האם אנחנו יכולים לדמות את כוח הכבידה?

החפרנים עונה 6 - חישה של צמחים (יולי 2019).

Anonim

כדי ליצור כוח משיכה ללא מסה הוא כמו יצירת כתום ללא צהוב; זה לא יכול להיעשות. מסיבה זו, אי אפשר ליצור כוח הכבידה, אלא רק לדמות אותו על ידי הצגת האסטרונאוט לכוחות המחקים את השפעתו. אחת הדרכים לעשות זאת היא להושיב אסטרונאוט ברכבת הרים.

האצת המפתח

לאיינשטיין היתה התגלות. הוא הבין כי ללא חלון, לא יוכל האיש להבחין אם המעלית נופלת תחת השפעת כוח הכבידה של כדור הארץ או פשוט מרחפת בחלל ריק, מבודדת לחלוטין בפינה המרוחקת ביותר של היקום: בשני המקרים הוא ירגיש חסר משקל. זהו עיקר התגליות המדהימות של איינשטיין: הכל יחסי

.

ואת האצה היא המפתח.

במילותיו של איינשטיין עצמו: "אין שום ניסוי שניתן לעשות כדי להבדיל בין ההשפעות של שדה כבידה אחיד לזה של תאוצה אחידה". במילים אחרות, אסטרונאוט לא היה מסוגל להבחין בין כוח משיכה כלפי מטה שחווה בספינת חלל מאיצה כלפי מעלה ב 9.8 m / s² מן הכוח שבו כדור הארץ מושך את האסטרונאוט על פני השטח שלה. בדרך זו, בעוד חללית לא ליצור כוח הכבידה, היא עושה לדמות את האפקט. אם זה לא היה עבור האצה ליניארית, לא היית מרגיש מוצמד למושב שלך או דחף בכיוון ההפוך של ההאצה, כאשר רכבת הרים רץ במדרון.

בעוד ליניארי האצת חללית היא דרך nifty לדמות כוח הכבידה, בואו לא נשכח כי היא מושגת על חשבון דלק. זכור כי מאיצי לא יכול להרגע אפילו לרגע, שכן באותו רגע, על פי חוק ניוטון הראשון של תנועה, החללית יתחילו לנסוע במהירות קבועה. ללא האצה, הנוסעים נעשים חסרי משקל. לכן, אם המאיצים יורים לסירוגין, האסטרונאוטים חייבים לצפות לרכב לא נוח, שבו תקופות קצרות של משקל נדחקות בין תקופות פתאומיות של חוסר משקל.

כח צנטריפוגלי

באותו אופן שבו כוח צנטריפוגלי סיכות המים על פני השטח של הדלי, הוא יכול גם להצמיד את הנוסעים של חללית מסתובבת על הצדדים שלה ואת פני השטח. אם אתה תוהה מדוע סיבולת היה סיבוב בזעם בסרט Interstellar, זה היה עושה זאת כדי לדמות כוח הכבידה עם כוח צנטריפוגלי נגזר בתהליך. רוב דגמי הכבידה של נאס"א מדומים "מתגלגלים" קדימה או "מסתובבים" במקומם. לכן

.

. מה הקאץ?

האצה, כאמור, היא המפתח. האצה סיבובית או זוויתית היא תוצר של רדיוס או המרחק בין נוסע לציר הסיבוב, כמו גם לריבוע של מהירות זוויתית. שני משתנים אלה מציעים לנו שני אילוצים.

בהתחשב בכך המהירות היא קבועה, עבור רדיוס גדול, ההאצה היא גדולה, כמו הכבידה מדומה, אבל בניית חללית גדולה היא יקרה. מאידך גיסא, בהתחשב בכך שהרדיוס הוא קבוע ועדיף קטן, עבור מהירות זוויתית גדולה, כוח הכבידה המדומה לא יחולק באופן שווה. אם המטוס הוא קטן מדי, אפילו את ההבדל הקטן ביותר של המרחק יהיה לייצר השפעות בולטות. עבור חללית קטנה, כוח הכבידה סביב ראשו של אחד, בשל המרחק שלו מן הציר, הוא גדול יותר מאשר כוח הכבידה סביב הרגליים!

(צילום: Interstellar)

אבל הבעיות לא מסתיימות שם. אין ספק כמה חלליות מכונות הבית כי הם מסוכנים לזוז. עם זאת, חפצים נייחים תורמים לחיכוך. מהנדסים נדרשים לכן לבנות מכונות או מכשירים עדינים באופן המאפשר להם לסובב ועדיין להישאר שלם. יתר על כן, האם לא ספינינג פתאום לשבש מסלול חללית? אמצעי נגד ידרשו את החללית להוציא דלק, ולכן הפרויקט כולו עשוי להיות יעיל בצורה לא יעילה.

בתקווה, בעתיד הקרוב מאוד, המהנדסים יקבעו בהצלחה את הגודל והמהירות האופטימליים של חלליות כדי לדמות כוח משיכה על פני מרחקים ארוכים, מרחבי לכת אל הפלנטה. אולי הם ימצאו טכניקה חדשה לגמרי לעשות זאת. עם זאת, מדוע נאס"א או SpaceX מוציאים מיליארדי דולרים על ספינות חלל? האם זה הכרחי? או שמא מדובר בפזרנות חסרת פשר?

למה הוא סימולציה מדומה חשוב?

(צילום אשראי: מסע בין כוכבים)

בסדרה של 18 ניסויים שבוצעו על שני גברים ושתי נשים בסביבה ללא כוח משיכה, מדעי החיים של Spacelab מצאו שתגובת תאי הדם הלבנים שלהם ומסת השריר ירדו. אם זה לא היה מספיק, בתוך 24 שעות בלבד של חוסר משקל, נפח הדם שלהם ירד ב -10%. ואם גם זה לא היה מספיק, ההשפעות של חוסר משקל ממושך המשיכו להטריד אותם גם אחרי שחזרו לכדור הארץ: כמו נוזלים שחלחלו לגוף התחתון שלהם, קצב הלב שלהם עלה, כך שהנבדקים סבלו מירידה בלחץ הדם ויכולת מופחתת להתאמן.

תוך התחשבות בסכנות של חוסר משקל מתמשך, אם תהיה אי פעם משימה מאוישת למאדים, הכבידה המדומה תהיה הכרחית לבריאות המשתתפים. טכנולוגיות מתוחכמות כל כך, כמו חזרה אל העתיד של קשירת נעליים, הם לעתים קרובות הגה לראשונה מדע בדיוני. עם זאת, בדיוק כמו נייקי לאחרונה לממש את הנעליים קשירת עצמי, אנו מקווים כי NASA ו SpaceX בקרוב לממש את כוח הכבידה מדומה. אם לא עם חללית cartwheeling, אז אולי עם רכבת רב כוכבית ארוכה, רב כוכבית רב?