Sot, ndoshta, edhe një fëmijë i vogël e di për faktin se mungesa e peshës vërehet në Hapësirë. Filma të shumtë fantastiko-shkencor për Hapësirën kanë kontribuar në përhapjen kaq të gjerë të këtij fakti. Sidoqoftë, në realitet, pak njerëz e dinë pse ka mungesë peshe në hapësirë, dhe sot ne do të përpiqemi ta shpjegojmë këtë fenomen.
Hipoteza të rreme
Shumica e njerëzve, pasi kanë dëgjuar pyetjen për origjinën e mungesës së peshës, do t'i përgjigjen lehtësisht duke thënë se një gjendje e tillë përjetohet në hapësirë për arsye se forca e gravitetit nuk vepron mbi trupat atje. Dhe kjo do të jetë një përgjigje krejtësisht e gabuar, pasi forca e gravitetit vepron në hapësirë, dhe është kjo forcë që mban të gjithë trupat kozmikë në vendet e tyre, duke përfshirë Tokën dhe Hënën, Marsin dhe Venusin, të cilat në mënyrë të pashmangshme rrotullohen rreth ndriçuesit tonë natyror. - dielli.
Pasi kanë dëgjuar se përgjigjja është e pasaktë, njerëzit me siguri do të nxjerrin një tjetër atu nga mëngët e tyre - mungesën e një atmosfere, vakumin e plotë të vërejtur në Hapësirë. Megjithatë, as kjo përgjigje nuk do të jetë e saktë.
Pse ka mungesë peshe në hapësirë?
Fakti është se mungesa e peshës e përjetuar nga astronautët në ISS lind për shkak të një kombinimi të tërë faktorësh të ndryshëm.
Arsyeja për këtë është se ISS rrotullohet rreth Tokës me një shpejtësi të jashtëzakonshme që kalon 28 mijë kilometra në orë. Kjo shpejtësi ndikon në faktin që astronautët në stacion pushojnë së ndjeri gravitetin e Tokës dhe krijohet një ndjenjë e mungesës së peshës në lidhje me anijen. E gjithë kjo çon në faktin se astronautët fillojnë të lëvizin rreth stacionit pikërisht siç shohim në filmat fantashkencë.
Si të simuloni mungesën e peshës në Tokë
Është interesante që gjendja e mungesës së peshës mund të rikrijohet artificialisht brenda atmosferës së Tokës, gjë që, nga rruga, po bëhet me sukses nga specialistë të NASA-s.
NASA ka një avion të tillë në bilancin e saj si Kometa Vjella. Ky është një aeroplan krejtësisht i zakonshëm, i cili përdoret për të trajnuar astronautët. Është ai që është në gjendje të rikrijojë kushtet e të qenit në një gjendje pa peshë.
Procesi i rikrijimit të kushteve të tilla është si më poshtë:
- Aeroplani fiton ndjeshëm lartësinë, duke lëvizur përgjatë një trajektoreje parabolike të planifikuar paraprakisht.
- Duke arritur pikën e sipërme të parabolës konvencionale, aeroplani fillon një lëvizje të mprehtë poshtë.
- Për shkak të ndryshimit të papritur në trajektoren e lëvizjes, si dhe shtytjes në rënie të avionit, të gjithë njerëzit në bord fillojnë të përjetojnë kushte pa peshë.
- Pasi ka arritur një pikë të caktuar zbritjeje, avioni nivelon trajektoren e tij dhe përsërit procedurën e fluturimit, ose ulet në sipërfaqen e Tokës.
Edhe një person që nuk është i interesuar për hapësirën, të paktën një herë ka parë një film për udhëtimet në hapësirë ose ka lexuar për gjëra të tilla në libra. Pothuajse në të gjitha veprat e tilla, njerëzit ecin përreth anijes, flenë normalisht dhe nuk kanë probleme me të ngrënit. Kjo do të thotë se këto anije - imagjinare - kanë gravitet artificial. Shumica e shikuesve e perceptojnë këtë si diçka krejtësisht të natyrshme, por nuk është aspak kështu.
Graviteti artificial
Ky është emri për ndryshimin (në çdo drejtim) të gravitetit që është i njohur për ne përmes përdorimit të metodave të ndryshme. Dhe kjo nuk bëhet vetëm në vepra fantastiko-shkencore, por edhe në situata tokësore shumë reale, më shpesh për eksperimente.
Në teori, krijimi i gravitetit artificial nuk duket aq i vështirë. Për shembull, mund të rikrijohet duke përdorur inercinë, ose më saktë, nevoja për këtë forcë nuk lindi dje - ndodhi menjëherë, sapo një person filloi të ëndërronte për fluturime të gjata hapësinore. Krijimi i gravitetit artificial në hapësirë do të bëjë të mundur shmangien e shumë problemeve që lindin gjatë periudhave të gjata të mungesës së peshës. Muskujt e astronautëve dobësohen dhe kockat bëhen më pak të forta. Udhëtimi në kushte të tilla për muaj të tërë mund të shkaktojë atrofi të disa muskujve.
Kështu, sot krijimi i gravitetit artificial është një detyrë me rëndësi të madhe pa këtë aftësi është thjesht e pamundur.
Materiali
Edhe ata që e njohin fizikën vetëm në nivelin e kurrikulës shkollore e kuptojnë se graviteti është një nga ligjet themelore të botës sonë: të gjithë trupat ndërveprojnë me njëri-tjetrin, duke përjetuar tërheqje/zmbrapsje të ndërsjellë. Sa më i madh të jetë trupi, aq më e lartë është forca e tij gravitacionale.
Toka për realitetin tonë është një objekt shumë masiv. Kjo është arsyeja pse të gjithë trupat rreth saj, pa përjashtim, tërhiqen nga ajo.
Për ne, kjo do të thotë, e cila zakonisht matet në g, e barabartë me 9.8 metra për sekondë katror. Kjo do të thotë se nëse nuk do të kishim mbështetje nën këmbë, do të binim me një shpejtësi që rritet me 9.8 metra çdo sekondë.
Kështu, vetëm falë gravitetit ne jemi në gjendje të qëndrojmë në këmbë, të biem, të hamë dhe të pimë normalisht, të kuptojmë se ku është lart dhe ku është poshtë. Nëse graviteti zhduket, ne do ta gjejmë veten në mungesë peshe.
Kozmonautët që e gjejnë veten në hapësirë në një gjendje fluturimi - rënie të lirë - janë veçanërisht të njohur me këtë fenomen.
Teorikisht, shkencëtarët dinë se si të krijojnë gravitet artificial. Ka disa metoda.
Masa e madhe
Opsioni më logjik është ta bëni atë aq të madh sa të shfaqet graviteti artificial mbi të. Do të mund të ndiheni rehat në anije, pasi orientimi në hapësirë nuk do të humbasë.
Fatkeqësisht, kjo metodë është joreale me zhvillimin e teknologjisë moderne. Për të ndërtuar një objekt të tillë duhen shumë burime. Përveç kësaj, ngritja e tij do të kërkonte një sasi të jashtëzakonshme energjie.
Nxitimi
Duket se nëse doni të arrini një g të barabartë me atë në Tokë, thjesht duhet t'i jepni anijes një formë të sheshtë (si platformë) dhe ta bëni atë të lëvizë pingul me aeroplanin me nxitimin e kërkuar. Në këtë mënyrë, do të fitohet graviteti artificial dhe graviteti ideal.
Sidoqoftë, në realitet gjithçka është shumë më e ndërlikuar.
Para së gjithash, ia vlen të merret parasysh çështja e karburantit. Në mënyrë që stacioni të përshpejtohet vazhdimisht, është e nevojshme të keni një furnizim të pandërprerë me energji elektrike. Edhe nëse papritmas shfaqet një motor që nuk nxjerr lëndë, ligji i ruajtjes së energjisë do të mbetet në fuqi.
Problemi i dytë është vetë ideja e nxitimit të vazhdueshëm. Sipas njohurive tona dhe ligjeve fizike, është e pamundur të përshpejtohet pafundësisht.
Për më tepër, një automjet i tillë nuk është i përshtatshëm për misione kërkimore, pasi duhet të përshpejtojë vazhdimisht - të fluturojë. Ai nuk do të jetë në gjendje të ndalojë për të studiuar planetin, ai as nuk do të jetë në gjendje të fluturojë rreth tij ngadalë - ai duhet të përshpejtojë.
Kështu, bëhet e qartë se një gravitet i tillë artificial nuk është ende i disponueshëm për ne.
Karuseli
Të gjithë e dinë se si rrotullimi i një karuseli ndikon në trup. Prandaj, një pajisje e gravitetit artificial të bazuar në këtë parim duket të jetë më realiste.
Çdo gjë që është brenda diametrit të karuselit tenton të bjerë prej saj me një shpejtësi afërsisht të barabartë me shpejtësinë e rrotullimit. Rezulton se mbi trupat vepron një forcë e drejtuar përgjatë rrezes së objektit rrotullues. Është shumë e ngjashme me gravitetin.
Pra, kërkohet një anije me formë cilindrike. Në të njëjtën kohë, ai duhet të rrotullohet rreth boshtit të tij. Nga rruga, graviteti artificial në një anije kozmike, i krijuar sipas këtij parimi, shpesh demonstrohet në filmat fantashkencë.
Një anije në formë fuçie, që rrotullohet rreth boshtit të saj gjatësor, krijon një forcë centrifugale, drejtimi i së cilës korrespondon me rrezen e objektit. Për të llogaritur nxitimin që rezulton, duhet të ndani forcën me masën.
Në këtë formulë, rezultati i llogaritjes është nxitimi, ndryshorja e parë është shpejtësia nodale (e matur në radianë për sekondë), e dyta është rrezja.
Sipas kësaj, për të marrë g-në me të cilën jemi mësuar, është e nevojshme të kombinojmë saktë rrezen e transportit hapësinor.
Një problem i ngjashëm theksohet në filma të tillë si Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey dhe të ngjashme. Në të gjitha këto raste, graviteti artificial është afër përshpejtimit të tokës për shkak të gravitetit.
Sado e mirë të jetë ideja, është mjaft e vështirë ta zbatosh atë.
Probleme me metodën e karuselit
Problemi më i dukshëm është theksuar në Odisenë Hapësinore. Rrezja e "bartësit hapësinor" është rreth 8 metra. Për të marrë një nxitim prej 9.8, rrotullimi duhet të ndodhë me një shpejtësi prej afërsisht 10.5 rrotullime çdo minutë.
Në këto vlera shfaqet "efekti Coriolis", i cili konsiston në faktin se forca të ndryshme veprojnë në distanca të ndryshme nga dyshemeja. Kjo varet drejtpërdrejt nga shpejtësia këndore.
Rezulton se graviteti artificial do të krijohet në hapësirë, por rrotullimi i trupit shumë shpejt do të çojë në probleme me veshin e brendshëm. Kjo, nga ana tjetër, shkakton çrregullime të ekuilibrit, probleme me aparatin vestibular dhe vështirësi të tjera - të ngjashme.
Shfaqja e kësaj pengese sugjeron se një model i tillë është jashtëzakonisht i pasuksesshëm.
Mund të përpiqeni të shkoni nga e kundërta, siç bënë në romanin "The Ring World". Këtu anija është bërë në formën e një unaze, rrezja e së cilës është afër rrezes së orbitës sonë (rreth 150 milion km). Në këtë madhësi, shpejtësia e rrotullimit të saj është e mjaftueshme për të injoruar efektin Coriolis.
Dikush mund të supozojë se problemi është zgjidhur, por nuk është aspak kështu. Fakti është se një rrotullim i plotë i kësaj strukture rreth boshtit të saj zgjat 9 ditë. Kjo sugjeron që ngarkesat do të jenë shumë të mëdha. Që struktura t'i rezistojë duhet një material shumë i fortë, të cilin sot nuk e kemi në dispozicion. Përveç kësaj, problemi është sasia e materialit dhe vetë procesi i ndërtimit.
Në lojërat me tema të ngjashme, si në filmin "Babylon 5", këto probleme zgjidhen disi: shpejtësia e rrotullimit është mjaft e mjaftueshme, efekti Coriolis nuk është i rëndësishëm, hipotetikisht është e mundur të krijohet një anije e tillë.
Sidoqoftë, edhe botë të tilla kanë një pengesë. Emri i tij është momenti këndor.
Anija, duke u rrotulluar rreth boshtit të saj, kthehet në një xhiroskop të madh. Siç e dini, është jashtëzakonisht e vështirë të detyrosh një xhiroskop të devijojë nga boshti i tij për faktin se është e rëndësishme që sasia e tij të mos largohet nga sistemi. Kjo do të thotë se do të jetë shumë e vështirë t'i jepet drejtim këtij objekti. Megjithatë, ky problem mund të zgjidhet.
Zgjidhje
Graviteti artificial në stacionin hapësinor bëhet i disponueshëm kur cilindri O'Neill vjen në shpëtim. Për të krijuar këtë dizajn, nevojiten anije cilindrike identike, të cilat janë të lidhura përgjatë boshtit. Ata duhet të rrotullohen në drejtime të ndryshme. Rezultati i një montimi të tillë është momenti këndor zero, kështu që nuk duhet të ketë vështirësi për t'i dhënë anijes drejtimin e kërkuar.
Nëse është e mundur të bëhet një anije me një rreze prej rreth 500 metrash, atëherë ajo do të funksionojë saktësisht siç duhet. Në të njëjtën kohë, graviteti artificial në hapësirë do të jetë mjaft i rehatshëm dhe i përshtatshëm për fluturime të gjata në anije ose stacione kërkimore.
Inxhinierët e Hapësirës
Krijuesit e lojës dinë të krijojnë gravitet artificial. Sidoqoftë, në këtë botë fantazi, graviteti nuk është tërheqja e ndërsjellë e trupave, por një forcë lineare e krijuar për të përshpejtuar objektet në një drejtim të caktuar. Tërheqja këtu nuk është absolute, ajo ndryshon kur ridrejtohet burimi.
Graviteti artificial në stacionin hapësinor krijohet duke përdorur një gjenerator të veçantë. Është i njëtrajtshëm dhe i barabartë në intervalin e gjeneratorit. Pra, në botën reale, nëse do të futeshe nën një anije me një gjenerator të instaluar, do të tërhiqesh drejt bykut. Sidoqoftë, në lojë heroi do të bjerë derisa të largohet nga perimetri i pajisjes.
Sot, graviteti artificial në hapësirë i krijuar nga një pajisje e tillë është i paarritshëm për njerëzimin. Sidoqoftë, edhe zhvilluesit me flokë gri nuk pushojnë së ëndërruari për të.
Gjenerator sferik
Ky është një opsion më realist i pajisjes. Kur instalohet, graviteti drejtohet drejt gjeneratorit. Kjo bën të mundur krijimin e një stacioni, graviteti i të cilit do të jetë i barabartë me atë planetar.
Centrifuge
Sot, graviteti artificial në Tokë gjendet në pajisje të ndryshme. Ato bazohen, në pjesën më të madhe, në inerci, pasi kjo forcë ndihet nga ne në një mënyrë të ngjashme me ndikimin gravitacional - trupi nuk e dallon se cili shkak shkakton nxitimin. Si shembull: një person që ngjitet në ashensor përjeton ndikimin e inercisë. Nëpërmjet syve të një fizikani: ngritja e ashensorit i shton përshpejtimin e kabinës përshpejtimit të rënies së lirë. Kur kabina kthehet në lëvizjen e matur, "fitimi" në peshë zhduket, duke i kthyer ndjesitë e zakonshme.
Shkencëtarët kanë qenë prej kohësh të interesuar për gravitetin artificial. Një centrifugë përdoret më shpesh për këto qëllime. Kjo metodë është e përshtatshme jo vetëm për anijet kozmike, por edhe për stacionet tokësore ku është e nevojshme të studiohen efektet e gravitetit në trupin e njeriut.
Studioni në Tokë, aplikoni në...
Megjithëse studimi i gravitetit filloi në hapësirë, ai është një shkencë shumë tokësore. Edhe sot, përparimet në këtë fushë kanë gjetur aplikimin e tyre, për shembull, në mjekësi. Duke ditur nëse është e mundur të krijohet graviteti artificial në një planet, ai mund të përdoret për të trajtuar problemet me sistemin musculoskeletal ose sistemin nervor. Për më tepër, studimi i kësaj force kryhet kryesisht në Tokë. Kjo bën të mundur që astronautët të kryejnë eksperimente duke qëndruar nën vëmendjen e ngushtë të mjekëve. Graviteti artificial në hapësirë është një çështje tjetër që nuk ka njerëz që mund të ndihmojnë astronautët në rast të një situate të paparashikuar.
Duke pasur parasysh mungesën e plotë të peshës, nuk mund të merret parasysh një satelit i vendosur në orbitën e ulët të Tokës. Këto objekte, megjithëse në një masë të vogël, ndikohen nga graviteti. Forca e gravitetit e krijuar në raste të tilla quhet mikrogravitet. Graviteti i vërtetë përjetohet vetëm në një automjet që fluturon me një shpejtësi konstante në hapësirën e jashtme. Megjithatë, trupi i njeriut nuk e ndjen këtë ndryshim.
Ju mund të përjetoni mungesë peshe gjatë një kërcimi të gjatë (para se të hapet tenda) ose gjatë një zbritjeje parabolike të avionit. Eksperimente të tilla kryhen shpesh në SHBA, por në një aeroplan kjo ndjesi zgjat vetëm 40 sekonda - kjo është shumë e shkurtër për një studim të plotë.
Në BRSS, në vitin 1973, ata e dinin nëse ishte e mundur të krijohej graviteti artificial. Dhe ata jo vetëm e krijuan atë, por edhe e ndryshuan në një farë mënyre. Një shembull i mrekullueshëm i një reduktimi artificial të gravitetit është zhytja e thatë, zhytja. Për të arritur efektin e dëshiruar, duhet të vendosni një film të trashë në sipërfaqen e ujit. Personi vendoset mbi të. Nën peshën e trupit, trupi zhytet nën ujë, duke lënë vetëm kokën në majë. Ky model demonstron mjedisin pa mbështetje, me gravitet të ulët që karakterizon oqeanin.
Nuk ka nevojë të shkoni në hapësirë për të përjetuar forcën e kundërt të mungesës së peshës - hipergravitetin. Kur një anije kozmike ngrihet dhe ulet në një centrifugë, mbingarkesa jo vetëm që mund të ndihet, por edhe të studiohet.
Trajtimi i gravitetit
Fizika gravitacionale gjithashtu studion efektet e mungesës së peshës në trupin e njeriut, duke u përpjekur të minimizojë pasojat. Sidoqoftë, një numër i madh i arritjeve të kësaj shkence mund të jenë të dobishme edhe për banorët e zakonshëm të planetit.
Mjekët vendosin shpresa të mëdha në hulumtimin e sjelljes së enzimave të muskujve në miopati. Kjo është një sëmundje serioze që çon në vdekje të hershme.
Gjatë ushtrimeve fizike aktive, një vëllim i madh i enzimës kreatinë fosfokinazë hyn në gjakun e një personi të shëndetshëm. Arsyeja për këtë fenomen është e paqartë, ndoshta ngarkesa vepron në membranën qelizore në atë mënyrë që ajo të bëhet "vrima". Pacientët me miopati marrin të njëjtin efekt pa ushtrime. Vëzhgimet e astronautëve tregojnë se në mungesë të peshës rrjedha e enzimës aktive në gjak zvogëlohet ndjeshëm. Ky zbulim sugjeron që përdorimi i zhytjes do të zvogëlojë ndikimin negativ të faktorëve që çojnë në miopati. Aktualisht po kryhen eksperimente mbi kafshët.
Trajtimi i disa sëmundjeve tashmë kryhet duke përdorur të dhënat e marra nga studimi i gravitetit, duke përfshirë gravitetin artificial. Për shembull, trajtimi i paralizës cerebrale, goditjeve në tru dhe Parkinsonit kryhet nëpërmjet përdorimit të kostumeve të stresit. Kërkimet për efektet pozitive të suportit, këpucëve pneumatike, pothuajse kanë përfunduar.
A do të fluturojmë për në Mars?
Arritjet e fundit të astronautëve japin shpresë për realitetin e projektit. Ekziston një përvojë në ofrimin e mbështetjes mjekësore për një person gjatë një qëndrimi të gjatë larg Tokës. Shumë përfitime kanë sjellë edhe fluturimet kërkimore në Hënë, ku forca gravitacionale është 6 herë më e vogël se e jona. Tani astronautët dhe shkencëtarët po i vendosin vetes një qëllim të ri - Marsin.
Para se të vini në radhë për një biletë për në Planetin e Kuq, duhet të dini se çfarë e pret trupin tashmë në fazën e parë të punës - gjatë rrugës. Mesatarisht, rruga për në planetin e shkretëtirës do të zgjasë një vit e gjysmë - rreth 500 ditë. Gjatë rrugës do t'ju duhet të mbështeteni vetëm në forcat tuaja, thjesht nuk ka ku të prisni ndihmë.
Shumë faktorë do të dëmtojnë forcën tuaj: stresi, rrezatimi, mungesa e një fushe magnetike. Testi më i rëndësishëm për trupin është ndryshimi i gravitetit. Gjatë udhëtimit, një person do të "njohet" me disa nivele të gravitetit. Para së gjithash, këto janë mbingarkesa gjatë ngritjes. Pastaj - pa peshë gjatë fluturimit. Pas kësaj - hipograviteti në destinacion, pasi graviteti në Mars është më pak se 40% e asaj të Tokës.
Si i përballoni efektet negative të mungesës së peshës në një fluturim të gjatë? Shpresohet se zhvillimet në fushën e gravitetit artificial do të ndihmojnë në zgjidhjen e kësaj çështjeje në të ardhmen e afërt. Eksperimentet mbi minjtë që udhëtojnë në Cosmos 936 tregojnë se kjo teknikë nuk i zgjidh të gjitha problemet.
Përvoja e OS ka treguar se përdorimi i komplekseve stërvitore që mund të përcaktojnë ngarkesën e kërkuar për secilin astronaut individualisht mund të sjellë përfitime shumë më të mëdha për trupin.
Tani për tani, besohet se jo vetëm studiuesit do të fluturojnë në Mars, por edhe turistët që duan të krijojnë një koloni në Planetin e Kuq. Për ta, të paktën për herë të parë, ndjesitë e të qenit në mungesë peshe do të tejkalojnë të gjitha argumentet e mjekëve për rreziqet e qëndrimit të zgjatur në kushte të tilla. Megjithatë, brenda disa javësh ata gjithashtu do të kenë nevojë për ndihmë, prandaj është kaq e rëndësishme të gjejmë një mënyrë për të krijuar gravitet artificial në anijen kozmike.
Rezultatet
Çfarë përfundimesh mund të nxirren për krijimin e gravitetit artificial në hapësirë?
Ndër të gjitha opsionet që po shqyrtohen aktualisht, struktura rrotulluese duket më realiste. Sidoqoftë, me kuptimin aktual të ligjeve fizike, kjo është e pamundur, pasi anija nuk është një cilindër i zbrazët. Brenda ka mbivendosje që ndërhyjnë në zbatimin e ideve.
Përveç kësaj, rrezja e anijes duhet të jetë aq e madhe sa efekti Coriolis të mos ketë një efekt të rëndësishëm.
Për të kontrolluar diçka të tillë, ju duhet cilindri O'Neill i përmendur më sipër, i cili do t'ju japë mundësinë për të kontrolluar anijen. Në këtë rast, rriten shanset për të përdorur një dizajn të tillë për fluturimet ndërplanetare duke i siguruar ekuipazhit një nivel të rehatshëm graviteti.
Përpara se njerëzimi të arrijë të realizojë ëndrrat e tij, unë do të doja të shihja pak më shumë realizëm dhe akoma më shumë njohuri për ligjet e fizikës në veprat fantastiko-shkencore.
Pse mendoni se astronautët përjetojnë mungesë peshe në hapësirë? Ekziston një probabilitet i lartë që të përgjigjeni gabim.
Kur u pyetën pse objektet dhe astronautët shfaqen në një gjendje pa peshë në një anije kozmike, shumë njerëz japin përgjigjen e mëposhtme:
1. Nuk ka gravitacion në hapësirë, kështu që ato nuk peshojnë asgjë.
2. Hapësira është një vakum, dhe në një vakum nuk ka gravitet.
3. Astronautët janë shumë larg nga sipërfaqja e Tokës për t'u prekur nga forca e gravitetit të saj.
Të gjitha këto përgjigje janë të gabuara!
Gjëja kryesore që duhet të kuptoni është se ka gravitacion në hapësirë. Ky është një keqkuptim mjaft i zakonshëm. Çfarë e mban Hënën në orbitën e saj rreth Tokës? Graviteti. Çfarë e mban Tokën në orbitë rreth Diellit? Graviteti. Çfarë i pengon galaktikat të shpërndahen në drejtime të ndryshme? Graviteti.
Graviteti ekziston kudo në hapësirë!
Nëse do të ndërtonit një kullë në Tokë 370 km (230 milje) të lartë, afërsisht lartësia e orbitës së stacionit hapësinor, forca e gravitetit mbi ju në majë të kullës do të ishte pothuajse e njëjtë si në sipërfaqen e tokës. . Nëse do të dilnit nga kulla, do të shkonit drejt Tokës, ashtu siç planifikon të bëjë Felix Baumgartner më vonë këtë vit, kur përpiqet të kërcejë nga skaji i hapësirës. (Sigurisht, kjo nuk merr parasysh temperaturat e ftohta që do t'ju ngrijnë menjëherë, ose se si mungesa e ajrit ose rezistenca aerodinamike do t'ju vrasë, dhe se si rënia nëpër shtresa të ajrit atmosferik do të detyrojë çdo pjesë të trupit tuaj të përjetojë e dorës së parë si është të "shqyesh tre lëkurë" "Dhe përveç kësaj, një ndalesë e papritur do t'ju shkaktojë gjithashtu shumë bezdi).
Po, atëherë pse stacioni hapësinor ose satelitët në orbitë nuk bien në Tokë dhe pse astronautët dhe rrethinat e tyre brenda Stacionit Ndërkombëtar Hapësinor (ISS) ose ndonjë anije tjetër kozmike duket se notojnë?
Rezulton se gjithçka ka të bëjë me shpejtësinë!
Astronautët, vetë Stacioni Hapësinor Ndërkombëtar (ISS) dhe objekte të tjera në orbitën e Tokës nuk notojnë—në fakt, ato bien. Por ata nuk bien në Tokë për shkak të shpejtësisë së tyre të madhe orbitale. Në vend të kësaj, ata "bien rreth" Tokës. Objektet në orbitën e Tokës duhet të udhëtojnë të paktën 28,160 km/h (17,500 mph). Prandaj, sapo ato përshpejtohen në raport me Tokën, forca e gravitetit të Tokës menjëherë përkulet dhe e merr trajektoren e tyre poshtë dhe ata kurrë nuk e kapërcejnë këtë afrim minimal me Tokën. Për shkak se astronautët kanë të njëjtin përshpejtim si stacioni hapësinor, ata përjetojnë një gjendje pa peshë.
Ndodh që ne mund ta përjetojmë këtë gjendje - shkurt - në Tokë, në momentin e rënies. A keni qenë ndonjëherë në një xhiro me slitë ku, menjëherë pasi keni kaluar pikën më të lartë ("maja e slitës"), kur karroca fillon të rrokulliset poshtë, trupi juaj ngrihet nga sedilja? Nëse do të ishit në një ashensor në lartësinë e një rrokaqiell njëqindkatëshe dhe kablloja prishej, atëherë ndërsa ashensori po binte, do të notonit pa peshë në kabinën e ashensorit. Sigurisht, në këtë rast përfundimi do të kishte qenë shumë më dramatik.
Dhe më pas, me siguri keni dëgjuar për avionin me gravitet zero ("Vomit Comet") - aeroplanin KC 135, të cilin NASA e përdor për të krijuar gjendje afatshkurtra të mungesës së peshës, për trajnimin e astronautëve dhe testimin e eksperimenteve ose pajisjeve në gravitet zero. kushtet (zero-G), si dhe për fluturimet komerciale në gravitet zero, kur avioni fluturon përgjatë një trajektoreje parabolike, si në një udhëtim me slitë (por me shpejtësi të madhe dhe në lartësi të mëdha). parabolë dhe nxiton poshtë, pastaj në momentin që bie avioni, krijohen kushte pa peshë. Për fat të mirë, avioni del nga zhytja dhe nivelohet.
Megjithatë, le të kthehemi në kullën tonë. Nëse në vend të një hapi normal nga kulla do të bënit një kërcim vrapues, energjia juaj e drejtuar përpara do t'ju çonte larg nga kulla, në të njëjtën kohë, graviteti do t'ju çonte poshtë. Në vend që të uleni në bazën e kullës, do të uleni në një distancë prej saj. Nëse do të rrisnit shpejtësinë ndërsa ngriheshit, do të mund të hidheshe më larg nga kulla para se të arrini në tokë. Epo, nëse mund të vraponi aq shpejt sa anijet kozmike të ripërdorshme dhe ISS orbitojnë Tokën, me 28,160 km/h (17,500 mph), harku i kërcimit tuaj do të rrethonte Tokën. Do të ishit në orbitë dhe do të përjetonit një gjendje pa peshë. Por ju do të bini pa arritur në sipërfaqen e Tokës. Vërtetë, do t'ju duhet ende një kostum hapësinor dhe furnizime me ajër që merr frymë. Dhe nëse mund të vraponi me rreth 40,555 km/h (25,200 mph), do të hidheshit jashtë Tokës dhe do të filloni të rrotulloheni rreth Diellit.
"Shtetet e Bashkuara nuk do të jenë në gjendje të përballojnë pa Rusinë në hapësirë"
Një centrifugë do të instalohet në modulin e ri ISS që po zhvillohet në Rusi për të krijuar një artificial. “Ne kemi rikrijuar një centrifugë me rreze të vogël Premtimi i kësaj metode për simulimin e gravitetit artificial është treguar që kjo centrifugë përdoret për të krijuar gravitetin artificial në një modul të transformueshëm që po zhvillohet aktualisht nga RSC Energia. u tha gazetarëve për Problemet Mjekësore dhe Biologjike të Akademisë Ruse të Shkencave.
Kozmonauti, personi i parë që hyri në hapësirën e jashtme (18 mars 1965), dy herë Heroi i Bashkimit Sovjetik, Alexei Leonov, ndau mendimin e tij për këtë çështje me sitin.
— Çfarë problemesh krijon mungesa e peshës dhe a nuk do të zhduket bashkë me të edhe romanca e hapësirës? Pse keni nevojë të luftoni mungesën e peshës?
“Gjëja më e keqe që pret një person që e gjen veten në pafundësinë e hapësirës është pikërisht mungesa e peshës. Një person që ka fluturuar për një muaj në gravitetin zero, nëse nuk përgatitet posaçërisht për zbritjen, thjesht do të vdesë pasi të kthehet në tokë.
Pas fluturimit të parë që zgjati 18 ditë, Vitaly Sevastyanov dhe Andriyan Nikolaev u kthyen dhe nuk mundën të qëndronin. Për më tepër, indi kockor u bë i butë. Siç tha Vitaly, këmbët e tij u kthyen në "bisht peshku", ata u përkulën!
I gjithë trupi i njeriut, për aq kohë sa ekziston, është krijuar për të vepruar në konstantën e gravitetit të tokës. Dhe nëse hiqni gravitetin, trupi nuk e kupton se si do të sillet, duke filluar nga aparati vestibular dhe duke përfunduar me sistemin kardiovaskular dhe indin muskuloskeletor. Prandaj, çdo ditë, astronautët janë të detyruar të shpenzojnë shumë kohë duke ushtruar në simulatorë të tillë si ndalimi i pistave, varkat dhe vazhdimisht të veshin një kostum mbajtës që i mban muskujt e tyre në formë të mirë.
Le të kujtojmë fluturimin e fundit të Kornienkos - ata fluturuan për një vit, u kthyen dhe ecën me këmbët e tyre. Por Nikolaev dhe Sevastyanov nuk mund të qëndronin pas 18 ditësh. Duart e mia nuk mund të mbanin kufjet, ishin aq të dobëta.
Yura Romanenko fluturoi për një vit, bëri ushtrime fizike në hapësirë, ndoqi të gjitha rekomandimet. Si rezultat, një vit më vonë, kur u kthye, rezultoi se gjendja e tij fizike, e cila u vlerësua objektivisht përmes studimeve të indeve muskuloskeletore, ishte më e mirë se para fluturimit.
Për t'u ndjerë rehat, duhet të jeni në bordin e një kompleksi gjigant ku, për shkak të rrotullimit, krijohet graviteti artificial, të paktën 1.5 g ose 1 g (graviteti tokësor është 9.8 g), në mënyrë që një person të mund të lëvizë me këmbët e tij, dhe jo "noto". Aftësitë teknike e lejojnë këtë.
Kjo centrifugë duhet të ketë një shpatull, një karrige ku do të ulet një person. Për t'u rrotulluar, ju nevojiten një minimum prej 3 metrash, një diametër total prej 6 metrash. Për ta bërë këtë, duhet të ketë një dizajn krejtësisht të ndryshëm të stacionit hapësinor. Kjo është një rrotë gjigante, me diametër 200 metra, me zona të ndryshme pune rreth periferisë së saj. Rrota është si një karrocë, në mes ka një tufë në të cilën futet boshti. Këtu graviteti në këtë qendër është zero, ka mungesë të plotë të peshës. Ky është një vend ku një anije, një lloj transporti, çdo gjë mund të fluturojë. Dhe pastaj shkoni përgjatë foleve në periferi. Është e nevojshme të krijoni një minimum prej 0.2 g për të formuar një pasqyrë të lëngshme. Dhe kjo mund të bëhet vetëm nën mbingarkesë. Tashmë 0.1 g i mjafton njeriut që të ecë me kokë poshtë, çfarë të dojë.
Nëse duam të kemi kosto të ulëta në orbitë dhe në të njëjtën kohë të krijojmë kushte komode, duhet të krijojmë një stacion të tillë, një strukturë torusi, ku mund të qëndroni sa të doni, një apo dy vjet.
Për detaje kontaktoi edhe faqja Studiues në Institutin e Problemeve Mjekësore dhe Biologjike (IMBP) të Akademisë Ruse të Shkencave Alexander Smoleevsky.
— Në kuptimin tonë të përbashkët, një centrifugë është një strukturë mjaft e madhe. A ka vend në ISS për të akomoduar këtë?
- Po flasim për një centrifugë me rreze të shkurtër. Kjo do të thotë, kjo nuk është centrifuga e madhe që tregohet zakonisht, ky është një version më kompakt. Teknologjia mund të konsiderohet si një mjet i ri për të parandaluar efektet afatgjata të mungesës së peshës në trup, në muskuj dhe kocka. Graviteti artificial mund të kompensojë këto efekte të pakëndshme pa stërvitje fizike të mundimshme.
— A është ky një simulator apo një fenomen në shkallë më të gjerë?
“Kjo është pikërisht një centrifugë që ju lejon të kompensoni në mënyrë pasive efektet negative të mungesës së peshës. Simulatori ende nënkupton pjesëmarrjen aktive të një personi, tensionin e muskujve dhe përpjekjet vullnetare. Këta janë pikërisht simulatorët që janë aktualisht në ISS. Dhe ky ilaç është më i përshtatshëm për parandalim.
Rreth dizajnit të faqes së internetit të centrifugës Oleg Voloshin, sekretari i shtypit i Institutit të Problemeve Biomjekësore (IMBP) të Akademisë së Shkencave Ruse, sqaroi:
— Një centrifugë me rreze të shkurtër ka dallime thelbësore nga një centrifugë konvencionale. Në atë të zakonshmen, në të cilën astronautët zakonisht stërviten në Tokë, personi është në shpatullën e largët dhe rrotullohet sikur tërësisht, si të thuash.
Kjo është arsyeja pse një centrifugë me rreze të shkurtër quhet kështu sepse ka vetëm rreth 2.5 metra krah, por një person është vendosur atje, koka e tij është pothuajse afër boshtit qendror dhe këmbët e tij janë në skajin distal. Ky është një ndryshim thelbësor.
Një centrifugë e tillë rrotullohet me një shpejtësi më të ulët se një centrifugë CPC dhe ka detyra krejtësisht të ndryshme. Kjo do të thotë, nëse centrifuga është e madhe, klasike, ajo është krijuar për të mësuar një person t'i rezistojë mbingarkesave. Kjo centrifugë me rreze të shkurtër zgjidh një problem tjetër.
Kjo do të thotë, ndryshimi themelor është se personi atje shtrihet me kokën drejt qendrës së boshtit të rrotullimit, dhe këmbët e tij janë në fund. Kjo nuk bëhet për të trajnuar astronautin nën mbingarkesë, por për të siguruar të paktën një ngarkesë, gravitetin. Supozohet se astronauti do të jetë atje për disa minuta në ditë. Është si kostumi i stresit i Chibis - astronauti e vesh atë për një kohë, punon dhe kryen procedura që lidhen me efektet e nevojshme fiziologjike. Një person do të punojë gjithashtu në një centrifugë me rreze të shkurtër.
Versioni tokësor që kemi zgjidh problemin e përcaktimit të cikleve të sakta, si ta bëjmë atë dhe në cilën mënyrë është më mirë të punohet.
— Kur do të shfaqet zhvillimi në ISS?
- Nuk është ende e qartë, ka një detyrë, por nuk mund të them kohën. Çdo imitues merr pak hapësirë, dhe kur vëllimi i stacionit është planifikuar, atëherë, natyrisht, simulatori vendoset në një zonë të caktuar, dhe centrifuga është një objekt mjaft i rëndë. Unë dyshoj seriozisht se mund të instalohet në një modul tashmë fluturues. Do të duhet të montohet në Tokë së bashku me një centrifugë. Dhe në përputhje me rrethanat, hapësira duhet të ndahet në vetë modulin.
Imagjinoni një lëkundje për fëmijë rreth 5 metra të gjerë. Qendra e boshtit është disi në mes të kësaj lëkundjeje. Ky është afërsisht dizajni i një centrifuge. Ai zë një dhomë mjaft të madhe, rreth 8 metra. Keni nevojë për hapësirë për ajrin, sepse kur rrotullohet, do të përzihet ajri.
Sipas ligjit të gravitetit universal, të gjithë trupat tërhiqen nga njëri-tjetri, dhe forca e tërheqjes është drejtpërdrejt proporcionale me masat e trupave dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës ndërmjet tyre. Kjo do të thotë, shprehja "mungesë e gravitetit" nuk ka fare kuptim. Në një lartësi prej disa qindra kilometrash mbi sipërfaqen e Tokës - ku fluturojnë anijet kozmike dhe stacionet hapësinore me njerëz - forca gravitacionale e Tokës është shumë e fortë dhe praktikisht nuk ndryshon nga forca gravitacionale pranë sipërfaqes.
Nëse teknikisht do të ishte e mundur të hidhej një objekt nga një kullë 300 kilometra e lartë, ai do të fillonte të binte vertikalisht dhe me përshpejtimin e rënies së lirë, ashtu siç do të binte nga lartësia e një rrokaqiell ose nga lartësia e një personi. Kështu, gjatë fluturimeve orbitale, forca e gravitetit nuk mungon ose dobësohet në një masë të konsiderueshme, por kompensohet. Ashtu si për mjetet ujore dhe balonat, forca e gravitetit të tokës kompensohet nga forca e Arkimedit, dhe për avionët me krahë - nga forca ngritëse e krahut.
Po, por avioni fluturon dhe nuk bie, dhe pasagjeri brenda kabinës nuk fluturon si astronautët në ISS. Gjatë një fluturimi normal, pasagjeri e ndjen peshën e tij në mënyrë të përsosur dhe ajo që e pengon atë të bjerë në tokë nuk është forca e drejtpërdrejtë e ngritjes, por forca e reagimit të tokës. Vetëm gjatë një rënie të mprehtë emergjente ose të shkaktuar artificialisht, një person befas ndjen se ai ndalon së bërë presion mbi mbështetësin. Shfaqet mungesa e peshës. Pse? Por sepse nëse humbja e lartësisë ndodh me një nxitim afër përshpejtimit të rënies së lirë, atëherë mbështetja nuk e pengon më pasagjerin të bjerë - ajo vetë bie.
spaceref.comËshtë e qartë se kur avioni të ndalojë së zbrituri ndjeshëm, ose, për fat të keq, të bjerë në tokë, atëherë do të bëhet e qartë se graviteti nuk është larguar. Sepse në kushte tokësore dhe afër Tokës, efekti i mungesës së peshës është i mundur vetëm gjatë një rënieje. Në fakt, një rënie e gjatë është një fluturim orbital. Një anije kozmike që lëviz në orbitë me shpejtësi ikjeje, pengohet të bjerë në Tokë nga forca e inercisë. Ndërveprimi i gravitetit dhe inercisë quhet "forcë centrifugale", megjithëse në realitet një forcë e tillë nuk ekziston, është në një farë mënyre një trillim. Pajisja tenton të lëvizë në një vijë të drejtë (tangjencialisht me orbitën afër Tokës), por graviteti i Tokës vazhdimisht "rrotullon" trajektoren e lëvizjes. Këtu, ekuivalenti i nxitimit gravitacional është i ashtuquajturi nxitim centripetal, si rezultat i të cilit nuk ndryshon vlera e shpejtësisë, por vektori i saj. Dhe për këtë arsye shpejtësia e anijes mbetet e pandryshuar, por drejtimi i lëvizjes po ndryshon vazhdimisht. Meqenëse anija kozmike dhe astronauti lëvizin me të njëjtën shpejtësi dhe me të njëjtin përshpejtim centripetal, anija kozmike nuk mund të veprojë si një mbështetje mbi të cilën shtyp pesha e një personi. Pesha është forca e një trupi që vepron mbi një mbështetje që lind në fushën e gravitetit dhe e pengon atë të bjerë, por një anije, si një aeroplan që zbret ashpër, nuk e pengon atë të bjerë.
Kjo është arsyeja pse është krejtësisht e gabuar të flitet për mungesën e gravitetit të Tokës ose praninë e "mikrogravitetit" (siç është zakon në burimet në gjuhën angleze) në orbitë. Përkundrazi, graviteti i tokës është një nga faktorët kryesorë në fenomenin e mungesës së peshës që ndodh në bord.
Ne mund të flasim për mikrogravitetin e vërtetë vetëm kur aplikohet për fluturimet në hapësirën ndërplanetare dhe ndëryjore. Larg një trupi të madh qiellor, forcat gravitacionale të yjeve dhe planetëve të largët do të jenë aq të dobëta sa do të lindë efekti i mungesës së peshës. Ne kemi lexuar më shumë se një herë në romanet fantashkencë se si ta trajtojmë këtë. Stacionet hapësinore në formën e një torusi (rrote) do të rrotullohen rreth një boshti qendror dhe do të krijojnë një imitim të gravitetit duke përdorur forcën centrifugale. Vërtetë, për të krijuar ekuivalentin e gravitetit, do t'ju duhet t'i jepni torusit një diametër prej më shumë se 200 m. Ka probleme të tjera që lidhen me gravitetin artificial. Pra, e gjithë kjo është një çështje e së ardhmes së largët.
