Wir haben alle in vielen Science-Fiction-Filmen künstliche Schwerkraft gesehen oder in Romanen darüber gelesen und geträumt. Aber ist das tatsächlich möglich? Im Weltraum verursacht eine längere Exposition gegenüber niedriger Schwerkraft echte Gesundheitsprobleme für Astronauten. Dies kann von Muskeln reichenAtrophie, verringerte Knochendichte, beeinträchtigte Immunantworten, beeinträchtigte psychische Gesundheit und Schlaflosigkeit, um nur einige zu nennen. Wenn wir "unser Schicksal nehmen" und die Sterne erforschen oder sogar bewohnen wollen, müssen wir das ärgerliche Bedürfnis nach Schwerkraft überwinden.
Schauen wir uns einige mögliche Lösungen an.
Das Problem
Astronauten erfahren während des Starts und der Verletzung der Schwerkraft und der Atmosphäre der Erde regelmäßig intermittierende lineare Beschleunigungen. Diese Kräfte sind jedoch keine technisch künstliche Schwerkraft, sondern Nebenwirkungen des Transits in die Leere. In diesem Zusammenhang meinen wir anhaltende Kraft, die absichtlich durch beabsichtigte Technologie erzeugt wirdLeider wurde noch keine praktische Lösung entwickelt und eingesetzt. Dies ist hauptsächlich auf die erforderliche Größe und die Kosten für die Lieferung von Komponenten in den Weltraum zurückzuführen. Wir könnten das Schiff natürlich im Orbit aus Material bauen, das aus dem Mond oder aus dem Mond gewonnen wurdeAsteroiden. Vielleicht könnten wir uns sogar Weltraumaufzüge geben.
Wenn wir künstliche Schwerkraftsysteme entwickeln könnten, könnten wir theoretisch die Besetzung menschlicher Umgebungen mit geringer Schwerkraft auf unbestimmte Zeit ausweiten. Dies würde natürlich der Überwindung anderer Probleme wie Nahrung, Wasser und sozialer Interaktion unterliegen. Künstliche Schwerkraft würde beseitigen,oder zumindest die gesundheitsschädlichen Auswirkungen einer niedrigen bis schweren Schwerkraft auf den menschlichen Körper abmildern.
Aktuelle Vorschläge
Filme und Fernsehserien wie 2001: Eine Weltraum-Odyssee , Elysium oder am wichtigsten Superted 's Raumstation, zeigen Sie uns allgemein akzeptierte Lösungen. Diese beinhalten normalerweise Rotation, um Zentrifugalkräfte / -effekte hervorzurufen, um die Schwerkraft zu simulieren. Andere Lösungen können Magnetismus oder "Felder" beinhalten, um die gewünschten Effekte zu erzielen. In den nächsten Abschnitten werden wir'Ich werde diese verschiedenen Lösungen kurz diskutieren.
SuperTeds Raumstation [Bildquelle : superted.wikia.com ]
Rotationslösung
Dies ist in vielen Darstellungen unserer Zukunft im Weltraum die Lösung. In der Tat schlägt diese Lösung die Verwendung eines sich drehenden Zylinders, Torus oder einer Kugel vor. Diese würden die Auswirkungen der Schwerkraft simulieren, die von massiven Objekten wie Planeten erzeugt werdenDas Prinzip besteht darin, eine Kraft zu erzeugen, die oft als Zentrifugalkraft oder Effekt bezeichnet wird, um die Astronauten an der Außenkante des sich drehenden Abschnitts der Station zu "befestigen". Durch Variieren des Radius und der Drehzahl können Sie die simulierte "Schwerkraft" -Kraft direkt beeinflussen.
Interessanterweise wird die Zentrifugalkraft oft als Pseudokraft bezeichnet, da es sich eigentlich nicht um eine Kraft handelt. Es handelt sich eher um eine Trägheitsbewegung von der Rotationsachse weg. Sie ist praktisch das Ergebnis der Zentripetalkraft eines Objekts, das sich auf einer Kreisbahn bewegt.
Abgesehen von der Semantik spüren Sie diesen Effekt häufig, wenn Sie Fahrgeschäfte in Vergnügungsparks wie dem Gravitron nutzen. Die Drehung des Fahrgeschäfts bringt Sie zur Seite und erzeugt eine, ehrlich gesagt, widerliche Erfahrung, vielleicht bin es nur ichWirf einen Eimer voll Wasser mit ausreichender Geschwindigkeit über deinen Kopf.
Interessanterweise führte die NASA in den 1960er Jahren verschiedene Experimente durch, die zeigten, dass die Anwendung theoretisch realisierbar ist.
Probleme der Rotationsgravitation
Wie Sie sich vorstellen können, gibt es erhebliche Herausforderungen bei der Erstellung rotierender Raumfahrzeuge. Sie sind jedoch im Vergleich zu anderen vorgeschlagenen Lösungen relativ bescheiden. Bei rotierenden Fahrzeugen wächst der Rotationsradius mit dem Quadrat der Umlaufzeit. Eine Verdoppelung derZeitraum erfordert eine vierfache Erhöhung der Rotation.
Wenn Sie beispielsweise die Schwerkraft der Erde simulieren möchten, benötigen Sie einen Radius von 56 Meter wenn die Umlaufzeit war 15 Sekunden . Ein Zeitraum von 30 Sekunden würde brauchen 224 Meter Radius usw. Da die Lieferung von Materialien in den Weltraum derzeit sehr teuer ist, müssten Konstruktionen die Masse so weit wie möglich reduzieren. Schiffskonstruktionen könnten auch dazu beitragen, das benötigte Material auf ein Minimum zu beschränken.
Linearbeschleunigung
Ähnlich wie bei Rotationslösungen könnte die lineare Beschleunigung auch die Schwerkraft für die Besatzung simulieren. Wenn wir eine ausreichende konstante Beschleunigung in einer geraden Linie erzeugen könnten, könnte die Besatzung in entgegengesetzter Fahrtrichtung an das Schiff "geheftet" werden.Ziehen "würde dazu führen, dass lose Gegenstände wie Astronauten in Richtung Rumpf" fallen ". Tatsächlich würde es eine Manifestation der Schwerkraft in Übereinstimmung mit den Newtonschen Gesetzen erzeugen.
Diese Lösung wäre äußerst wünschenswert, um eine künstliche Schwerkraft ähnlich der der Erde bereitzustellen. Außerdem könnten kurze Flugzeiten um das Sonnensystem herum erreicht werden. Wenn ein Schiff produzieren könnte 1 g durchschnittliche lineare "Schwerkraft" beim Beschleunigen und Abbremsen, das Schiff könnte den Mars in a erreichen einige Tage .
Magnetismus
Diamagnetismus könnte eine weitere mögliche Lösung für die Bereitstellung künstlicher Schwerkraft sein. Forscher konnten dies erstaunlicherweise schweben Mäuse, die Hochleistungsmagnetfelder verwenden. Ihre Experimente konnten ungefähr 1 g der Erdgravitation simulieren, ziemlich cool. Diese Arten von Magneten benötigen sehr teure Kryotechnik, um supraleitend zu bleiben, ganz zu schweigen von der benötigten Leistung.
Diese Arten von Magneten benötigen sehr teure Kryotechnik, um supraleitend zu bleiben, ganz zu schweigen von der benötigten Leistung.
Die langfristigen Auswirkungen dieser Technologie auf lebende Organismen wurden nicht untersucht und sind unklar. Dieser Ansatz würde auch die Vermeidung von ferromagnetischen oder paramagnetischen Materialien in der Nähe der Felder erfordern.
Hypothetische Schwerkraftgeneratoren
Künstliche Schwerkraft ist in der Science-Fiction im Allgemeinen eine "Selbstverständlichkeit". Sie erscheint normalerweise als eine der oben genannten oder eine ätherische Anti-Schwerkraft- oder "Paragravitations" -Technologie. Derzeit gibt es keine bestätigten Methoden zur Herstellung dieser anderen als dieserunter Verwendung von Masse oder Beschleunigung. Eugene Podkletnov Ein russischer Ingenieur hat seit den 90er Jahren behauptet, er habe erfolgreich ein Gerät zur Erzeugung eines gravitomagnetischen Feldes entwickelt. Dies wurde jedoch von Dritten nicht überprüft. Eine andere Forschungsgruppe p, finanziert von der ESA, schuf 2006 ein ähnliches Gerät. Ihre Ergebnisse schafften es nur, herum zu schaffen 0,0001 g . Dies wurde jedoch auch nicht repliziert.
Die Stringtheorie sagt voraus, dass Schwerkraft und Elektromagnetismus in verborgenen Dimensionen vereint sein könnten. Dies könnte ein Weg sein, um in Zukunft Schwerkraft zu "erzeugen". Es gibt auch die potenzielle Existenz von " Gravitonen ". Die Manipulation dieser noch unentdeckten Partikel könnte, falls zutreffend, auch eine Technologie der Zukunft sein.
Diese Technologie steckt definitiv noch in den Kinderschuhen, bietet aber interessante Perspektiven für die Zukunft der Menschheit in den Sternen. Wenn wir dieses Rätsel lösen können, ist unsere Zukunft in der Galaxie teilweise festgelegt. Wir müssen nur andere Probleme wie Überleben und Antrieb lösenNatürlich kennen Sie kleinere Unannehmlichkeiten. Vielleicht könnte der Bau dieser Schiffe irgendeine Form von Riesenumlaufbahn gebrauchen. 3D-Drucker ? Der Geist verwirrt.
Quellen : livingcience.com , popularmechanics.com
[Ausgewählte Bildquelle : NASA auf The Commons über Wikimedia Creative Commons ]