metros por segundo quadrado. Isto significa que se não tivéssemos apoio sob os pés, cairíamos a uma velocidade que aumenta 9,8 metros a cada segundo.

Assim, só graças à gravidade conseguimos ficar de pé, cair, comer e beber normalmente, entender onde está em cima e onde está em baixo. Se a gravidade desaparecer, ficaremos sem gravidade.

Os cosmonautas que se encontram no espaço num estado de elevação – queda livre – estão especialmente familiarizados com este fenómeno.

Teoricamente, os cientistas sabem como criar gravidade artificial. Existem vários métodos.

Grande massa

A opção mais lógica é torná-lo tão grande que a gravidade artificial apareça nele. Você poderá se sentir confortável no navio, pois a orientação no espaço não será perdida.

Infelizmente, este método não é realista com o desenvolvimento da tecnologia moderna. Construir tal objeto requer muitos recursos. Além disso, levantá-lo exigiria uma quantidade incrível de energia.

Aceleração

Parece que se você quiser atingir um g igual ao da Terra, basta dar à nave uma forma plana (semelhante a uma plataforma) e fazê-la se mover perpendicularmente ao plano com a aceleração necessária. Desta forma, será obtida a gravidade artificial e, ainda por cima, a gravidade ideal.

Porém, na realidade tudo é muito mais complicado.

Em primeiro lugar, vale considerar a questão do combustível. Para que a estação acelere constantemente, é necessária uma fonte de alimentação ininterrupta. Mesmo que apareça repentinamente um motor que não ejete matéria, a lei da conservação da energia permanecerá em vigor.

O segundo problema é a própria ideia de aceleração constante. De acordo com nosso conhecimento e leis físicas, é impossível acelerar indefinidamente.

Além disso, tal veículo não é adequado para missões de pesquisa, uma vez que deve acelerar constantemente - voar. Ele não poderá parar para estudar o planeta, nem mesmo poderá voar lentamente em torno dele - ele deve acelerar.

Assim, fica claro que tal gravidade artificial ainda não está disponível para nós.

Carrossel

Todo mundo sabe como a rotação de um carrossel afeta o corpo. Portanto, um dispositivo de gravidade artificial baseado neste princípio parece ser o mais realista.

Tudo o que está dentro do diâmetro do carrossel tende a cair dele a uma velocidade aproximadamente igual à velocidade de rotação. Acontece que os corpos são influenciados por uma força direcionada ao longo do raio do objeto em rotação. É muito semelhante à gravidade.

Portanto, é necessário um navio com formato cilíndrico. Ao mesmo tempo, deve girar em torno de seu eixo. A propósito, a gravidade artificial em uma nave espacial criada de acordo com esse princípio é frequentemente demonstrada em filmes de ficção científica.

Um navio em forma de barril, girando em torno de seu eixo longitudinal, cria uma força centrífuga, cuja direção corresponde ao raio do objeto. Para calcular a aceleração resultante, é necessário dividir a força pela massa.

Nesta fórmula, o resultado do cálculo é a aceleração, a primeira variável é a velocidade nodal (medida em radianos por segundo), a segunda é o raio.

Assim, para obter o g a que estamos habituados, é necessário combinar corretamente o raio do transporte espacial.

Um problema semelhante é destacado em filmes como Intersolah, Babylon 5, 2001: Uma Odisséia no Espaço e similares. Em todos esses casos, a gravidade artificial está próxima da aceleração da Terra devido à gravidade.

Por melhor que seja a ideia, é muito difícil implementá-la.

Problemas com o método carrossel

O problema mais óbvio é destacado em Uma Odisseia no Espaço. O raio da “portadora espacial” é de cerca de 8 metros. Para obter uma aceleração de 9,8, a rotação deve ocorrer a uma velocidade de aproximadamente 10,5 rotações por minuto.

Nestes valores surge o “efeito Coriolis”, que consiste no facto de diferentes forças actuarem a diferentes distâncias do chão. Depende diretamente da velocidade angular.

Acontece que a gravidade artificial será criada no espaço, mas girar o corpo muito rapidamente causará problemas no ouvido interno. Isso, por sua vez, causa distúrbios de equilíbrio, problemas no aparelho vestibular e outras dificuldades semelhantes.

O surgimento deste obstáculo sugere que tal modelo é extremamente mal sucedido.

Você pode tentar ir pelo contrário, como fizeram no romance “The Ring World”. Aqui a nave é feita em forma de anel, cujo raio é próximo ao raio da nossa órbita (cerca de 150 milhões de km). Neste tamanho, a sua velocidade de rotação é suficiente para ignorar o efeito Coriolis.

Você pode presumir que o problema foi resolvido, mas não é o caso. O fato é que uma revolução completa dessa estrutura em torno de seu eixo leva 9 dias. Isto sugere que as cargas serão muito grandes. Para que a estrutura os suporte é necessário um material muito resistente, que hoje não temos à nossa disposição. Além disso, o problema é a quantidade de material e o próprio processo construtivo.

Em jogos de temas semelhantes, como no filme “Babylon 5”, estes problemas são de alguma forma resolvidos: a velocidade de rotação é suficiente, o efeito Coriolis não é significativo, hipoteticamente é possível criar tal nave.

No entanto, mesmo esses mundos têm uma desvantagem. Seu nome é momento angular.

A nave, girando em torno de seu eixo, se transforma em um enorme giroscópio. Como você sabe, é extremamente difícil forçar um giroscópio a se desviar de seu eixo devido ao fato de ser importante que sua quantidade não saia do sistema. Isso significa que será muito difícil orientar esse objeto. No entanto, este problema pode ser resolvido.

Solução

A gravidade artificial na estação espacial torna-se disponível quando o Cilindro O'Neill vem em seu socorro. Para criar esta estrutura, são necessários navios cilíndricos idênticos, conectados ao longo do eixo. Eles devem girar em direções diferentes. O resultado de tal montagem é momento angular zero, portanto não deve haver dificuldade em dar ao navio a direção necessária.

Se for possível fazer um navio com raio de cerca de 500 metros, ele funcionará exatamente como deveria. Ao mesmo tempo, a gravidade artificial no espaço será bastante confortável e adequada para voos longos em navios ou estações de pesquisa.

Engenheiros Espaciais

Os criadores do jogo sabem criar gravidade artificial. Contudo, neste mundo de fantasia, a gravidade não é a atração mútua de corpos, mas uma força linear projetada para acelerar objetos em uma determinada direção. A atração aqui não é absoluta; ela muda quando a fonte é redirecionada.

A gravidade artificial na estação espacial é criada usando um gerador especial. É uniforme e equidirecional na faixa do gerador. Então, no mundo real, se você entrasse embaixo de um navio com gerador instalado, seria puxado em direção ao casco. Porém, no jogo o herói cairá até sair do perímetro do aparelho.

Hoje, a gravidade artificial no espaço criada por tal dispositivo é inacessível à humanidade. No entanto, mesmo os desenvolvedores grisalhos não param de sonhar com isso.

Gerador esférico

Esta é uma opção de equipamento mais realista. Quando instalado, a gravidade é direcionada para o gerador. Isso permite criar uma estação cuja gravidade será igual à planetária.

Centrífuga

Hoje, a gravidade artificial na Terra é encontrada em vários dispositivos. Baseiam-se, em sua maior parte, na inércia, pois essa força é sentida por nós de forma semelhante à influência gravitacional - o corpo não distingue qual causa causa a aceleração. Por exemplo: uma pessoa que sobe de elevador experimenta a influência da inércia. Pelos olhos de um físico: a subida do elevador soma a aceleração da cabine à aceleração da queda livre. Quando a cabine volta ao movimento medido, o “ganho” de peso desaparece, devolvendo as sensações habituais.

Os cientistas há muito se interessam pela gravidade artificial. Uma centrífuga é mais frequentemente usada para esses fins. Este método é adequado não apenas para naves espaciais, mas também para estações terrestres onde é necessário estudar os efeitos da gravidade no corpo humano.

Estude na Terra, inscreva-se em...

Embora o estudo da gravidade tenha começado no espaço, é uma ciência muito terrestre. Ainda hoje, os avanços nesta área têm aplicação, por exemplo, na medicina. Sabendo se é possível criar gravidade artificial em um planeta, ela pode ser usada para tratar problemas do sistema músculo-esquelético ou do sistema nervoso. Além disso, o estudo desta força é realizado principalmente na Terra. Isso possibilita que os astronautas conduzam experimentos enquanto permanecem sob a atenção dos médicos. A gravidade artificial no espaço é outra questão: não há ninguém que possa ajudar os astronautas em caso de situação imprevista.

Tendo em conta a total ausência de peso, não se pode levar em conta um satélite localizado em órbita baixa da Terra. Esses objetos, embora em pequena extensão, são afetados pela gravidade. A força da gravidade gerada nesses casos é chamada de microgravidade. A gravidade real é experimentada apenas em um veículo voando a uma velocidade constante no espaço sideral. Porém, o corpo humano não sente essa diferença.

Você pode experimentar a ausência de peso durante um salto em distância (antes que o velame se abra) ou durante uma descida parabólica da aeronave. Tais experimentos são frequentemente realizados nos EUA, mas em um avião essa sensação dura apenas 40 segundos - isso é muito curto para um estudo completo.

Na URSS, em 1973, sabiam se era possível criar gravidade artificial. E eles não apenas criaram, mas também mudaram de alguma forma. Um exemplo notável de redução artificial da gravidade é a imersão a seco, a imersão. Para obter o efeito desejado, é necessário colocar uma película espessa na superfície da água. A pessoa é colocada em cima dela. Sob o peso do corpo, o corpo afunda na água, deixando apenas a cabeça no topo. Este modelo demonstra o ambiente de baixa gravidade e sem suporte que caracteriza o oceano.

Não há necessidade de ir ao espaço para experimentar a força oposta da ausência de peso – a hipergravidade. Quando uma espaçonave decola e pousa em uma centrífuga, a sobrecarga pode não apenas ser sentida, mas também estudada.

Tratamento por gravidade

A física gravitacional também estuda os efeitos da ausência de peso no corpo humano, tentando minimizar as consequências. No entanto, um grande número de conquistas desta ciência também pode ser útil para os habitantes comuns do planeta.

Os médicos depositam grandes esperanças na pesquisa sobre o comportamento das enzimas musculares na miopatia. Esta é uma doença grave que leva à morte precoce.

Durante o exercício físico ativo, uma grande quantidade da enzima creatina fosfoquinase entra no sangue de uma pessoa saudável. A razão para este fenômeno não é clara; talvez a carga atue na membrana celular de tal forma que ela fique “furada”. Pacientes com miopatia obtêm o mesmo efeito sem exercício. As observações dos astronautas mostram que, na ausência de gravidade, o fluxo da enzima ativa no sangue é significativamente reduzido. Esta descoberta sugere que o uso da imersão reduzirá o impacto negativo dos fatores que levam à miopatia. Atualmente estão sendo realizadas experiências em animais.

O tratamento de algumas doenças já é feito a partir de dados obtidos no estudo da gravidade, inclusive da gravidade artificial. Por exemplo, o tratamento da paralisia cerebral, derrames e Parkinson é realizado através do uso de roupas anti-stress. A pesquisa sobre os efeitos positivos do suporte, o sapato pneumático, está quase concluída.

Voaremos para Marte?

As últimas conquistas dos astronautas dão esperança à realidade do projeto. Existe experiência no fornecimento de apoio médico a uma pessoa durante uma longa estadia longe da Terra. Os voos de pesquisa para a Lua, cuja força gravitacional é 6 vezes menor que a nossa, também trouxeram muitos benefícios. Agora, astronautas e cientistas estão estabelecendo um novo objetivo - Marte.

Antes de fazer fila para comprar uma passagem para o Planeta Vermelho, você deve saber o que espera o corpo já na primeira etapa do trabalho - no caminho. Em média, o caminho para o planeta deserto levará um ano e meio - cerca de 500 dias. Ao longo do caminho você terá que confiar apenas em sua própria força: simplesmente não há onde esperar por ajuda.

Muitos fatores prejudicarão sua força: estresse, radiação, falta de campo magnético. O teste mais importante para o corpo é a mudança na gravidade. Durante a viagem, uma pessoa “familiarizar-se-á” com vários níveis de gravidade. Em primeiro lugar, são sobrecargas durante a decolagem. Então - ausência de peso durante o vôo. Depois disso - hipogravidade no destino, já que a gravidade em Marte é inferior a 40% da Terra.

Como você lida com os efeitos negativos da ausência de peso em um voo longo? Espera-se que os desenvolvimentos no campo da gravidade artificial ajudem a resolver este problema num futuro próximo. Experimentos em ratos viajando no Cosmos 936 mostram que esta técnica não resolve todos os problemas.

A experiência do OS tem mostrado que o uso de complexos de treinamento capazes de determinar a carga necessária para cada astronauta individualmente pode trazer benefícios muito maiores ao corpo.

Por enquanto, acredita-se que não apenas pesquisadores voarão para Marte, mas também turistas que queiram estabelecer uma colônia no Planeta Vermelho. Para eles, pelo menos pela primeira vez, as sensações de ausência de peso superarão todos os argumentos dos médicos sobre os perigos da permanência prolongada nessas condições. Porém, dentro de algumas semanas eles também precisarão de ajuda, por isso é tão importante conseguir encontrar uma maneira de criar gravidade artificial na espaçonave.

Resultados

Que conclusões podem ser tiradas sobre a criação da gravidade artificial no espaço?

Entre todas as opções atualmente consideradas, a estrutura rotativa parece a mais realista. Porém, com o entendimento atual das leis físicas, isso é impossível, uma vez que o navio não é um cilindro oco. Existem sobreposições internas que interferem na implementação de ideias.

Além disso, o raio do navio deve ser tão grande que o efeito Coriolis não tenha um efeito significativo.

Para controlar algo assim, você precisa do cilindro O'Neill mencionado acima, que lhe dará a capacidade de controlar a nave. Nesse caso, aumentam as chances de usar tal projeto para voos interplanetários e, ao mesmo tempo, proporcionar à tripulação um nível de gravidade confortável.

Antes que a humanidade consiga realizar seus sonhos, gostaria de ver um pouco mais de realismo e ainda mais conhecimento das leis da física nas obras de ficção científica.

O texto da obra é postado sem imagens e fórmulas.
A versão completa da obra está disponível na aba “Arquivos de Trabalho” em formato PDF

Metas e objetivos do estudo

O objetivo do meu trabalho de pesquisa é considerar uma interação tão fundamental como a gravidade, seus fenômenos e o problema dos assentamentos espaciais com gravidade artificial, considerar as características do uso de vários tipos de motores para criar gravidade artificial, desenvolver ideias sobre a vida no espaço em condições de gravidade artificial e para resolver problemas surgidos quando da criação deste projeto, a integração de patentes de tecnologias avançadas para resolver os problemas de gravidade artificial.

A relevância da pesquisa.

Os assentamentos espaciais são um tipo de estação espacial onde uma pessoa pode viver por um longo período de tempo ou até mesmo por toda a vida. Para criar tais assentamentos, você precisa pensar em todas as condições necessárias para uma atividade vital ideal - um sistema de suporte à vida, gravidade artificial, proteção contra influências espaciais, etc. E embora seja bastante difícil implementar todas as condições, vários escritores e engenheiros de ficção científica já criaram vários projetos que, talvez, criarão assentamentos espaciais incríveis no futuro.

Importância e novidade da pesquisa.

A gravidade artificial é uma área promissora de pesquisa, pois proporcionará permanência de longo prazo no espaço e possibilidade de voos espaciais de longa distância. A construção de assentamentos espaciais poderia fornecer fundos para futuras explorações; Se lançarmos um programa de turismo espacial, o que será um prazer muito caro, as empresas espaciais receberão um fluxo adicional de financiamento e a investigação poderá ser realizada em todas as direcções, sem serem limitadas pelas possibilidades.

Gravidade. Fenômenos gravitacionais. Gravidade.

A gravidade é um dos quatro tipos de interações fundamentais, ou em outras palavras - uma força atrativa direcionada ao centro de massa de qualquer objeto e ao centro de massa de um aglomerado de objetos; quanto maior a massa, maior a gravidade. À medida que você se afasta de um objeto, a força de atração em sua direção tende a zero, mas em condições ideais ela nunca desaparece. Ou seja, se imaginarmos um vácuo absoluto sem uma única partícula extra de qualquer origem, então neste espaço quaisquer objetos que tenham até uma massa infinitesimal, na ausência de quaisquer outras forças externas, serão atraídos uns pelos outros em qualquer distância infinitamente distante distância.

Em baixas velocidades, a gravidade é descrita pela mecânica newtoniana. E em velocidades comparáveis à velocidade da luz, os fenômenos gravitacionais são descritos pela SRT

A. Einstein.

No âmbito da mecânica newtoniana, a gravidade é descrita pela lei da gravitação universal, que afirma que dois corpos pontuais (ou esféricos) são atraídos um pelo outro com uma força diretamente proporcional ao produto das massas desses corpos, inversamente proporcional a o quadrado da distância entre eles e agindo ao longo da linha reta que conecta esses corpos.

Na aproximação de alta velocidade, a gravidade é explicada pela relatividade especial, que possui dois postulados:

O princípio da relatividade de Einstein, que afirma que os fenômenos naturais ocorrem igualmente em todos os referenciais inerciais.

O princípio da constância da velocidade da luz, que afirma que a velocidade da luz no vácuo é constante (contradiz a lei da adição de velocidades).

Para descrever a gravidade, foi desenvolvida uma extensão especial da teoria da relatividade, que permite a curvatura do espaço-tempo. No entanto, a dinâmica mesmo dentro da estrutura do STR pode incluir interação gravitacional, desde que o potencial do campo gravitacional seja muito menor. De referir ainda que o STR deixa de funcionar à escala de todo o Universo, sendo necessária a sua substituição pelo GRT.

Fenômenos gravitacionais.

O fenômeno gravitacional mais impressionante é a atração. Há também outro fenômeno associado à gravidade - a ausência de peso.

Graças às forças gravitacionais, caminhamos na Terra e nosso planeta existe, como todo o Universo. Mas o que acontece se deixarmos o planeta? Experimentaremos um dos fenômenos gravitacionais mais marcantes - a ausência de peso. A ausência de peso é um estado do corpo em que nenhuma força além das forças gravitacionais atua sobre ele, ou essas forças são compensadas.

Os astronautas que permanecem na ISS estão em estado de ausência de peso, o que afeta negativamente a sua saúde. Ao fazer a transição das condições de gravidade da Terra para condições de ausência de peso (principalmente, quando uma espaçonave entra em órbita), a maioria dos astronautas experimenta uma reação do organismo chamada síndrome de adaptação ao espaço. Quando uma pessoa fica muito tempo no espaço (mais de uma semana), a falta de gravidade começa a causar certas alterações negativas no corpo. A primeira e mais óbvia consequência da falta de peso é a rápida atrofia dos músculos: os músculos são realmente desligados da atividade humana, como resultado, todas as características físicas do corpo se deterioram. Além disso, a consequência de uma diminuição acentuada da atividade do tecido muscular é a redução do consumo de oxigênio pelo organismo e, devido ao excesso de hemoglobina resultante, a atividade da medula óssea, que a sintetiza, pode diminuir. Há também razões para acreditar que a mobilidade limitada perturba o metabolismo do fósforo nos ossos, o que leva a uma diminuição da sua força.

Para se livrar dos efeitos negativos da ausência de peso é necessário criar gravidade artificial no espaço.

Gravidade artificial e assentamentos espaciais. Primeiras pesquisas do século XX.

Tsiolkovsky propôs a teoria dos assentamentos etéricos, que eram um toro que gira lentamente em torno de seu eixo. Mas naquela época tais ideias eram uma utopia e todos os seus projetos permaneciam em esboços.

O primeiro projeto desenvolvido foi proposto pelo cientista austríaco Hermann Nordrung em 1928. Era também uma estação em forma de toro, incluindo módulos habitacionais, um gerador de energia e um módulo de observação astronômica.

O próximo projeto foi proposto por Wernher von Braun, um dos principais especialistas do programa espacial americano; era também uma estação em forma de toro onde as pessoas viveriam e trabalhariam em salas ligadas num grande corredor. O projeto de Werner foi uma das prioridades da NASA até o advento do projeto Skylab na década de 60.

Skylab, a primeira e única estação orbital nacional dos EUA, destinava-se à investigação tecnológica, astrofísica, médica e biológica, bem como à observação da Terra. Lançado em 14 de maio de 1973, hospedou três missões Apollo de maio de 1973 a fevereiro de 1974, saiu de órbita e entrou em colapso em 11 de julho de 1979.

Além disso, em 1965, a American Space Society sugeriu que a forma ideal para assentamentos espaciais seria um toro, uma vez que todos os módulos estão localizados juntos, a força da gravidade terá um valor máximo. O problema da gravidade artificial parecia em grande parte resolvido.

O próximo projeto foi apresentado por Gerard O'Neill, que previu a criação de colônias, para as quais se propõe a utilização de dois cilindros gigantes, encerrados em uma moldura e girando em direções diferentes. Esses cilindros giram em torno de seu próprio eixo a uma velocidade de cerca de 0,53 rotações por minuto, devido à qual a força da gravidade familiar aos humanos é criada na colônia.

Em 1975, Parker apresentou um projeto para criar uma colônia com 100 m de diâmetro e 1 km de comprimento, localizada a uma distância de cerca de 400.000 km da Terra e da Lua e projetada para 10.000 pessoas. A rotação em torno do eixo longitudinal a uma velocidade de 1 revolução por 21 segundos criará uma gravidade próxima à da Terra.

Em 1977, o pesquisador do Centro de Pesquisa Ames da NASA, Richard Johnson, e o professor Charles Holbrow, da Colgate University, publicaram o artigo Space Settlements, que analisou pesquisas promissoras sobre assentamentos em forma de toro.

Em 1994, sob a direção do Dr. Rodney Galloway, com a participação de cientistas e cientistas de laboratório do Phillips Laboratory e Sandia Laboratories, bem como de outros centros de pesquisa da Força Aérea dos Estados Unidos e do Centro de Pesquisa Espacial da Universidade do Arizona, um volumoso manual foi compilado para o projeto de assentamentos espaciais em forma de toro.

Pesquisa moderna.

Um dos projetos modernos na área de assentamentos espaciais é o Stanford Torus, que é descendente direto das ideias de Wernher von Braun.

O Stanford Torus foi proposto à NASA durante o verão de 1975 por estudantes da Universidade de Stanford para conceituar o projeto de futuras colônias espaciais. Gerard O'Neill mais tarde introduziu sua "Ilha Um" ou "Esfera Bernal" como uma alternativa ao toro. O "Stanford Torus", apenas numa versão mais detalhada, representando o conceito de estação espacial rotativa em forma de anel, foi apresentado por Wernher von Braun, bem como pelo engenheiro austríaco esloveno Hermann Potocnik.

É um toro com diâmetro de cerca de 1,8 quilômetros (para habitação de 10 mil pessoas, conforme descrito na obra de 1975) e gira em torno de seu eixo (rotações por minuto), criando uma gravidade artificial de 0,9 - 1 g no anel devido à força centrífuga.

A luz solar entra através de um sistema de espelhos. O anel é conectado ao hub por meio de “raios” - corredores para movimentação de pessoas e mercadorias de ida e volta ao eixo. O hub, eixo de rotação da estação, é mais adequado para a estação de acoplamento para recebimento de espaçonaves, já que a gravidade artificial aqui é insignificante: há um módulo estacionário acoplado ao eixo da estação.

O interior do toro é habitável, grande o suficiente para criar um ecossistema artificial, um ambiente natural, e no interior é como um longo e estreito vale glacial cujas extremidades eventualmente se curvam para cima para formar um círculo. A população vive aqui em condições semelhantes às de um subúrbio densamente povoado, e dentro do anel existem filiais para agricultura e uma parte residencial. (Anexo 1)

Assentamentos espaciais e gravidade artificial na cultura. Elísio

Mundos em anel, como aqueles retratados no filme de ação de ficção científica Elysium ou no videogame Halo, são talvez algumas das ideias mais interessantes para futuras estações espaciais. Em Elysium, a estação fica próxima da Terra e, se ignorarmos seu tamanho, tem um certo grau de realismo. No entanto, o maior problema aqui é a sua “abertura”, que é pura fantasia apenas na aparência.

“Talvez a questão mais controversa sobre a Estação Elysium seja a sua abertura ao ambiente espacial.”

“O filme mostra como a nave espacial simplesmente pousa em um gramado após chegar do espaço sideral. Não há portões de ancoragem ou algo parecido. Mas tal estação deve estar completamente isolada do ambiente externo. Caso contrário, a atmosfera aqui não durará muito. Talvez as áreas abertas da estação pudessem ser protegidas por algum tipo de campo invisível que permitiria a entrada da luz solar no interior e sustentaria a vida nas plantas e árvores ali plantadas. Mas por enquanto isso é apenas fantasia. Não existem tais tecnologias."

A própria ideia de uma estação em forma de anéis é maravilhosa, mas até agora irrealizável.

Guerra das Estrelas

Quase todo fã de filmes de ficção científica sabe o que é a Estrela da Morte. Esta é uma grande estação espacial cinza e redonda do épico filme Star Wars, que se parece muito com a Lua. Este é um destruidor de planetas intergaláctico, que é essencialmente um planeta artificial feito de aço e habitado por tropas de choque.

Podemos realmente construir um planeta artificial e vagar nele pelas extensões da galáxia? Em teoria - sim. Isto por si só exigirá uma quantidade incrível de recursos humanos e financeiros.

A questão da construção da Estrela da Morte foi levantada até pela Casa Branca americana, depois que a sociedade enviou uma petição correspondente para consideração. A resposta oficial das autoridades foi que seriam necessários 852 milhões de dólares apenas para o aço de construção.

Mas mesmo que a questão financeira não fosse uma prioridade, a humanidade não possui tecnologia para recriar a Estrela da Morte, pois é necessária uma enorme quantidade de energia para movê-la.

(Apêndice 2)

Problemas na implementação do projeto de assentamentos espaciais.

Os assentamentos espaciais são uma direção promissora na indústria espacial do futuro, mas como sempre há dificuldades que devem ser superadas para completar esta tarefa.

Custos de capital inicial;

Sistemas internos de suporte à vida;

Criação de gravidade artificial;

Proteção contra condições externas hostis:

da radiação;

fornecendo calor;

de objetos estranhos;

Resolvendo os problemas de gravidade artificial e assentamentos espaciais.

Custos de capital inicial – este problema pode ser resolvido em conjunto se as pessoas deixarem de lado as suas ambições pessoais e trabalharem para um bem maior. Afinal, o futuro da humanidade depende apenas de nós.

Sistemas internos de suporte à vida - já na ISS existem sistemas de reaproveitamento de água, mas isso não é suficiente; desde que haja espaço suficiente na estação orbital, você pode encontrar um local para uma estufa onde crescerão plantas que liberam o máximo de oxigênio ; há também a criação de laboratórios hidropônicos para cultivo de OGM que poderão fornecer alimentos para toda a população do posto.

Criar gravidade artificial não é uma tarefa tão difícil quanto fornecer a enorme quantidade de combustível necessária para girar a estação.

1. Existem várias maneiras de resolver o problema.
  1. 1. Quando se trata de comparar a eficiência de diferentes tipos de motores, os engenheiros costumam falar sobre impulso específico. O impulso específico é definido como a mudança no impulso por unidade de massa de combustível consumido. Assim, quanto mais eficiente for o motor, menos combustível será necessário para lançar o foguete ao espaço. O impulso, por sua vez, é o resultado da ação de uma força durante um determinado tempo. Os foguetes químicos, embora tenham empuxo muito elevado, operam por apenas alguns minutos e, portanto, possuem um impulso específico muito baixo. Os motores iônicos, capazes de operar por anos, podem ter impulso específico alto com empuxo muito baixo.

Use uma abordagem padrão e aplique motores a jato ao problema. Os cálculos mostram que o uso de qualquer motor a jato conhecido exigiria enormes quantidades de combustível para operar a estação por pelo menos um ano.

Impulso específico I (LPRE) = 4,6

Impulso específico I (motor de foguete de propelente sólido) = 2,65

Impulso específico I (EP) = 10

Impulso Específico I (Motor Plasma) = 290

Este é o consumo de combustível para 1 ano, portanto, não é aconselhável usar motores a jato.

Vamos considerar um caso elementar.

Tenhamos um carrossel imóvel. Então, se fixarmos um número n de eletroímãs unipolares ao longo da borda do carrossel para que a força de sua interação seja máxima, obteremos o seguinte: se ligarmos o eletroímã nº 1 para que ele atue no eletroímã nº 2 com um força x vezes maior que a segunda atua primeiro, então de acordo com a lei III de Newton, a força de ação do eletroímã nº 1 no nº 2 do lado do nº 2 será compensada pela força de reação do suporte do carrossel , o que tirará o carrossel do repouso. Agora desligue o nº 1, aumente a força do nº 2 para o nº 1 e ligue o nº 3 com uma força igual ao nº 2 do estágio anterior, e se continuarmos este procedimento, conseguiremos a rotação do carrossel. Ao aplicar este método à estação espacial, obteremos uma solução para o problema da gravidade artificial.

(Apêndice 3).

Proteção contra condições ambientais hostis

titular da patente Alexey Gennadievich Rebeko

A invenção refere-se a métodos e meios de proteção de tripulação e equipamentos contra radiação ionizante (partículas carregadas de alta energia) durante voos espaciais. De acordo com a invenção, um campo elétrico ou magnético estático protetor é criado ao redor da espaçonave, que está localizado no espaço entre duas superfícies fechadas e sem contato, aninhadas uma na outra. O espaço protegido da espaçonave é limitado pela superfície interna, e a superfície externa isola a espaçonave e o espaço protegido do plasma interplanetário. A forma das superfícies pode ser arbitrária. Ao usar um campo de proteção elétrico, cargas de mesma magnitude e sinais opostos são criadas nessas superfícies. Nesse capacitor, o campo elétrico está concentrado no espaço entre as superfícies das placas. No caso de um campo magnético, correntes de direção oposta passam pelas superfícies, e a proporção das intensidades das correntes é selecionada de modo a minimizar o valor do campo residual externo. A forma desejada das superfícies neste caso é toroidal, para garantir proteção contínua. Sob a influência da força de Lorentz, as partículas carregadas se moverão ao longo de trajetórias curvas desviadas ou órbitas fechadas entre superfícies. É possível aplicar simultaneamente campos elétricos e magnéticos entre superfícies. Neste caso, um material adequado pode ser colocado no espaço entre as superfícies para absorver partículas carregadas: por exemplo, hidrogénio líquido, água ou polietileno. O resultado técnico da invenção visa criar uma proteção confiável e contínua (geometricamente contínua) contra a radiação cósmica, simplificando o projeto de equipamentos de proteção e reduzindo os custos de energia para manutenção do campo de proteção.

Detentor da patenteOpen Joint Stock Company "Rocket and Space Corporation "Energia" em homenagem a S.P. Korolev"

Sistema de controle térmico de uma espaçonave e estação orbital, contendo circuitos fechados de resfriamento e aquecimento conectados através de pelo menos um trocador de calor intermediário líquido-líquido, sistemas de controle e medição, válvulas de distribuição e acessórios de enchimento de drenagem, enquanto o circuito de aquecimento contém um estimulador de circulação , trocadores de calor gás-líquido e bobina e placas térmicas, e no circuito de resfriamento, pelo menos um estimulador de circulação, um regulador de fluxo de líquido, uma saída do qual é conectada através da primeira válvula de retenção à entrada do misturador de fluxo de refrigerante, e a outra através da segunda válvula de retenção para o trocador de calor de radiação de entrada, cuja saída está conectada à segunda entrada do misturador de fluxo, a saída do misturador de fluxo é conectada por uma tubulação de conexão à cavidade receptora de calor do intermediário trocador de calor líquido-líquido, cuja saída está conectada ao estimulador de circulação, sensores de temperatura são instalados na tubulação de conexão, conectados eletricamente através de um sistema de controle ao líquido regulador de fluxo, caracterizado por duas unidades de bomba elétrica serem adicionalmente introduzidas no circuito de resfriamento, e a entrada da primeira unidade de bomba elétrica é conectada através de um filtro à saída do refrigerante da cavidade receptora de calor do trocador de calor líquido-líquido intermediário, e sua saída é conectada à segunda válvula de retenção e em paralelo, através um filtro para a entrada de uma segunda unidade de bomba elétrica, cuja saída está conectada à primeira válvula de retenção, cada unidade de bomba elétrica é equipada com um sensor de pressão diferencial e um sensor de temperatura adicional é instalado na tubulação que conecta a saída do misturador de fluxo com a cavidade receptora de calor do trocador de calor líquido-líquido, conectado eletricamente através do sistema de controle à primeira unidade de bomba elétrica.

Existem muitas maneiras de se proteger contra corpos estranhos.

Utilizar motores não padronizados, como acelerador eletromagnético com impulso específico variável;

Enrole um asteróide em uma vela solar de plástico reflexiva usando filme PET revestido de alumínio;

"Pinte" ou polvilhe um objeto com dióxido de titânio (branco) ou negro de fumo (preto) para que causar o efeito Yarkovsky e mudar sua trajetória;

O cientista planetário Eugene Shoemaker propôs em 1996 liberar uma nuvem de vapor no caminho de um objeto para desacelerá-lo suavemente. Nick Zabo desenhou um conceito semelhante em 1990, "frenagem aerodinâmica de um cometa": Um cometa ou estrutura de gelo tem como alvo um asteroide, após o que explosões nucleares vaporizam o gelo e formam uma atmosfera temporária no caminho do asteroide;

Anexe um lastro pesado ao asteróide para alterar sua trajetória mudando o centro de gravidade;

Use ablação a laser;

Use um emissor de ondas de choque;

Outro método “sem contato” foi proposto recentemente pelos cientistas C. Bombardelli e G. Pelez, da Universidade Técnica de Madrid. Oferece usar canhão de íons com baixa divergência, direcionado ao asteróide de uma nave próxima. A energia cinética transmitida através dos íons que atingem a superfície do asteróide, como no caso de um rebocador gravitacional, criará uma força fraca, mas constante, capaz de desviar o asteróide, e uma nave mais leve será usada.

Detonação de um dispositivo nuclear acima, sobre ou abaixo da superfície de um asteróide é uma opção potencial para repelir a ameaça. A altura ideal da explosão depende da composição e do tamanho do objeto. Em caso de ameaça de uma pilha de entulhos, para evitar a sua dispersão, propõe-se a realização de uma implosão de radiação, ou seja, uma explosão acima da superfície. Durante uma explosão, a energia liberada na forma de nêutrons e raios X suaves (que não penetram na matéria) é convertida em calor ao atingir a superfície do objeto. O calor transforma a substância do objeto em uma explosão, e ela sairá da trajetória, seguindo a terceira lei de Newton, a explosão irá em uma direção e o objeto na direção oposta.

Catapulta eletromagnéticaé um sistema automático localizado em um asteróide que libera no espaço a substância que o compõe. Assim, ele muda lentamente e perde massa. Uma catapulta eletromagnética deve operar como um sistema de impulso específico baixo: usando muito combustível, mas pouca energia.

A ideia é que se você usar material de asteroide como combustível, a quantidade de combustível não será tão importante quanto a quantidade de energia, que provavelmente será limitada.

Outro método possível é colocar uma catapulta eletromagnética na Lua, apontando-a para um objeto próximo da Terra, de forma a aproveitar a velocidade orbital do satélite natural e o seu fornecimento ilimitado de “balas de rocha”.

Conclusão.

Após a análise da informação apresentada, fica claro que a gravidade artificial é um fenómeno muito real que terá ampla aplicação na indústria espacial assim que ultrapassarmos todas as dificuldades associadas a este projeto.

Vejo assentamentos espaciais na forma proposta por von Braun: mundos em forma de toro com uso otimizado do espaço e usando tecnologias avançadas para garantir atividade vital a longo prazo, a saber:

Utilização de tecnologias avançadas para atender às necessidades da estação:

Hidroponia
- As plantas não precisam ser muito regadas. Muito menos água é usada do que quando se cultiva no solo de um jardim. Apesar disso, com a seleção correta de minerais e componentes, as plantas não ressecam nem apodrecem. Isso acontece obtendo oxigênio suficiente.
  
  A grande vantagem é que este método permite proteger as plantas de muitas doenças e pragas. As próprias plantas não absorvem substâncias nocivas do solo.
  
  Consequentemente, haverá produtividade máxima, que cobrirá completamente as necessidades dos habitantes da estação.

Regeneração de água

Condensação da umidade do ar.

Purificação de água usada.

Processamento de urina e resíduos sólidos.

Um conjunto de reatores nucleares será responsável pelo fornecimento de energia, que será blindado conforme patente nº. 2406661 adaptado para deslocar partículas radioativas para fora da estação.

A tarefa de criar assentamentos espaciais é difícil, mas factível. Espero que num futuro próximo, devido ao rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, todos os pré-requisitos necessários para a criação e desenvolvimento de assentamentos espaciais baseados na gravidade artificial sejam cumpridos. Minha contribuição para esta causa necessária será apreciada. O futuro da humanidade reside na exploração espacial e na transição para uma nova rodada da espiral do desenvolvimento humano, mais promissora e amiga do ambiente.

Formulários

Apêndice 1. Toro de Stanford

Apêndice 2. Estrela da Morte, Elysium.

Apêndice 3. Esquema de movimento rotacional.

Forças resultantes numa primeira aproximação (apenas interacção de ímanes). Como resultado, a estação realiza um movimento rotacional. É disso que precisamos.

Bibliografia

ALYAKRINSKY. O homem vive no espaço. Ausência de peso: mais ou menos?

Barrer, M. Motores de foguete.

Dobrovolski, M. Motores de foguete líquido. Noções básicas de design.

Dorofeev, A. Fundamentos da teoria dos motores de foguetes térmicos.

Matveev. Mecânica e teoria da relatividade: livro didático para estudantes universitários.

Myakishev. Física molecular e termodinâmica.

Myakishev. Física. Mecânica.

Myakishev. Física. Eletrodinâmica.

Russel, D. Hidroponia.

Sanko. Dicionário Astronômico.

Sivukhin. Curso de física geral.

Feyman. Feynman dá palestras sobre gravidade.

Tsiolkovsky. Processos sobre tecnologia de foguetes.

Shileiko. Em um oceano de energia.

Golubev I.R. e Novikov Yu.V. Meio ambiente e sua proteção

Zakhlebny A.N. Lendo livro sobre conservação da natureza

Zverev I. Conservação da natureza e educação ambiental de escolares.

Ivanov A.F. Experimento físico com conteúdo ambiental.

Kiselev S.V. Demonstração do efeito estufa.

Recursos da Internet:

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

http://www.roscosmos.ru

http://allpatents.ru