Zakaj se vesoljska plovila vrtijo? O možnosti spreminjanja gravitacijskega vpliva

Ne vem, od kod sem prišel, kam grem, niti kdo sem.

E. Schrödinger

Številna dela so opazila zanimiv učinek, ki je bil sestavljen iz spremembe teže predmetov v prisotnosti vrtečih se mas. Sprememba teže se je zgodila vzdolž osi vrtenja mase. V delih N. Kozyreva so opazili spremembo teže vrtljivega žiroskopa. Poleg tega je glede na smer vrtenja rotorja žiroskopa prišlo do zmanjšanja ali povečanja teže samega žiroskopa. V delu E. Podkletnova so opazili zmanjšanje teže predmeta, ki se nahaja nad superprevodnim vrtljivim diskom, ki je bil v magnetnem polju. V delu V. Roshchina in S. Godina je bila zmanjšana teža masivnega vrtljivega diska iz magnetnega materiala, ki je bil sam vir magnetnega polja.

V teh poskusih je mogoče identificirati en skupni dejavnik - prisotnost rotirajoče mase.

Vrtenje je lastno vsem predmetom našega vesolja, od mikrokozmosa do makrokozmosa. Elementarni delci imajo svoj mehanski moment - vrtenje, vsi planeti, zvezde, galaksije se vrtijo tudi okoli svoje osi. Z drugimi besedami, vrtenje katerega koli materialnega predmeta okoli svoje osi je njegova integralna lastnost. Postavlja se naravno vprašanje: kateri razlog povzroča takšno rotacijo?

Če je hipoteza o kronopolju in njegovem vplivu na prostor pravilna, potem lahko domnevamo, da do širjenja prostora pride zaradi njegovega vrtenja pod vplivom kronopolja. To pomeni, da kronopolje v našem tridimenzionalnem svetu širi prostor, od območja podprostora do območja nadprostora, vrti ga v skladu s strogo določeno odvisnostjo.

Kot smo že omenili, se v prisotnosti gravitacijske mase energija kronopolja zmanjša, prostor se širi počasneje, kar vodi do pojava gravitacije. Ko se odmikate od gravitacijske mase, se energija kronopolja povečuje, hitrost širjenja prostora se povečuje, gravitacijski vpliv pa se zmanjšuje. Če se na katerem koli območju blizu gravitacijske mase stopnja širjenja prostora nekako poveča ali zmanjša, bo to povzročilo spremembo teže predmetov, ki se nahajajo na tem območju.

Verjetno so poskusi z vrtečimi se masami povzročili takšno spremembo v hitrosti širjenja prostora. Prostor nekako sodeluje z vrtečo se maso. Z dovolj visoko hitrostjo vrtenja masivnega predmeta lahko povečate ali zmanjšate hitrost širjenja prostora in s tem spremenite težo predmetov, ki se nahajajo vzdolž osi vrtenja.

Avtor je izrečeno domnevo poskušal eksperimentalno preveriti. Za vrtečo se maso smo vzeli letalski žiroskop. Eksperimentalna zasnova je ustrezala poskusu E. Podkletnova. Uteži materialov različnih gostot smo uravnotežili na analitskih tehtnicah z merilno natančnostjo do 0,05 mg. Teža tovora je bila 10 gramov. Pod tehtnico je bil žiroskop, ki se je vrtel z dokaj visoko hitrostjo. Frekvenca napajalnega toka žiroskopa je bila 400 Hz. Uporabljeni so bili žiroskopi različnih mas z različnimi vztrajnostnimi momenti. Največja teža rotorja žiroskopa je dosegla 1200 g.

Dolgotrajni poskusi od druge polovice marca do avgusta 2002 niso dali pozitivnih rezultatov. Včasih so opazili manjša odstopanja teže znotraj ene divizije. Lahko bi jih pripisali napakam, ki nastanejo zaradi tresljajev ali drugih zunanjih vplivov. Vendar je bila narava teh odstopanj nedvoumna. Pri vrtenju žiroskopa v nasprotni smeri urinega kazalca so opazili zmanjšanje teže, pri vrtenju v smeri urinega kazalca pa povečanje.

Med poskusom sta se položaj žiroskopa in smer njegove osi spreminjala pod različnimi koti glede na obzorje. A tudi to ni dalo rezultatov.

N. Kozyrev je v svojem delu opozoril, da je mogoče zaznati spremembe v teži žiroskopa pozno jeseni in pozimi, in tudi v tem primeru so se odčitki spreminjali čez dan. Očitno je to posledica položaja Zemlje glede na Sonce. N. Kozyrev je svoje poskuse izvajal na observatoriju Pulkovo, ki se nahaja približno 60° severne zemljepisne širine. Pozimi je lega Zemlje glede na Sonce takšna, da je smer gravitacije na tej zemljepisni širini podnevi skoraj pravokotna na ravnino ekliptike (7°). Tisti. os vrtenja žiroskopa je bila praktično vzporedna z osjo ravnine ekliptike. Poleti je bilo treba za rezultate poskusa poskusiti ponoči. Morda isti razlog ni dovolil, da bi poskus E. Podkletnova ponovili v drugih laboratorijih.

Na zemljepisni širini Žitomira (približno 50° severne zemljepisne širine), kjer je avtor izvajal poskuse, je poleti kot med smerjo gravitacije in navpičnico na ravnino ekliptike skoraj 63°. Morda so bila zato opažena le manjša odstopanja. Možno pa je tudi, da je bil vpliv tudi na izravnalne obremenitve. V tem primeru se je razlika v teži pokazala zaradi različne razdalje od tehtanega in uravnoteženega bremena do žiroskopa.

Lahko si predstavljamo naslednji mehanizem za spremembo teže. Rotacija gravitacijskih mas in drugih objektov in sistemov v vesolju poteka pod vplivom kronopolja. Toda vrtenje se dogaja okoli ene same osi, katere položaj v prostoru je odvisen od nekaterih dejavnikov, ki nam še niso znani. V skladu s tem v prisotnosti takšnih vrtljivih predmetov širjenje prostora pod vplivom kronopolja pridobi usmerjen značaj. To pomeni, da se bo v smeri osi vrtenja sistema širitev prostora zgodila hitreje kot v kateri koli drugi smeri.

Vesolje si lahko predstavljamo kot kvantni plin, ki zapolnjuje vse, tudi znotraj atomskega jedra. Med prostorom in materialnimi objekti, v katerih se nahaja, obstaja interakcija, ki se lahko okrepi pod vplivom zunanjih dejavnikov, na primer v prisotnosti magnetnega polja. Če se vrteča masa nahaja v ravnini vrtenja gravitacijskega sistema in se vrti v isto smer z dovolj veliko hitrostjo, potem se vzdolž vrtilne osi prostor hitreje širi zaradi interakcije prostora in vrtljive mase. Ko se smeri gravitacije in širjenja prostora ujemata, se teža predmetov zmanjša. Z nasprotno rotacijo se bo širitev prostora upočasnila, kar bo povzročilo povečanje teže.

V primerih, ko smeri gravitacije in širjenja prostora ne sovpadata, se nastala sila nekoliko spremeni in jo je težko registrirati.

Rotirajoča masa bo spremenila moč gravitacijskega polja na določenem mestu. V formuli za jakost gravitacijskega polja g = (G· M) / R 2 gravitacijska konstanta G in maso Zemlje M ne more spremeniti. Posledično se vrednost spremeni R– razdalja od središča Zemlje do predmeta, ki se tehta. Zaradi dodatnega širjenja prostora se ta vrednost poveča za Δ R. To pomeni, da se zdi, da se tovor dvigne nad zemeljsko površino za to količino, kar povzroči spremembo moči gravitacijskega polja g" = (G· M) / (R + Δ R) 2 .

V primeru upočasnitve širjenja prostora se vrednost Δ R bodo odšteti od R kar bo vodilo do povečanja telesne teže.

Poskusi s spremembami teže v prisotnosti vrteče se mase ne omogočajo doseganja visoke merilne natančnosti. Morda hitrost vrtenja žiroskopa ni dovolj, da bi povzročila opazno spremembo teže, saj dodatna širitev prostora ni zelo pomembna. Če podobne poskuse izvajamo s kvantnimi urami, lahko dosežemo večjo natančnost meritev s primerjavo odčitkov dveh ur. Na območju, kjer se prostor hitreje širi, se napetost kronopolja poveča, ura se bo premikala hitreje in obratno.

Viri informacij:

1. Kozyrev N.A. O možnostih eksperimentalnega raziskovanja lastnosti časa. // Čas v znanosti in filozofiji. Praga, 1971. Str. 111...132.
2. Roshchin V.V., Godin S.M. Eksperimentalna študija nelinearnih učinkov v dinamičnem magnetnem sistemu. , 2001.
3. Yumashev V.E.

Gennady Brazhnik, 23. april 2011
Ko gledaš svet, odpri oči ... (starogrški ep)
Kako ustvariti umetno gravitacijo?
Petdeseta obletnica raziskovanja vesolja, ki jo praznujemo letos, je pokazala ogromen potencial človeške inteligence pri razumevanju okoliškega vesolja. Mednarodna vesoljska postaja (ISS) je orbitalna postaja s posadko - skupni mednarodni projekt, v katerem sodeluje 23 držav,
prepričljivo dokazuje interes nacionalnih programov za razvoj tako bližnjega kot daljnega vesolja. To velja tako za znanstveno, tehnično kot komercialno stran obravnavanega vprašanja. Hkrati je glavno vprašanje, ki stoji na poti množičnega raziskovanja vesolja, problem breztežnosti oziroma odsotnosti gravitacije na obstoječih vesoljskih objektih. “Gravitacija (univerzalna gravitacija, gravitacija) je univerzalna temeljna interakcija med vsemi materialnimi telesi. V približku nizkih hitrosti in šibke gravitacijske interakcije jo opisuje Newtonova teorija gravitacije, v splošnem primeru pa Einsteinova splošna teorija. relativnost” - tako je ta pojav opredelila sodobna znanost. Narava gravitacije trenutno ni jasna. Teoretični razvoj v okviru različnih gravitacijskih teorij ne najde svoje eksperimentalne potrditve, kar kaže na prezgodnjo odobritev znanstvene paradigme o naravi gravitacijske interakcije kot ene od štirih temeljnih interakcij. V skladu z Newtonovo teorijo gravitacije je gravitacijska sila Zemljinega privlaka določena z izrazom F=m x g, kjer je m masa telesa, g pa gravitacijski pospešek. »Gravitacijski pospešek g je pospešek, ki ga telesu v vakuumu posreduje gravitacijska sila, to je geometrijska vsota gravitacijskega privlaka planeta (ali drugega astronomskega telesa) in vztrajnostnih sil, ki jih povzroča njegovo vrtenje. V skladu z drugim Newtonovim zakonom je gravitacijski pospešek enak sili gravitacije, za gravitacijski pospešek Zemlje se običajno šteje, da je 9,8 ali 10 m/s standardna (»normalna«) vrednost, sprejeta pri gradnji sistemov enot, je g = 9,80665 m/s╡, v tehničnih izračunih pa se običajno vzame g = 9,81 m/s╡. Vrednost g je bila definirana kot "povprečni" v nekem smislu gravitacijski pospešek na Zemlji, približno enak gravitacijskemu pospešku na zemljepisni širini 45,5° na morski gladini. Dejanski gravitacijski pospešek na površini Zemlje odvisno od zemljepisne širine, časa dneva in drugih dejavnikov Spreminja se od 9,780 m/s╡ na ekvatorju do 9,832 m/s╡ na polih." Ta znanstvena negotovost odpira tudi številna vprašanja v zvezi z gravitacijsko konstanto v splošni teoriji relativnosti. Ali je tako konstanten, če imamo v pogojih gravitacije tolikšen razpršitev parametrov. Glavni argumenti skoraj vseh gravitacijskih teorij so: »Pospešek gravitacije je sestavljen iz dveh komponent: gravitacijskega pospeška in centripetalnega pospeška zaradi dejstva, da je masa planeta porazdeljena po prostornini, ki ima drugačno geometrijsko obliko od idealne krogle (geoid); Na prvi pogled so to precej prepričljivi argumenti. Ob natančnejšem pregledu postane očitno, da ti argumenti ne pojasnijo fizične narave pojava. V zemeljskem referenčnem sistemu, povezanem s centripetalnim pospeškom na vsaki geografski točki, se nahajajo vse komponente merjenja gravitacijskega pospeška. Zato sta predmet merjenja in oprema, ki se meri, podvržena enakemu vplivu, vključno s porazdeljeno maso Zemlje in gravitacijskimi anomalijami. Zato bi moral biti rezultat meritve konstanten, vendar ni tako. Poleg tega negotovost situacije povzročajo teoretično izračunane vrednosti pospeška prostega pada na višini letenja ISS - g=8,8 m/s(2). Dejanska vrednost lokalne gravitacije na ISS je določena v območju 10(−3)...10(−1) g, kar določa breztežnost. Neprepričljive so tudi izjave, da se ISS premika z ubežno hitrostjo in je tako rekoč v stanju prostega pada. Kaj pa potem geostacionarni sateliti? Pri tej izračunani vrednosti g bi že zdavnaj padli na Zemljo. Poleg tega lahko maso katerega koli telesa opredelimo kot kvantitativno in kvalitativno značilnost lastnega električnega naboja. Vsi ti premisleki vodijo do zaključka, da narava zemeljske gravitacije ni odvisna od razmerja mas medsebojno delujočih predmetov, temveč jo določajo Coulombove sile električne interakcije zemeljskega gravitacijskega polja. Če letimo v vodoravnem letu na letalu, na višini desetih km, potem so gravitacijski zakoni popolnoma izpolnjeni, pri istem letu na ISS na višini 350 km pa gravitacije praktično ni. To pomeni, da znotraj teh višin obstaja mehanizem, ki omogoča določitev gravitacije kot sile interakcije materialnih teles. In vrednost te sile določa Newtonov zakon. Za osebo, ki tehta 100 kg, bi morala biti sila gravitacijske privlačnosti na tleh, brez atmosferskega tlaka, F = 100 x 9,8 = 980 N. Po obstoječih podatkih je zemeljska atmosfera električno nehomogena struktura, katere plastenje določa ionosfera. »Ionosfera (ali termosfera) je del zgornje plasti Zemlje, ki je močno ioniziran zaradi obsevanja s kozmičnimi žarki, ki prihajajo predvsem s Sonca. Ionosfera je sestavljena iz mešanice nevtralnih atomov in molekul (predvsem dušika N2 in. kisika O2) in kvazinevtralne plazme (število negativno nabitih delcev je le približno enako številu pozitivno nabitih) postane pomembna že na nadmorski višini 60 kilometrov in enakomerno narašča z oddaljenostjo od Zemlje gostota nabitih delcev N, plasti D, E in F se razlikujejo v sloju D. V območju D (60-90 km) je koncentracija nabitih delcev Nmax ~ 10(2)-10(3) cm. −3 - to je območje šibke ionizacije, ki ga prispevajo k ionizaciji sončnih žarkov žarki, pa tudi energijski delci magnetosfere (prineseni v to plast med magnetnimi nevihtami). Za plast D je značilno tudi močno zmanjšanje stopnje ionizacije ponoči. Plast E Za regijo E (90-120 km) so značilne gostote plazme do Nmax~ 10(5) cm−3. V tej plasti opazimo povečanje koncentracije elektronov podnevi, saj je glavni vir ionizacije sončno kratkovalovno sevanje, poleg tega pa rekombinacija ionov v tej plasti poteka zelo hitro in ponoči lahko gostota ionov pade na; 10(3) cm−3. Temu procesu nasprotujeta difuzija nabojev iz območja F, ki se nahaja zgoraj, kjer je koncentracija ionov razmeroma visoka, in nočni viri ionizacije (geokoronsko sevanje Sonca, meteorji, kozmični žarki itd.). Občasno se na nadmorskih višinah 100-110 km pojavi sloj ES, zelo tanek (0,5-1 km), vendar gost. Značilnost te podplasti je visoka koncentracija elektronov (ne~10(5) cm−3), ki pomembno vplivajo na širjenje srednjih in celo kratkih radijskih valov, ki se odbijajo od tega področja ionosfere. Plast E ima zaradi razmeroma visoke koncentracije prostih nosilcev toka pomembno vlogo pri širjenju srednjih in kratkih valov. Plast F Regija F se zdaj imenuje celotna ionosfera nad 130-140 km. Največja tvorba ionov je dosežena na nadmorski višini 150-200 km. Podnevi je opaziti tudi nastanek "stopnice" v porazdelitvi koncentracije elektronov, ki jo povzroča močno sončno ultravijolično sevanje. Regija tega koraka se imenuje regija F1 (150-200 km). Bistveno vpliva na širjenje kratkih radijskih valov. Zgornji del sloja F do 400 km se imenuje sloj F2. Tu gostota nabitih delcev doseže svoj maksimum - N ~ 10(5)-10(6) cm−3. Na visokih nadmorskih višinah prevladujejo lažji kisikovi ioni (na nadmorski višini 400-1000 km), še višje pa vodikovi ioni (protoni) in v majhnih količinah helijevi ioni." Dve glavni sodobni teoriji o atmosferski elektriki sta nastali sredi 20. -dvajsetega stoletja angleškega znanstvenika Ch.Wilsona in sovjetskega znanstvenika Ya.I.Frenkla, po Wilsonovi teoriji imata Zemlja in ionosfera vlogo kondenzatorja, ki nastane med ploščama vodi do pojava električnega polja v atmosferi. Po Frenklovi teoriji je električno polje atmosfere v celoti razloženo z električnimi pojavi, ki se dogajajo v troposferi – s polarizacijo oblakov in njihovo interakcijo z Zemljo ter ionosfero. ne igra pomembne vloge v poteku atmosferskih električnih procesov Posploševanje teh teoretičnih konceptov električne interakcije v atmosferi pomeni obravnavo vprašanja Zemljine gravitacije z vidika elektrostatike. je mogoče določiti vrednosti gravitacijske električne interakcije materialnih teles v pogojih gravitacije. Če želite to narediti, upoštevajte naslednji model. Vsako materialno energijsko telo, ki je v električnem polju, bo izvedlo določeno Coulombovo interakcijo. Glede na notranjo organizacijo električnega naboja ga bo bodisi privlačil eden od električnih polov bodisi bo znotraj tega polja v stanju ravnovesja. Stopnjo električnega naboja vsakega telesa določa lastna koncentracija prostih elektronov (pri človeku koncentracija rdečih krvničk). Nato lahko model gravitacijske interakcije zemeljske privlačnosti predstavimo v obliki sferičnega kondenzatorja, sestavljenega iz dveh koncentričnih votlih krogel, katerih polmeri so določeni s polmerom Zemlje in višino ionosferske plasti F2. V tem električnem polju je oseba ali drugo materialno telo. Električni naboj zemeljskega površja je negativen, ionosfera je pozitivna glede na Zemljo. Električni naboj osebe glede na površino Zemlje je pozitiven, zato bo Coulombova sila interakcije na površini vedno pritegnila osebo na Zemljo. Prisotnost ionosferskih plasti pomeni, da je skupna električna kapacitivnost takega kondenzatorja določena s skupno kapacitivnostjo vsake plasti, ko je povezana zaporedno: 1/Tot = 1/C(E)+1/C(F)+1/C (F2). Ker se izvaja približen inženirski izračun, bomo upoštevali glavne energetske ionosferske plasti, za katere bomo vzeli naslednje začetne podatke: plast E - višina 100 km, plast F - višina 200 km, plast F2 - višina 400 km. km. Zaradi poenostavitve ne bomo upoštevali plasti D in občasne plasti Es, ki nastane v ionosferi med povečano ali zmanjšano sončno aktivnostjo. Na sl. Slika 1 prikazuje diagram porazdelitve ionosferskih plasti zemeljske atmosfere in diagram električnega vezja obravnavanega procesa.
Električni tokokrog na sliki 1.a prikazuje zaporedno vezavo treh kondenzatorjev, na katere se napaja konstantna napetost Etotal. V skladu z zakoni elektrostatike je porazdelitev električnih nabojev na ploščah vsakega kondenzatorja C1, C2 in C3 prikazana pogojno +/-. Na podlagi te porazdelitve električnih nabojev se v omrežju pojavijo lokalne poljske jakosti, katerih smeri so nasprotne celotni uporabljeni napetosti. V teh odsekih omrežja bo gibanje električnih nabojev v nasprotni smeri glede na skupno. Na sliki 1.b je prikazan diagram ionosferskih plasti zemeljske atmosfere, ki ga v celoti opiše električni tokokrog zaporedne vezave kondenzatorjev. Coulombove interakcijske sile med ionosferskimi plastmi so označene kot Fg. Glede na stopnjo koncentracije električnih nabojev je zgornja plast ionosfere F2 električno pozitivna glede na zemeljsko površino. Ker delci sončnega vetra z različnimi kinetičnimi energijami prodrejo v celotno globino atmosfere, bo skupna sila Coulombove interakcije vsake plasti določena z vektorsko vsoto skupne gravitacijske sile Fg total in gravitacijske sile a ločena ionosferska plast. Formula za izračun kapacitivnosti sferičnega kondenzatorja je: C = 4x(pi)x e(a)x r1xr2/(r2-r1), kjer je C kapacitivnost sferičnega kondenzatorja; r1 je polmer notranje sfere, ki je enak vsoti polmera Zemlje 6371,0 km in višine spodnje ionosferske plasti; r2 je polmer zunanje sfere, ki je enak vsoti polmera Zemlje in višine zgornje plasti ionosfere; e(a)=e(0)x e - absolutna dielektrična konstanta, kjer je e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Potem bodo zaokrožene izračunane vrednosti za kapacitivnost vsake ionosferske plasti imele naslednje vrednosti: C(E)=47 µF, C(F)=46 µF, C(F2)=25 µF. Skupna skupna zmogljivost ionosfere, ob upoštevanju glavnih plasti, bo približno 12 μF. Razdalja med sloji ionosfere je veliko manjša od polmera Zemlje, zato se lahko izračun Coulombove sile, ki deluje na naboj, izvede s formulo ploskega kondenzatorja: Fg= e(a) x A x U (2) /(2xd(2)), kjer je A plošča plošč (pi x (Rз+ h)(2)); U - napetost; d - razdalja med sloji; e(a)=e(0)x e - absolutna dielektrična konstanta, kjer je e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Potem bodo imele izračunane vrednosti Coulombovih interakcijskih sil vsake ionosferske plasti naslednje vrednosti: Fg (E)= 58x10(-9)x U(2); Fg(F)= 59x10(-9)x U(2); Fg(F1)= 15x10(-9)x U(2); Fgtot = 3,98x10(-9)x U(2). Določimo vrednost atmosferske obremenitve za telo, ki tehta 100 kg. Formula za izračun bo imela naslednjo obliko: F=m x g= Fg(E) + Fgtot. Če nadomestimo znane vrednosti v to formulo, dobimo vrednost U = 126 KV. Posledično bodo sile Coulombove interakcije ionosferskih plasti določene z naslednjimi vrednostmi: Fg(E)= 920n; Fg(F) = 936n; Fg(F1)= 238n; Fgtotal= 63n. Po preračunu pospeška prostega pada vsake ionosferske plasti ob upoštevanju Newtonove interakcije dobimo naslednje vrednosti: g(E)= +9,83 m/s(2); g(F)= -8,73 m/s(2); g(F1)= - 1,75 m/s(2). Treba je opozoriti, da te izračunane vrednosti ne upoštevajo intrinzičnih parametrov atmosfere, in sicer tlaka in odpornosti okolja, ki jih povzroča koncentracija molekul kisika in dušika v vsaki plasti ionosfere. Kot rezultat približnega inženirskega izračuna je bila pridobljena vrednost g(F1) = -1,75 m/s(2), kar se dobro ujema z dejansko vrednostjo lokalne gravitacije na ISS - 10(−3)...10 (–1) g. Razlike v rezultatih so posledica dejstva, da torzijske tehtnice, ki se uporabljajo za merjenje gravitacijskega pospeška, niso umerjene na negativne vrednosti - česar sodobna znanost ni pričakovala. Za ustvarjanje umetne gravitacije morata biti izpolnjena dva pogoja. Ustvarite električno izoliran sistem v skladu z zahtevo Gaussovega izreka, in sicer zagotovite kroženje vektorja električne poljske jakosti v zaprti krogli in znotraj te krogle zagotovite električno poljsko jakost, potrebno za ustvarjanje Coulombove interakcijske sile 1000 N. Jakost polja lahko izračunamo po formuli: F= e(a) x A x E(2) /2, kjer je A površina plošče; E - električna poljska jakost; e(a)=e(0)x e - absolutna dielektrična konstanta, kjer je e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Če podatke nadomestimo v formulo, za 10 kvadratnih metrov dobimo vrednost jakost električnega polja, enaka E = 4,75 x 10(6) V/m. Če je višina prostora tri metre, je za zagotovitev izračunane napetosti potrebno na talno-stropno napetost uporabiti konstantno napetost z vrednostjo U = E x d = 14,25 MV. Pri toku 1 A je treba zagotoviti upornost plošč takega kondenzatorja 14,25 MOhm. S spreminjanjem napetosti lahko dobite različne gravitacijske parametre. Vrstni red velikosti izračunov kaže, da je razvoj sistemov umetne gravitacije realna možnost. Stari Grki so imeli prav: »Ko gledaš svet, odpri oči ...«. Samo takšen odgovor je mogoče dati glede narave zemeljske gravitacije. Človeštvo že 200 let aktivno proučuje zakone elektrostatike, vključno s Coulombovim zakonom in Gaussovim izrekom. Formula za sferični kondenzator je že dolgo praktično obvladana. Vse, kar ostane, je, da odprete oči na svet okoli sebe in začnete z njim razlagati na videz nemogoče. Ko pa bomo vsi razumeli, da je umetna gravitacija realnost, bodo vprašanja komercialne uporabe vesoljskih poletov postala aktualna in pregledna za razumevanje.
Moskva, april 2011 Brazhnik G.N.

Tudi če vas vesolje ne zanima posebej, ste ga verjetno videli v filmih, brali o njem v knjigah ali igrali igre, kjer je vesolje pomembna tema. Hkrati je v večini del ena točka, ki je praviloma samoumevna - gravitacija na vesoljski ladji. Toda ali je tako preprosto in očitno, kot se zdi na prvi pogled?

Najprej malo strojne opreme. Če se ne poglobite v fiziko izven šolskega tečaja (in to bo za nas danes povsem dovolj), potem je gravitacija temeljna interakcija teles, zahvaljujoč kateri se vsa privlačijo. Masivnejši privlačijo močnejše, manj masivni šibkejše.

Material

V našem primeru je pomembno naslednje. Zemlja je masiven objekt, zato Zemlja privlači ljudi, živali, zgradbe, drevesa, trave in računalnik, iz katerega to berete. Tega smo navajeni in pravzaprav nikoli ne razmišljamo o takšnih na videz malenkostih. Glavna posledica Zemljine gravitacije za nas je gravitacijski pospešek, znan tudi kot g, in enako 9,8 m/s². Tisti. vsako telo brez podpore se bo enako pospešilo proti središču Zemlje in vsako sekundo pridobilo hitrost 9,8 m/s.

Zahvaljujoč temu učinku lahko stojimo naravnost na nogah, imamo pojma "gor" in "dol", spustimo stvari na tla itd. Pravzaprav bi se mnoge vrste človeških dejavnosti močno spremenile, če bi odpravili Zemljino gravitacijo.

To najbolj vedo astronavti, ki na ISS preživijo precejšen del svojega življenja. Ponovno se morajo naučiti, kako narediti veliko stvari, od tega, kako pijejo, do tega, kako opravljajo različne fiziološke potrebe. Tukaj je nekaj primerov.

Hkrati pa v številnih filmih, televizijskih serijah, igrah in drugih umetniških delih znanstvene fantastike gravitacija na vesoljskih ladjah »preprosto obstaja«. Jemlje se kot samoumevno in se pogosto niti ne potrudi pojasniti. In če že razložijo, je nekako neprepričljivo. Nekaj ​​podobnega "generatorjem gravitacije", katerih princip delovanja je malo bolj mističen kot popolnoma, tako da se ta pristop pravzaprav malo razlikuje od "gravitacije na ladji" samo tam" Zdi se mi, da je nerazlagati sploh nekako bolj pošteno.

Teoretični modeli umetne gravitacije

A vse to ne pomeni, da nihče sploh ne poskuša razložiti umetne gravitacije. Če dobro pomislite, lahko to dosežete na več načinov.

Veliko mase

Prva in najbolj "pravilna" možnost je narediti ladjo zelo masivno. Ta metoda se lahko šteje za "pravilno", ker bo gravitacijska interakcija zagotovila potreben učinek.

Hkrati pa mislim, da je neresničnost te metode očitna. Za takšno ladjo boste potrebovali veliko materiala. In glede porazdelitve gravitacijskega polja (in potrebujemo, da bo enotna), se bo treba nekaj odločiti.

Stalno pospeševanje

Ker moramo doseči stalen gravitacijski pospešek 9,8 m/s², zakaj ne bi naredili vesoljskega plovila v obliki platforme, ki bo s tem pospeševala pravokotno na svojo ravnino g? Na ta način bo nedvomno dosežen želeni učinek.

Vendar obstaja nekaj očitnih težav. Najprej morate od nekod dobiti gorivo, da zagotovite stalen pospešek. In tudi če se nekdo nenadoma domisli motorja, ki ne zahteva emisije snovi, nihče ni preklical zakona o ohranjanju energije.

Drugi problem je sama narava stalnega pospeševanja. Prvič, glede na naše trenutno razumevanje fizikalnih zakonov je nemogoče večno pospeševati. Teoriji relativnosti močno nasprotujejo. Drugič, tudi če ladja občasno spremeni smer, bo za zagotavljanje umetne gravitacije nenehno morala nekam leteti. Tisti. O lebdenju v bližini planetov ne more biti govora. Ladja se bo morala obnašati kot rovka, ki bo umrla, če se bo ustavila. Torej ta možnost nam ne ustreza.

Vrtiljak vrtiljak

In tukaj se začne zabava. Prepričan sem, da si lahko vsak od bralcev predstavlja, kako deluje vrtiljak in kakšne učinke lahko doživi človek v njem. Vse, kar je na njem, skoči ven sorazmerno s hitrostjo vrtenja. Z vidika vrtiljaka se izkaže, da na vse deluje sila, usmerjena vzdolž polmera. Precej "gravitacijska" stvar.

Torej potrebujemo ladja v obliki soda, ki se bo vrtela okoli svoje vzdolžne osi. Takšne možnosti so precej pogoste v znanstveni fantastiki, zato svet znanstvene fantastike ni tako brezupen v smislu razlage umetne gravitacije.

Torej, še malo fizike. Pri vrtenju okoli osi nastane centrifugalna sila, usmerjena vzdolž polmera. S preprostimi izračuni (deljenje sile z maso) dobimo želeni pospešek. Vse to se izračuna po preprosti formuli:

a=ω²R,

kje a— pospeševanje, R- polmer vrtenja, a, ω - kotna hitrost, merjena v radianih na sekundo. Radian je približno 57,3 stopinje.

Kaj potrebujemo za normalno življenje na naši namišljeni vesoljski križarki? Potrebujemo takšno kombinacijo ladijskega radija in kotne hitrosti, da je njihov produkt skupaj 9,8 m/s².

Nekaj ​​podobnega smo lahko videli v mnogih delih: "2001: Vesoljska odiseja" Stanley Kubrick, serija "Babilon 5", Nolanova « » , roman "Ring World" Larry Niven, Vesolje in drugi. Pri vseh je gravitacijski pospešek približno enak g, tako da se vse izkaže za precej logično. Vendar imajo tudi ti modeli težave.

Težave v "vrtiljaku"

Najbolj očiten problem je morda najlažje razložiti v "Vesoljska odiseja". Polmer ladje je približno 8 metrov. Z enostavnimi izračuni ugotovimo, da je za doseganje pospeška, ki je enak g, potrebna kotna hitrost približno 1,1 rad/s, kar je enako približno 10,5 vrtljajev na minuto.

S temi parametri se izkaže, da Coriolisov učinek. Ne da bi se spuščali v tehnične podrobnosti, težava je v tem, da bodo na različnih "višinah" od tal na premikajoča se telesa delovale različne sile. In to je odvisno od kotne hitrosti. V naši virtualni zasnovi si torej ne moremo privoščiti prehitrega vrtenja ladje, saj je to polno težav, od nenadnih, neintuitivnih padcev do težav z vestibularnim sistemom. In ob upoštevanju zgoraj omenjene formule za pospešek si majhnega radija ladje ne moremo privoščiti. Zato model vesoljske odiseje ni več potreben. Približno enak problem z ladjami iz "Medzvezdje", čeprav s številkami ni vse tako očitno.

Drugi problem je tako rekoč na drugi strani spektra. V romanu Larry Niven "Ring World" ladja je velikanski obroč s polmerom, ki je približno enak polmeru zemeljske orbite (1 AU ≈ 149 milijonov km). Tako se izkaže, da se vrti s povsem zadovoljivo hitrostjo, tako da je Coriolisov učinek človeku neviden. Zdi se, da se vse ujema, vendar obstaja ena stvar Ampak. Če želite ustvariti takšno strukturo, boste potrebovali neverjetno močan material, ki bo moral prenesti ogromne obremenitve, saj naj bi en obrat trajal približno 9 dni. Človeštvo ne ve, kako zagotoviti zadostno trdnost takšne strukture. Da ne omenjam dejstva, da je treba nekje vzeti toliko snovi in ​​zgraditi celotno stvar.

V primeru Halo oz "Babilon 5" zdi se, da ni vseh prejšnjih težav. In hitrost vrtenja je zadostna, da Coriolisov učinek nima negativnega vpliva in je načeloma možno zgraditi takšno ladjo (vsaj teoretično). Toda ti svetovi imajo tudi svoje pomanjkljivosti. Njegovo ime je kotni moment.

Z vrtenjem ladje okoli svoje osi jo spremenimo v velikanski žiroskop. In znano je, da je precej težko odvrniti žiroskop od njegove osi. Vse prav zaradi vrtilne količine, katere količina mora biti v sistemu ohranjena. To pomeni, da bo letenje nekam v določeno smer težko. Toda tudi to težavo je mogoče rešiti.

Kako bi moralo biti

Ta rešitev se imenuje "O'Neillov valj". Njegova zasnova je precej preprosta. Vzamemo dve enaki valjasti ladji, povezani vzdolž osi, od katerih se vsaka vrti v svojo smer. Posledično imamo skupni kotni moment nič, kar pomeni, da ne bi smelo biti težav z usmerjanjem ladje v želeno smer. Z radijem ladje približno 500 m (kot v Babilonu 5) ali več bi moralo vse delovati, kot mora.

Skupaj

Torej, kakšne sklepe lahko potegnemo o tem, kako naj se umetna gravitacija izvaja v vesoljskih plovilih? Od vseh izvedb, ki so predlagane v različnih vrstah del, je najbolj realna rotacijska struktura, v kateri je sila, usmerjena "navzdol", zagotovljena s centripetalnim pospeškom. Na ladji z ravnimi vzporednimi strukturami, kot so palube, ni mogoče ustvariti umetne gravitacije (kot je pogosto prikazano v različnih znanstvenih fantastikah), ob upoštevanju našega sodobnega razumevanja zakonov fizike.

Polmer vrteče se ladje mora zadostovati, da je Coriolisov učinek dovolj majhen, da ne vpliva na ljudi. Dobri primeri iz namišljenih svetov so že omenjeni Halo in Babilon 5.

Za nadzor takšnih ladij morate zgraditi O'Neillov valj - dva "soda", ki se vrtita v različnih smereh, da zagotovita ničelni skupni kotni moment za sistem. To bo omogočilo ustrezen nadzor nad ladjo.

Na splošno imamo zelo realističen recept za zagotavljanje udobnih gravitacijskih razmer astronavtom. In dokler ne bomo dejansko zgradili česa takega, želim, da bi ustvarjalci iger, filmov, knjig in drugih del o vesolju namenili več pozornosti fizičnemu realizmu.

Dolgotrajni poleti v vesolje, raziskovanje drugih planetov, o čemer so v preteklosti pisali pisci znanstvene fantastike Isaac Asimov, Stanislav Lem, Aleksander Beljajev in drugi, bodo zaradi znanja postali povsem možna realnost. Kajti s poustvarjanjem ravni zemeljske gravitacije se bomo lahko izognili negativnim posledicam mikrogravitacije (breztežnosti) za človeka (atrofija mišic, senzorične, motorične in avtonomne motnje). Se pravi, da lahko gre v vesolje skoraj vsakdo, ki želi, ne glede na fizične značilnosti svojega telesa. Hkrati bo vaše bivanje na krovu vesoljskega plovila postalo udobnejše. Ljudje bodo lahko uporabljali obstoječe naprave in objekte, ki so jim znani (na primer tuš, stranišče).

Na Zemlji je raven gravitacije določena s pospeškom gravitacije, ki je v povprečju enak 9,81 m / s 2 ("preobremenitev" 1 g), medtem ko je v vesolju, v breztežnosti, približno 10 -6 g. K.E. Tsiolkovsky je navajal analogije med občutkom telesne teže, ko smo potopljeni v vodo ali ležanju v postelji, z breztežnostnim stanjem v vesolju.

"Zemlja je zibelka uma, vendar v zibelki ne moreš živeti večno."
"Svet bi moral biti še preprostejši."
Konstantin Ciolkovski

Zanimivo je, da bo za gravitacijsko biologijo zmožnost ustvarjanja različnih gravitacijskih pogojev pravi preboj. Preučevati bo mogoče: kako se struktura, funkcije spreminjajo na mikro- in makroravni, vzorce pod gravitacijskimi vplivi različnih velikosti in smeri. Ta odkritja pa bodo pomagala razviti dokaj novo smer - gravitacijsko terapijo. Preučuje se možnost in učinkovitost uporabe sprememb gravitacije (povečane v primerjavi z Zemljino) za zdravljenje. Občutimo povečanje gravitacije, kot da bi telo postalo nekoliko težje. Danes potekajo raziskave o uporabi gravitacijske terapije za hipertenzijo, pa tudi za obnovo kostnega tkiva pri zlomih.

(umetna gravitacija) v večini primerov temeljijo na principu enakovrednosti vztrajnostnih in gravitacijskih sil. Načelo enakovrednosti pravi, da čutimo približno enak pospešek gibanja, ne da bi razlikovali vzrok, ki ga je povzročil: gravitacijo ali vztrajnostne sile. V prvi različici se pospešek pojavi zaradi vpliva gravitacijskega polja, v drugi pa zaradi pospeševanja gibanja neinercialnega referenčnega sistema (sistema, ki se giblje s pospeškom), v katerem se nahaja oseba. Na primer, podoben učinek vztrajnostnih sil doživi oseba v dvigalu (neinercialni referenčni okvir) med ostrim vzponom (s pospeševanjem, občutek, kot da je telo za nekaj sekund postalo težje) ali zaviranjem. (občutek, da se tla odmikajo izpod nog). Z vidika fizike: ko se dvigalo dvigne navzgor, se pospešek gibanja kabine doda pospešku prostega pada v neinercialnem sistemu. Ko se ponovno vzpostavi enakomerno gibanje, izgine »pridobitev« teže, torej se vrne običajen občutek telesne teže.

Danes, tako kot pred skoraj 50 leti, se centrifuge uporabljajo za ustvarjanje umetne gravitacije (centrifugalni pospešek se uporablja pri vrtenju vesoljskih sistemov). Preprosto povedano, med vrtenjem vesoljske postaje okoli svoje osi se bo pojavil centrifugalni pospešek, ki bo človeka "potisnil" stran od središča vrtenja in posledično bo astronavt ali drugi predmeti lahko na " nadstropje«. Da bi bolje razumeli ta proces in s kakšnimi težavami se soočajo znanstveniki, si poglejmo formulo, ki določa centrifugalno silo pri vrtenju centrifuge:

F=m*v 2 *r, kjer je m masa, v linearna hitrost, r razdalja od središča vrtenja.

Linearna hitrost je enaka: v=2π*rT, kjer je T število vrtljajev na sekundo, π ≈3,14…

To pomeni, da hitreje ko se vesoljsko plovilo vrti in dlje kot je astronavt od središča, močnejša bo ustvarjena umetna gravitacija.

Če natančno pogledamo sliko, lahko opazimo, da bo z majhnim polmerom gravitacijska sila za glavo in noge osebe bistveno drugačna, kar bo posledično otežilo gibanje.

Ko se astronavt premakne v smeri vrtenja, nastane Coriolisova sila. V tem primeru obstaja velika verjetnost, da bo oseba nenehno dobivala potovalno slabost. Temu se je mogoče izogniti, če se ladja vrti s frekvenco vrtenja 2 vrtljaja na minuto, kar ustvarja umetno gravitacijsko silo 1g (kot na Zemlji). Toda polmer bo 224 metrov (približno ¼ kilometra, ta razdalja je podobna višini 95-nadstropne stavbe ali dolžini dveh velikih sekvoj). To pomeni, da je teoretično mogoče zgraditi orbitalno postajo ali vesoljsko plovilo te velikosti. Toda v praksi to zahteva znatne izdatke sredstev, truda in časa, kar v kontekstu bližajočih se globalnih kataklizm (glej poročilo ) bolj humano usmeriti v resnično pomoč tistim v stiski.

Zaradi nezmožnosti ponovnega ustvarjanja zahtevane ravni gravitacije za osebo na orbitalni postaji ali vesoljskem plovilu so se znanstveniki odločili preučiti možnost "znižanja nastavljene vrstice", to je ustvarjanja gravitacijske sile, ki je manjša od tiste na Zemlji. Kar pomeni, da več kot pol stoletja raziskav ni uspelo dobiti zadovoljivih rezultatov. To ni presenetljivo, saj si v poskusih prizadevajo ustvariti razmere, v katerih bi imela vztrajnostna sila ali druge učinke, podobne učinku gravitacije na Zemlji. To pomeni, da se izkaže, da umetna gravitacija pravzaprav ni gravitacija.

Danes v znanosti obstajajo le teorije o tem, kaj je gravitacija, ki večinoma temeljijo na teoriji relativnosti. Poleg tega nobena od njih ni popolna (ne pojasnjuje poteka, rezultatov kakršnih koli poskusov pod kakršnimi koli pogoji, poleg tega pa včasih ni v skladu z drugimi fizikalnimi teorijami, potrjenimi eksperimentalno). Ni jasnega znanja in razumevanja: kaj je gravitacija, kako je gravitacija povezana s prostorom in časom, iz katerih delcev je sestavljena in kakšne so njihove lastnosti. Odgovore na ta in mnoga druga vprašanja lahko najdete s primerjavo informacij, predstavljenih v knjigi A. Novykha “Ezoosmos” in poročila PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS. ponuja povsem nov pristop, ki temelji na osnovnem poznavanju primarnih principov fizike temeljni delci, vzorce njihove interakcije. To pomeni, da na podlagi globokega razumevanja bistva gravitacijskega procesa in posledično možnosti natančnih izračunov za ponovno ustvarjanje kakršnih koli vrednosti gravitacijskih pogojev tako v vesolju kot na Zemlji (gravitacijska terapija) napoveduje rezultate predstavljivih in nepredstavljivih poskusov, ki jih izvajata tako človek kot narava.

PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS je veliko več kot le fizika. Odpira možne rešitve za težave katere koli kompleksnosti. Najpomembneje pa je, da lahko zahvaljujoč poznavanju procesov, ki se dogajajo na ravni delcev in resničnih dejanj, vsaka oseba razume pomen svojega življenja, razume, kako deluje sistem in pridobi praktične izkušnje v stiku z duhovnim svetom. Zavedati se globalnosti in primata Duhovnega, izstopiti iz okvirov/šablonskih omejitev zavesti, izven meja sistema, najti Resnično Svobodo.

»Kot pravijo, ko imate v rokah univerzalne ključe (znanje o osnovah elementarnih delcev), lahko odprete katera koli vrata (mikro- in makrosveta).«

"V takšnih pogojih je mogoč kvalitativno nov prehod civilizacije v glavni tok duhovnega samorazvoja, obsežnega znanstvenega spoznavanja sveta in samega sebe."

»Vse, kar človeka tlači na tem svetu, od obsesivnih misli, agresivnih čustev in konča s stereotipnimi željami egoističnega potrošnika. ‒ to je rezultat človekove izbire v korist septonskega polja‒ materialno inteligenten sistem, ki rutinsko izkorišča človeštvo. Če pa človek sledi izbiri svojega duhovnega začetka, potem pridobi nesmrtnost. In v tem ni religije, je pa znanje fizike, njenih praosnov.”

Elena Fedorova

Tudi človek, ki ga vesolje ne zanima, je vsaj enkrat videl film o potovanju v vesolje ali o tem bral v knjigah. Pri skoraj vseh tovrstnih delih se ljudje sprehajajo po ladji, normalno spijo in nimajo težav s prehranjevanjem. To pomeni, da imajo te – izmišljene – ladje umetno gravitacijo. Večina gledalcev to dojema kot nekaj povsem naravnega, a temu sploh ni tako.

Umetna gravitacija

To je ime za spreminjanje (v katero koli smer) gravitacije, ki nam je znana z uporabo različnih metod. In to se ne izvaja samo v znanstvenofantastičnih delih, ampak tudi v zelo resničnih zemeljskih situacijah, najpogosteje za poskuse.

V teoriji se ustvarjanje umetne gravitacije ne zdi tako težko. Na primer, poustvariti ga je mogoče z uporabo vztrajnosti, ali natančneje, potreba po tej sili se ni pojavila včeraj - zgodilo se je takoj, takoj ko je človek začel sanjati o dolgotrajnih poletih v vesolje. Z ustvarjanjem umetne gravitacije v vesolju se bo mogoče izogniti številnim težavam, ki nastanejo med dolgotrajnimi obdobji breztežnosti. Mišice astronavtov oslabijo in kosti postanejo manj močne. Večmesečno potovanje v takih razmerah lahko povzroči atrofijo nekaterih mišic.

Tako je danes ustvarjanje umetne gravitacije naloga izjemnega pomena; brez te veščine je preprosto nemogoče.

Material

Tudi tisti, ki poznajo fiziko le na ravni šolskega kurikuluma, razumejo, da je gravitacija eden od temeljnih zakonov našega sveta: vsa telesa medsebojno delujejo in doživljajo medsebojno privlačnost/odboj. Večje kot je telo, večja je njegova gravitacijska sila.

Zemlja je za našo realnost zelo masiven objekt. Zato jo privlačijo vsa telesa okoli nje brez izjeme.

Za nas to pomeni, kar je običajno merjeno v g, enako 9,8 metra na kvadratno sekundo. To pomeni, da če ne bi imeli podpore pod nogami, bi padli s hitrostjo, ki se vsako sekundo poveča za 9,8 metra.

Tako samo zaradi gravitacije lahko stojimo, padamo, normalno jemo in pijemo, razumemo, kje je gor in kje dol. Če gravitacija izgine, se bomo znašli v breztežnosti.

Kozmonavti, ki se znajdejo v vesolju v stanju dviganja – prostega pada – še posebej poznajo ta pojav.

Teoretično znanstveniki vedo, kako ustvariti umetno gravitacijo. Obstaja več metod.

Velika masa

Najbolj logična možnost je, da je tako velik, da se na njem pojavi umetna gravitacija. Na ladji se boste počutili udobno, saj se orientacija v prostoru ne bo izgubila.

Na žalost je ta metoda nerealna z razvojem sodobne tehnologije. Gradnja takega objekta zahteva preveč sredstev. Poleg tega bi njegovo dvigovanje zahtevalo neverjetno količino energije.

Pospešek

Zdi se, da če želite doseči g, ki je enak zemeljskemu, morate dati ladji ravno (ploščad) obliko in jo narediti pravokotno na ravnino z zahtevanim pospeškom. Na ta način bomo pridobili umetno gravitacijo in to idealno gravitacijo.

Vendar je v resnici vse veliko bolj zapleteno.

Najprej je vredno razmisliti o vprašanju goriva. Da bi postaja nenehno pospeševala, je potrebno imeti neprekinjeno napajanje. Tudi če se nenadoma pojavi motor, ki ne izloča snovi, bo ostal v veljavi zakon o ohranitvi energije.

Druga težava je sama ideja o stalnem pospeševanju. Po našem znanju in fizikalnih zakonitostih je nemogoče pospeševati v nedogled.

Poleg tega takšno vozilo ni primerno za raziskovalne misije, saj mora nenehno pospeševati – leteti. Ne bo se mogel ustaviti, da bi preučil planet, ne bo ga mogel niti počasi obleteti - pospešiti mora.

Tako postane jasno, da nam takšna umetna gravitacija še ni na voljo.

Vrtiljak

Vsi vedo, kako vrtenje vrtiljaka vpliva na telo. Zato se zdi naprava z umetno gravitacijo, ki temelji na tem principu, najbolj realna.

Vse, kar je v premeru vrtiljaka, teži k temu, da pade iz njega s hitrostjo, ki je približno enaka hitrosti vrtenja. Izkazalo se je, da na telesa deluje sila, usmerjena vzdolž polmera vrtečega se predmeta. Zelo je podobno gravitaciji.

Torej je potrebna ladja cilindrične oblike. Hkrati se mora vrteti okoli svoje osi. Mimogrede, umetna gravitacija na vesoljski ladji, ustvarjena po tem principu, je pogosto prikazana v znanstvenofantastičnih filmih.

Ladja v obliki soda, ki se vrti okoli svoje vzdolžne osi, ustvarja centrifugalno silo, katere smer ustreza polmeru predmeta. Če želite izračunati nastali pospešek, morate silo deliti z maso.

V tej formuli je rezultat izračuna pospešek, prva spremenljivka je nodalna hitrost (merjena v radianih na sekundo), druga je polmer.

Glede na to je za pridobitev g, ki smo ga navajeni, potrebno pravilno kombinirati radij vesoljskega transporta.

Podoben problem izpostavljajo filmi, kot so Intersolah, Babilon 5, 2001: Vesoljska odiseja in podobni. V vseh teh primerih je umetna gravitacija blizu zemeljskega pospeška zaradi gravitacije.

Ne glede na to, kako dobra je ideja, jo je precej težko uresničiti.

Težave z metodo vrtiljaka

Najbolj očitna težava je izpostavljena v Vesoljski odiseji. Polmer "vesoljskega nosilca" je približno 8 metrov. Da bi dosegli pospešek 9,8, se mora vrtenje odvijati s hitrostjo približno 10,5 vrtljajev vsako minuto.

Pri teh vrednostih se pojavi "Coriolisov učinek", ki je sestavljen iz dejstva, da različne sile delujejo na različnih razdaljah od tal. Neposredno je odvisno od kotne hitrosti.

Izkazalo se je, da se bo v vesolju ustvarila umetna gravitacija, vendar bo prehitro vrtenje telesa povzročilo težave z notranjim ušesom. To pa povzroča motnje ravnotežja, težave z vestibularnim aparatom in druge - podobne - težave.

Pojav te ovire nakazuje, da je tak model izjemno neuspešen.

Lahko poskusite iti od nasprotnega, kot so storili v romanu "The Ring World". Tu je ladja izdelana v obliki obroča, katerega polmer je blizu polmera naše orbite (približno 150 milijonov km). Pri tej velikosti je njegova hitrost vrtenja zadostna, da zanemarimo Coriolisov učinek.

Lahko bi domnevali, da je problem rešen, vendar temu sploh ni tako. Dejstvo je, da popoln obrat te strukture okoli svoje osi traja 9 dni. To pomeni, da bodo obremenitve prevelike. Da jih konstrukcija zdrži, je potreben zelo močan material, ki ga danes nimamo na razpolago. Poleg tega je problem količina materiala in sam proces gradnje.

V igrah podobne tematike, kot v filmu "Babylon 5", so te težave nekako rešene: hitrost vrtenja je povsem zadostna, Coriolisov učinek ni pomemben, hipotetično je mogoče ustvariti takšno ladjo.

Vendar imajo tudi taki svetovi pomanjkljivost. Njegovo ime je kotni moment.

Ladja, ki se vrti okoli svoje osi, se spremeni v ogromen žiroskop. Kot veste, je izredno težko prisiliti žiroskop, da odstopa od svoje osi, ker je pomembno, da njegova količina ne zapusti sistema. To pomeni, da bo temu objektu zelo težko dati smer. Vendar je to težavo mogoče rešiti.

Reševanje problema

Umetna gravitacija na vesoljski postaji postane na voljo, ko na pomoč priskoči O'Neillov valj. Za izdelavo te zasnove so potrebne enake cilindrične ladje, ki so povezane vzdolž osi. Morali bi se vrteti v različnih smereh. Rezultat takšnega sestavljanja je ničelni kotni moment, zato ne bi smelo biti težav pri dajanju ladje zahtevane smeri.

Če je mogoče narediti ladjo s polmerom približno 500 metrov, potem bo delovala točno tako, kot mora. Hkrati bo umetna gravitacija v vesolju precej udobna in primerna za dolge lete na ladjah ali raziskovalnih postajah.

Vesoljski inženirji

Ustvarjalci igre znajo ustvariti umetno gravitacijo. Vendar v tem domišljijskem svetu gravitacija ni medsebojna privlačnost teles, ampak linearna sila, ki je zasnovana za pospeševanje predmetov v določeni smeri. Privlačnost tukaj ni absolutna; spremeni se, ko je vir preusmerjen.

Umetno gravitacijo na vesoljski postaji ustvarjajo s posebnim generatorjem. V območju generatorja je enakomeren in enakosmeren. Torej, v resničnem svetu, če bi prišli pod ladjo z nameščenim generatorjem, bi vas potegnilo proti trupu. Vendar bo v igri junak padal, dokler ne zapusti območja naprave.

Danes je umetna gravitacija v vesolju, ki jo ustvarja taka naprava, človeštvu nedostopna. Vendar tudi sivolasi razvijalci ne nehajo sanjati o tem.

Sferični generator

To je bolj realna možnost opreme. Ko je nameščen, je gravitacija usmerjena proti generatorju. To omogoča ustvarjanje postaje, katere gravitacija bo enaka planetarni.

Centrifuga

Danes se umetna gravitacija na Zemlji nahaja v različnih napravah. Večinoma temeljijo na vztrajnosti, saj to silo čutimo podobno kot gravitacijski vpliv - telo ne loči, kaj povzroča pospešek. Na primer: oseba, ki se dviga z dvigalom, doživi vpliv vztrajnosti. Skozi oči fizika: dvig dvigala pospešku prostega pada doda pospešek kabine. Ko se kabina vrne k izmerjenemu gibanju, "pridobitev" teže izgine in vrne običajne občutke.

Znanstveniki se že dolgo zanimajo za umetno gravitacijo. Najpogosteje se za te namene uporablja centrifuga. Ta metoda ni primerna le za vesoljska plovila, ampak tudi za zemeljske postaje, kjer je treba proučevati vplive gravitacije na človeško telo.

Študij na Zemlji, prijavi se v...

Čeprav se je preučevanje gravitacije začelo v vesolju, je to zelo zemeljska znanost. Še danes je napredek na tem področju našel svojo uporabo, na primer v medicini. Če vemo, ali je na planetu mogoče ustvariti umetno gravitacijo, jo lahko uporabimo za zdravljenje težav z mišično-skeletnim sistemom ali živčnim sistemom. Poleg tega se študija te sile izvaja predvsem na Zemlji. To omogoča astronavtom, da izvajajo poskuse, medtem ko ostanejo pod skrbno pozornostjo zdravnikov. Umetna gravitacija v vesolju je druga stvar, tam ni ljudi, ki bi lahko pomagali astronavtom v primeru nepredvidene situacije.

Če upoštevamo popolno breztežnost, ne moremo upoštevati satelita, ki se nahaja v nizki zemeljski orbiti. Na te predmete, čeprav v majhni meri, vpliva gravitacija. Sila gravitacije, ki nastane v takih primerih, se imenuje mikrogravitacija. Pravo gravitacijo občutimo le v vozilu, ki leti s konstantno hitrostjo v vesolju. Vendar človeško telo te razlike ne čuti.

Breztežnost lahko doživite med skokom v daljino (preden se kupola odpre) ali med paraboličnim spuščanjem letala. Takšni poskusi se pogosto izvajajo v ZDA, vendar na letalu ta občutek traja le 40 sekund - to je prekratko za popolno študijo.

V ZSSR so že leta 1973 vedeli, ali je mogoče ustvariti umetno gravitacijo. In ne samo, da so ga ustvarili, ampak tudi na nek način spremenili. Osupljiv primer umetnega zmanjšanja gravitacije je suha potopitev, potopitev. Da bi dosegli želeni učinek, morate na površino vode postaviti debel film. Oseba je postavljena nanj. Pod težo telesa se telo pogrezne pod vodo, nad njim pa ostane samo glava. Ta model prikazuje okolje brez podpore in nizke gravitacije, ki je značilno za ocean.

Ni treba iti v vesolje, da bi izkusili nasprotno silo breztežnosti – hipergravitacijo. Ko vesoljsko plovilo vzleti in pristane v centrifugi, preobremenitve ni mogoče le občutiti, ampak tudi preučiti.

Gravitacijsko zdravljenje

Gravitacijska fizika preučuje tudi učinke breztežnostnega stanja na človeško telo in poskuša zmanjšati posledice. Vendar pa je veliko število dosežkov te znanosti lahko koristno tudi za običajne prebivalce planeta.

Zdravniki veliko upe polagajo v raziskave obnašanja mišičnih encimov pri miopatiji. To je resna bolezen, ki vodi do zgodnje smrti.

Med aktivno telesno vadbo pride v kri zdrave osebe velika količina encima kreatin fosfokinaze. Razlog za ta pojav ni jasen; morda obremenitev deluje na celično membrano tako, da postane "luknjasta". Bolniki z miopatijo dobijo enak učinek brez vadbe. Opazovanja astronavtov kažejo, da se v ničelni gravitaciji pretok aktivnega encima v kri znatno zmanjša. To odkritje nakazuje, da bo uporaba potapljanja zmanjšala negativni vpliv dejavnikov, ki vodijo do miopatije. Trenutno se izvajajo poskusi na živalih.

Zdravljenje nekaterih bolezni se že izvaja z uporabo podatkov, pridobljenih s študijo gravitacije, vključno z umetno gravitacijo. Na primer, zdravljenje cerebralne paralize, možganske kapi in Parkinsonove bolezni se izvaja z uporabo stresnih oblek. Raziskava pozitivnih učinkov nosilca, pnevmatskega čevlja, je skoraj zaključena.

Bomo leteli na Mars?

Najnovejši dosežki astronavtov dajejo upanje za resničnost projekta. Obstajajo izkušnje z zagotavljanjem zdravstvene podpore osebi med dolgotrajnim bivanjem stran od Zemlje. Veliko koristi so prinesli tudi raziskovalni poleti na Luno, kjer je gravitacijska sila 6-krat manjša od naše. Zdaj si astronavti in znanstveniki postavljajo nov cilj - Mars.

Preden se postavite v vrsto za vstopnico za Rdeči planet, morate vedeti, kaj čaka telo že na prvi stopnji dela - na poti. V povprečju bo pot do puščavskega planeta trajala leto in pol - približno 500 dni. Na poti se boste morali zanašati le na lastne moči, pomoči preprosto ni več od kod.

Številni dejavniki bodo spodkopali vašo moč: stres, sevanje, pomanjkanje magnetnega polja. Najpomembnejša preizkušnja za telo je sprememba gravitacije. Med potovanjem se bo človek »seznanil« z več stopnjami gravitacije. Najprej so to preobremenitve med vzletom. Potem - breztežnost med letom. Po tem - hipogravitacija na cilju, saj je gravitacija na Marsu manjša od 40% Zemljine.

Kako se spopadate z negativnimi učinki breztežnosti na dolgem letu? Upamo, da bo razvoj na področju umetne gravitacije pomagal rešiti to težavo v bližnji prihodnosti. Poskusi na podganah, ki so potovale na Cosmosu 936, kažejo, da ta tehnika ne reši vseh težav.

Izkušnje OS so pokazale, da lahko uporaba vadbenih kompleksov, ki lahko določijo zahtevano obremenitev za vsakega astronavta posebej, telesu prinese veliko več koristi.

Za zdaj velja, da na Mars ne bodo leteli le raziskovalci, temveč tudi turisti, ki želijo na Rdečem planetu ustanoviti kolonijo. Za njih bodo vsaj prvič občutki breztežnosti prevladali nad vsemi argumenti zdravnikov o nevarnosti dolgotrajnega bivanja v takih razmerah. Vendar pa bodo čez nekaj tednov potrebovali tudi pomoč, zato je tako pomembno, da lahko najdemo način za ustvarjanje umetne gravitacije na vesoljski ladji.

Rezultati

Kakšne sklepe je mogoče narediti o ustvarjanju umetne gravitacije v vesolju?

Med vsemi trenutno obravnavanimi možnostmi je vrtljiva struktura videti najbolj realna. Vendar je s trenutnim razumevanjem fizikalnih zakonov to nemogoče, saj ladja ni votli valj. V notranjosti so prekrivanja, ki ovirajo izvajanje idej.

Poleg tega mora biti polmer ladje tako velik, da Coriolisov učinek nima pomembnega učinka.

Če želite nadzorovati kaj takega, potrebujete zgoraj omenjeni O'Neillov valj, ki vam bo dal možnost nadzora nad ladjo. V tem primeru se povečajo možnosti za uporabo takšne zasnove za medplanetarne lete, hkrati pa posadki zagotavlja udobno raven gravitacije.

Preden človeštvu uspe uresničiti svoje sanje, bi si želel v znanstvenofantastičnih delih malo več realizma in še več poznavanja fizikalnih zakonov.