Sztuczna grawitacja naukowa nie będzie działać; Porozmawiajmy o G-Forces

Grawitacja jest trudna. Newtonowi zajęło dużo czasu, aby złamać go i wielu fizyków Newtona sto lat, aby potwierdzić teorie grawitacyjne Einsteina. I to jest naturalnie występujące rzeczy. Sztuczna grawitacja jest znacznie bardziej myląca.

Sci-fi wydobywcze - zaskakująco owocne dla futurystycznego rozwiązywania problemów - jest tutaj beznadziejne. Rozważać Gwiezdne Wojny wiedza, która wbiła brudny palec w każdą dziurę wielkości midichlorianu. Sztuczna grawitacja na Sokół Millennium i każdy inny kawałek kosmicznego śmieci? Jest generowany przez generator sztucznej grawitacji. Wookieepedia, która ma dziesięć tysięcy srożnych słów na temat Dartha Maula, ma wszystkie dwa zdania na temat logiki Lucasa, który pokonuje zerowe sol:

Sztuczne generatory grawitacji wykorzystano do stworzenia stabilnego pola grawitacyjnego na zewnątrz naturalnej studni grawitacyjnej planety, wspomagając w ten sposób życie w kosmosie. Były również używane do kompresji obiektów - w celu przechowywania towarów gazowych, a czasami do tworzenia syntetycznych klejnotów.

Parzysty Star Trek, co powinno być Gwiezdne Wojny dla dzieci Modelu NN nie jest lepiej. Ale nie jest w porządku, jeśli chodzi o science fiction. Syntetyczna grawitacja, jak w grawitacji stworzonej przez ludzi, jest obecnie poza naszym zrozumieniem.

Problem

Problem polega na tym, że w porównaniu z innymi siłami grawitacja jest słaba - magnesy piddly mogą ją pokonać. W praktyce oznacza to, że najłatwiejszym sposobem zbudowania statku kosmicznego ze sztuczną grawitacją równą ziemskiej grawitacji byłoby nadanie mu masy Ziemi. Z wyjątkiem jakiegoś dziwnego, bardzo gęstego nonsensownego materiału lub niereplikowalnego badania, które nagle się powtarza, to nie wchodzi w rachubę.

Nie znaczy to jednak, że nie ma bardziej skomplikowanych rozwiązań. Sztuczne nałożenie normalnej grawitacji po prostu nie będzie jednym z nich.

Prawdopodobne rozwiązanie

Jeśli przyspieszysz odpowiednią ilość - albo w linii, albo w okręgu - możesz stworzyć siły g równe grawitacji. Problem z przyspieszeniem w jednym kierunku polega na tym, że paliwo zostanie ostatecznie wyczerpane. Na szczęście przestrzeń jest próżnią, więc gdy działa przyspieszenie obrotowe, nic nie spowalnia rzutu stacji kosmicznej. Widziałeś to na ekranach w Elizjum, Marsjanin, i Aureola - i przenika dziwniejsze koncepcje NASA. (To nie tylko stary koncepcje takie jak powyższa sztuka z 1969 r. - wirujące statki kosmiczne znajdują się na mapie drogowej NASA 2015 na przyszłość.)

Podobnie jak wszystkie siły, koncepcja sprowadza się do przyspieszenia masy razy. W tym przypadku przyspieszenie kołowe jest ω ^ 2 razy R (gdzie ω jest prędkością kątową, a R jest promieniem statku). Ponieważ masa pozostaje taka sama, gdziekolwiek jesteś, stworzenie odpowiedniego fałszywego ekwiwalentu grawitacji staje się ćwiczeniem, dzięki któremu twój statek będzie miał odpowiedni rozmiar i będzie obracał go z odpowiednią prędkością.

Problem z prawdopodobnie rozwiązaniem

Ale budowanie wirującego statku Goldilocks nie jest łatwe. Jeśli promień jest zbyt mały, zderzasz się z efektem Coriolisa. Gdy twoja wewnętrzna ramka obraca się szybko, proste działania przejmują dziwne właściwości. Możesz czuć się komfortowo, jakby na ziemi działały siły, ale nawet przechylenie głowy może spowodować, że twoje dwa wewnętrzne uszy nie będą zsynchronizowane. Dlatego nie możesz rzucić koszykówki prosto przez karuzelę, wskazuje PBS na serię YouTube Space Space:

Jeśli uczynisz statek wystarczająco dużym, nie będziesz musiał obracać go tak szybko - ale uzyskasz niesamowite mechaniczne naprężenia na swoim statku kosmicznym, jeśli uczynisz go ogromnym. Słodki spot sci-fi, Czas przestrzeni PBS mówi, że jest blisko pierścienia Halo. Biorąc pod uwagę, że dziesiątki tysięcy dolarów na funt, aby uzyskać materiały poza planetą, „astronomiczne”, jak to ujął astronom z Uniwersytetu Cornell, musielibyśmy zbudować to w kosmosie. Biorąc pod uwagę wystarczająco duży Kickstarter, możesz uczynić to zero-g pojedynczymi cyframi.