Rusia decidió crear gravedad artificial en la ISS. ¿Por qué la gente experimenta ingravidez en el espacio? La gravedad artificial aparecerá en la ISS
Hoy en día, tal vez incluso un niño pequeño sepa que en el espacio se observa ingravidez. A esta difusión tan amplia de este hecho han contribuido numerosas películas de ciencia ficción sobre el espacio. Sin embargo, en realidad pocas personas saben por qué hay ingravidez en el espacio, y hoy intentaremos explicar este fenómeno.
Hipótesis falsas
La mayoría de las personas, después de haber escuchado la pregunta sobre el origen de la ingravidez, fácilmente responderán diciendo que tal estado se experimenta en el espacio porque la fuerza de gravedad no actúa sobre los cuerpos que se encuentran allí. Y esta será una respuesta completamente incorrecta, ya que la fuerza de la gravedad actúa en el espacio, y es esta fuerza la que mantiene en su lugar a todos los cuerpos cósmicos, incluidas la Tierra y la Luna, Marte y Venus, que inevitablemente giran alrededor de nuestra luminaria natural. - el sol.
Al escuchar que la respuesta es incorrecta, la gente probablemente sacará otra carta de triunfo de la manga: la ausencia de atmósfera, el vacío total que se observa en el espacio. Sin embargo, esta respuesta tampoco será correcta.
¿Por qué hay ingravidez en el espacio?
El hecho es que la ingravidez que experimentan los astronautas en la EEI se debe a una combinación de varios factores.
La razón es que la ISS orbita alrededor de la Tierra a una velocidad tremenda, superior a los 28 mil kilómetros por hora. Esta velocidad influye en el hecho de que los astronautas en la estación dejan de sentir la gravedad de la Tierra y se crea una sensación de ingravidez en relación con la nave. Todo esto lleva a que los astronautas comiencen a moverse por la estación exactamente como vemos en las películas de ciencia ficción.
Cómo simular la ingravidez en la Tierra
Es interesante que el estado de ingravidez se pueda recrear artificialmente dentro de la atmósfera terrestre, algo que, por cierto, lo están haciendo con éxito los especialistas de la NASA.
La NASA tiene en su balance un avión como el Vomit Comet. Este es un avión completamente común y corriente que se utiliza para entrenar a los astronautas. Es él quien es capaz de recrear las condiciones de estar en estado de ingravidez.
El proceso de recrear tales condiciones es el siguiente:
- El avión gana altura bruscamente y avanza a lo largo de una trayectoria parabólica previamente planificada.
- Al alcanzar el punto superior de la parábola convencional, el avión comienza un brusco movimiento descendente.
- Debido al cambio brusco en la trayectoria del movimiento, así como al empuje hacia abajo del avión, todas las personas a bordo comienzan a experimentar condiciones de ingravidez.
- Al alcanzar un cierto punto de descenso, el avión nivela su trayectoria y repite el procedimiento de vuelo, o aterriza en la superficie de la Tierra.
"Estados Unidos no podrá arreglárselas sin Rusia en el espacio"
Se instalará una centrífuga en el nuevo módulo de la ISS que se está desarrollando en Rusia para crear uno artificial. "Hemos recreado una centrífuga de radio pequeño. Se ha demostrado lo prometedor de este método para simular la gravedad artificial. Esta centrífuga se utiliza para crear gravedad artificial en un módulo transformable que actualmente está desarrollando RSC Energia", Oleg Orlov, director del Instituto de Problemas Médicos y Biológicos de la Academia Rusa de Ciencias, dijo a los periodistas.
El cosmonauta, la primera persona en caminar al espacio exterior (18 de marzo de 1965), dos veces Héroe de la Unión Soviética, Alexei Leonov, compartió su opinión al respecto con el sitio.
— ¿Qué problemas crea la ingravidez? ¿No desaparecerá con ella el romance espacial? ¿Por qué es necesario luchar contra la ingravidez?
“Lo peor que le espera a una persona que se encuentra en la inmensidad del espacio es precisamente la ingravidez. Una persona que ha volado durante un mes en gravedad cero, si no se prepara especialmente para el descenso, simplemente morirá al regresar a la Tierra.
Después del primer vuelo que duró 18 días, Vitaly Sevastyanov y Andriyan Nikolaev regresaron y no pudieron mantenerse en pie. Además, el tejido óseo se volvió blando. Como dijo Vitaly, sus piernas se convirtieron en “colas de pez”, ¡se doblaron!
Todo el cuerpo humano, mientras existe, está diseñado para funcionar en la constante gravitacional de la Tierra. Y si eliminamos la gravedad, el cuerpo no entiende cómo se comportará, empezando por el aparato vestibular y terminando en el sistema cardiovascular y el tejido musculoesquelético. Por lo tanto, cada día los astronautas se ven obligados a pasar mucho tiempo entrenándose en simuladores como pistas prohibidas, barcos y a usar constantemente un traje de carga que mantiene sus músculos en buena forma.
Recordemos el último vuelo de Kornienko: pasaron volando durante un año, regresaron y caminaron por sus propios pies. Pero Nikolaev y Sevastyanov no pudieron resistir después de 18 días. Mis manos no podían sostener los auriculares, estaban muy débiles.
Yura Romanenko voló durante un año, hizo ejercicios físicos en el espacio y siguió todas las recomendaciones. Como resultado, un año después, cuando regresó, resultó que su condición física, evaluada objetivamente mediante estudios del tejido musculoesquelético, era mejor que antes del vuelo.
Para sentirse cómodo, es necesario estar a bordo de un complejo gigante donde, debido a la rotación, se crea una gravedad artificial, de al menos 1,5 g o 1 g (la gravedad terrestre es de 9,8 g), para que una persona pueda moverse con sus propios pies, y no nadar". Las capacidades técnicas permiten que esto se haga.
Esta centrífuga debe tener un hombro, una silla donde se sentará una persona. Para girar se necesita un mínimo de 3 metros, un diámetro total de 6 metros. Para ello, es necesario un diseño completamente diferente de la estación espacial. Se trata de una rueda gigante, de 200 metros de diámetro, con varias zonas de trabajo en su periferia. La rueda es como un carro, en el medio hay un casquillo en el que encaja el eje. Aquí la gravedad en este centro es cero, hay total ingravidez. Este es un lugar donde un barco, algún tipo de transporte, cualquier cosa puede volar. Y luego sigue los radios hacia la periferia. Es necesario crear un mínimo de 0,2 g para que se forme un espejo líquido. Y esto sólo se puede hacer bajo sobrecarga. Ya son suficientes 0,1g para que una persona camine boca abajo, lo que quiera.
Si queremos tener bajos costos en órbita y al mismo tiempo crear condiciones cómodas, necesitamos crear una estación de este tipo, una estructura toroidal, donde puedas permanecer todo el tiempo que quieras, uno o dos años.
Para más detalles, el sitio también contactó Investigador del Instituto de Problemas Médicos y Biológicos (IMBP) RAS Alexander Smoleevsky.
— Según nuestro entendimiento común, una centrífuga es una estructura bastante grande. ¿Hay espacio en la ISS para acomodar esto?
— Estamos hablando de una centrífuga de radio corto. Es decir, esta no es la centrífuga grande que se suele mostrar, es una versión más compacta. La tecnología puede considerarse como un nuevo medio para prevenir los efectos a largo plazo de la ingravidez en el cuerpo, los músculos y los huesos. La gravedad artificial puede compensar estos efectos desagradables sin un entrenamiento físico laborioso.
— ¿Es esto un simulador o un fenómeno de mayor escala?
“Se trata precisamente de una centrífuga que permite compensar pasivamente los efectos negativos de la ingravidez. El simulador todavía implica la participación activa de una persona, tensión muscular y esfuerzos volitivos. Estos son exactamente los simuladores que se encuentran actualmente en la ISS. Y este remedio es más conveniente para la prevención.
Sobre el diseño del sitio web de centrífuga. Oleg Voloshin, secretario de prensa del Instituto de Problemas Biomédicos (IMBP) de la Academia de Ciencias de Rusia, aclaró:
— Una centrífuga de radio corto tiene diferencias fundamentales con una centrífuga convencional. En el habitual, en el que suelen entrenar los astronautas en la Tierra, la persona está en el hombro más alejado y gira, por así decirlo, como si estuviera enteramente.
Por eso se llama así a una centrífuga de radio corto porque tiene sólo unos 2,5 metros de brazo, pero allí se coloca a una persona, con la cabeza casi cerca del eje central y las piernas en el extremo distal. Ésta es una diferencia fundamental.
Una centrífuga de este tipo gira a menor velocidad que una centrífuga CPC y tiene tareas completamente diferentes. Es decir, si la centrífuga es grande, clásica, está diseñada para enseñar a una persona a resistir sobrecargas. Esta centrífuga de radio corto resuelve un problema diferente.
Es decir, la diferencia fundamental es que la persona allí yace con la cabeza hacia el centro del eje de rotación y las piernas en el otro extremo. Esto no se hace para entrenar al astronauta bajo sobrecarga, sino para proporcionar al menos algo de carga, la gravedad. Se supone que el astronauta estará allí unos minutos al día. Es como el traje antiestrés de Chibis: el astronauta se lo pone durante un rato, trabaja y realiza procedimientos asociados con los efectos fisiológicos necesarios. Una persona también trabajará en una centrífuga de radio corto.
La versión terrestre que tenemos soluciona el problema de determinar los ciclos correctos, cómo hacerlo y en qué modo es mejor trabajar.
— ¿Cuándo aparecerá el desarrollo en la ISS?
— Aún no está claro, hay una tarea, pero no puedo decir el momento. Cualquier simulador ocupa algo de espacio, y cuando se planifica el volumen de la estación, entonces, naturalmente, el simulador se coloca en algún área designada y la centrífuga es un objeto bastante voluminoso. Dudo seriamente que se pueda instalar en un módulo que ya está volando. Tendrá que montarse en la Tierra junto con una centrífuga. Y en consecuencia, se debe asignar espacio en el propio módulo.
Imagínese un columpio infantil de unos 5 metros de ancho. El centro del eje está más o menos en el medio de esta oscilación. Este es aproximadamente el diseño de una centrífuga. Ocupa una estancia bastante grande, de unos 8 metros. Necesitas espacio para el aire, porque cuando gira, mezclará el aire.
Incluso una persona que no está interesada en el espacio ha visto al menos una vez una película sobre viajes espaciales o ha leído sobre este tipo de cosas en libros. En casi todos estos trabajos, la gente camina por el barco, duerme normalmente y no tiene problemas para comer. Esto significa que estos barcos, ficticios, tienen gravedad artificial. La mayoría de los espectadores perciben esto como algo completamente natural, pero no lo es en absoluto.
gravedad artificial
Este es el nombre para cambiar (en cualquier dirección) la gravedad que nos resulta familiar mediante el uso de varios métodos. Y esto se hace no sólo en obras de ciencia ficción, sino también en situaciones terrenales muy reales, la mayoría de las veces para experimentos.
En teoría, crear gravedad artificial no parece tan difícil. Por ejemplo, se puede recrear mediante la inercia o, más precisamente, la necesidad de esta fuerza no surgió ayer; sucedió inmediatamente, tan pronto como una persona comenzó a soñar con vuelos espaciales de larga duración. La creación de gravedad artificial en el espacio permitirá evitar muchos de los problemas que surgen durante períodos prolongados de ingravidez. Los músculos de los astronautas se debilitan y los huesos se vuelven menos fuertes. Viajar en tales condiciones durante meses puede provocar atrofia de algunos músculos.
Por lo tanto, hoy en día la creación de gravedad artificial es una tarea de suma importancia; sin esta habilidad es simplemente imposible.
Material bélico
Incluso aquellos que conocen la física sólo en el nivel del plan de estudios escolar entienden que la gravedad es una de las leyes fundamentales de nuestro mundo: todos los cuerpos interactúan entre sí, experimentando atracción/repulsión mutua. Cuanto más grande es el cuerpo, mayor es su fuerza gravitacional.
La Tierra para nuestra realidad es un objeto muy masivo. Por eso todos los cuerpos que la rodean, sin excepción, se sienten atraídos por ella.
Para nosotros esto significa, que normalmente se mide en g, igual a 9,8 metros por segundo cuadrado. Esto significa que si no tuviéramos apoyo bajo nuestros pies, caeríamos a una velocidad que aumenta 9,8 metros por segundo.
Así, sólo gracias a la gravedad podemos pararnos, caernos, comer y beber normalmente, entender dónde está arriba y dónde está abajo. Si la gravedad desaparece, nos encontraremos en la ingravidez.
Los cosmonautas que se encuentran en el espacio en estado de vuelo (caída libre) están especialmente familiarizados con este fenómeno.
En teoría, los científicos saben cómo crear gravedad artificial. Hay varios métodos.
masa grande
La opción más lógica es hacerlo tan grande que aparezca sobre él gravedad artificial. Podrás sentirte cómodo en la nave, ya que no perderás la orientación en el espacio.
Desafortunadamente, este método no es realista con el desarrollo de la tecnología moderna. Construir un objeto así requiere demasiados recursos. Además, levantarlo requeriría una cantidad increíble de energía.
Aceleración
Parecería que si se quiere lograr una g igual a la de la Tierra, basta con darle a la nave una forma plana (de plataforma) y hacer que se mueva perpendicular al plano con la aceleración requerida. De esta forma se obtendrá la gravedad artificial, y además la gravedad ideal.
Sin embargo, en realidad todo es mucho más complicado.
En primer lugar, vale la pena considerar la cuestión del combustible. Para que la estación acelere constantemente, es necesario tener un suministro de energía ininterrumpida. Incluso si de repente aparece un motor que no expulsa materia, la ley de conservación de la energía seguirá vigente.
El segundo problema es la idea misma de aceleración constante. Según nuestro conocimiento y las leyes físicas, es imposible acelerar indefinidamente.
Además, un vehículo de este tipo no es adecuado para misiones de investigación, ya que debe acelerar constantemente: volar. No podrá detenerse a estudiar el planeta, ni siquiera podrá volar lentamente alrededor de él: deberá acelerar.
Por tanto, queda claro que esa gravedad artificial todavía no está a nuestra disposición.
Carrusel
Todo el mundo sabe cómo afecta al cuerpo la rotación de un carrusel. Por tanto, un dispositivo de gravedad artificial basado en este principio parece ser el más realista.
Todo lo que está dentro del diámetro del carrusel tiende a caerse a una velocidad aproximadamente igual a la velocidad de rotación. Resulta que sobre los cuerpos actúa una fuerza dirigida a lo largo del radio del objeto en rotación. Es muy similar a la gravedad.
Entonces, se requiere un barco con forma cilíndrica. Al mismo tiempo, debe girar alrededor de su eje. Por cierto, la gravedad artificial en una nave espacial creada según este principio se demuestra a menudo en películas de ciencia ficción.
Un barco en forma de barril, que gira alrededor de su eje longitudinal, crea una fuerza centrífuga, cuya dirección corresponde al radio del objeto. Para calcular la aceleración resultante, debes dividir la fuerza por la masa.
En esta fórmula, el resultado del cálculo es la aceleración, la primera variable es la velocidad nodal (medida en radianes por segundo), la segunda es el radio.
Según esto, para obtener la g a la que estamos acostumbrados, es necesario combinar correctamente los radios de transporte espacial.
Un problema similar se destaca en películas como Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey y similares. En todos estos casos, la gravedad artificial se acerca a la aceleración de la Tierra debida a la gravedad.
Por muy buena que sea la idea, es bastante difícil implementarla.
Problemas con el método del carrusel
El problema más obvio se destaca en Una odisea en el espacio. El radio del “transportista espacial” es de unos 8 metros. Para obtener una aceleración de 9,8, la rotación debe producirse a una velocidad de aproximadamente 10,5 revoluciones por minuto.
Con estos valores aparece el “efecto Coriolis”, que consiste en que actúan diferentes fuerzas a diferentes distancias del suelo. Depende directamente de la velocidad angular.
Resulta que se creará gravedad artificial en el espacio, pero girar el cuerpo demasiado rápido provocará problemas en el oído interno. Esto, a su vez, provoca trastornos del equilibrio, problemas en el aparato vestibular y otras dificultades similares.
La aparición de este obstáculo sugiere que tal modelo es extremadamente infructuoso.
Puedes intentar ir desde lo contrario, como lo hicieron en la novela "El mundo del anillo". Aquí la nave tiene la forma de un anillo, cuyo radio se acerca al radio de nuestra órbita (unos 150 millones de kilómetros). Con este tamaño, su velocidad de rotación es suficiente para ignorar el efecto Coriolis.
Se podría suponer que el problema se ha solucionado, pero no es así en absoluto. El caso es que una revolución completa de esta estructura alrededor de su eje tarda 9 días. Esto sugiere que las cargas serán demasiado grandes. Para que la estructura los aguante se necesita un material muy resistente, del que hoy en día no tenemos a nuestra disposición. Además, el problema es la cantidad de material y el propio proceso constructivo.
En juegos de temática similar, como en la película "Babylon 5", estos problemas se resuelven de alguna manera: la velocidad de rotación es suficiente, el efecto Coriolis no es significativo, hipotéticamente es posible crear un barco de este tipo.
Sin embargo, incluso esos mundos tienen un inconveniente. Su nombre es momento angular.
La nave, al girar alrededor de su eje, se convierte en un enorme giroscopio. Como usted sabe, es extremadamente difícil forzar un giroscopio a desviarse de su eje debido a que es importante que su cantidad no salga del sistema. Esto significa que será muy difícil darle dirección a este objeto. Sin embargo, este problema se puede solucionar.
Solución
La gravedad artificial en la estación espacial está disponible cuando el cilindro O'Neill llega al rescate. Para crear esta estructura, se necesitan barcos cilíndricos idénticos, que están conectados a lo largo del eje. Deben girar en diferentes direcciones. El resultado de tal ensamblaje es un momento angular cero, por lo que no debería haber ninguna dificultad para darle al barco la dirección requerida.
Si es posible construir un barco con un radio de unos 500 metros, funcionará exactamente como debería. Al mismo tiempo, la gravedad artificial en el espacio será bastante cómoda y adecuada para vuelos largos en barcos o estaciones de investigación.
Ingenieros espaciales
Los creadores del juego saben cómo crear gravedad artificial. Sin embargo, en este mundo de fantasía, la gravedad no es la atracción mutua de los cuerpos, sino una fuerza lineal diseñada para acelerar los objetos en una dirección determinada. La atracción aquí no es absoluta; cambia cuando se redirige la fuente.
La gravedad artificial en la estación espacial se crea mediante un generador especial. Es uniforme y equidireccional en el rango del generador. Entonces, en el mundo real, si te metes debajo de un barco con un generador instalado, serías arrastrado hacia el casco. Sin embargo, en el juego el héroe caerá hasta salir del perímetro del dispositivo.
Hoy en día, la gravedad artificial en el espacio creada por un dispositivo de este tipo es inaccesible para la humanidad. Sin embargo, incluso los desarrolladores canosos no dejan de soñar con ello.
Generador esférico
Esta es una opción de equipamiento más realista. Cuando se instala, la gravedad se dirige hacia el generador. Esto permite crear una estación cuya gravedad será igual a la planetaria.
Centrífugo
Hoy en día, la gravedad artificial en la Tierra se encuentra en varios dispositivos. Se basan, en su mayor parte, en la inercia, ya que sentimos esta fuerza de manera similar a la influencia gravitacional: el cuerpo no distingue qué causa causa la aceleración. Por ejemplo: una persona que sube en un ascensor experimenta la influencia de la inercia. A través de los ojos de un físico: la subida del ascensor suma la aceleración de la cabina a la aceleración de la caída libre. Cuando la cabina vuelve al movimiento mesurado, el “ganancia” de peso desaparece, volviendo a las sensaciones habituales.
Los científicos llevan mucho tiempo interesados en la gravedad artificial. Para estos fines se utiliza con mayor frecuencia una centrífuga. Este método es adecuado no sólo para naves espaciales, sino también para estaciones terrestres donde es necesario estudiar los efectos de la gravedad en el cuerpo humano.
Estudia en la Tierra, aplica en...
Aunque el estudio de la gravedad se inició en el espacio, es una ciencia muy terrestre. Incluso hoy en día, los avances en este ámbito han encontrado aplicación, por ejemplo, en la medicina. Sabiendo si es posible crear gravedad artificial en un planeta, se puede utilizar para tratar problemas del sistema musculoesquelético o del sistema nervioso. Además, el estudio de esta fuerza se lleva a cabo principalmente en la Tierra. Esto hace posible que los astronautas realicen experimentos mientras permanecen bajo la estrecha atención de los médicos. La gravedad artificial en el espacio es otra cuestión, allí no hay personas que puedan ayudar a los astronautas en caso de una situación imprevista.
Teniendo en cuenta la total ingravidez, no se puede tener en cuenta un satélite ubicado en una órbita terrestre baja. Estos objetos, aunque en pequeña medida, se ven afectados por la gravedad. La fuerza de gravedad generada en tales casos se llama microgravedad. La gravedad real sólo se experimenta en un vehículo que vuela a velocidad constante en el espacio exterior. Sin embargo, el cuerpo humano no siente esta diferencia.
Puede experimentar la ingravidez durante un salto de longitud (antes de que se abra el dosel) o durante un descenso parabólico del avión. Este tipo de experimentos se llevan a cabo a menudo en los EE. UU., pero en un avión esta sensación dura sólo 40 segundos, lo que es demasiado corto para un estudio completo.
En la URSS, allá por 1973, se sabía si era posible crear gravedad artificial. Y no sólo lo crearon, sino que también lo cambiaron de alguna manera. Un ejemplo sorprendente de reducción artificial de la gravedad es la inmersión en seco, la inmersión. Para lograr el efecto deseado, es necesario colocar una película gruesa sobre la superficie del agua. La persona se coloca encima. Bajo el peso del cuerpo, el cuerpo se hunde bajo el agua, dejando solo la cabeza en la parte superior. Este modelo demuestra el entorno de baja gravedad y sin soporte que caracteriza al océano.
No es necesario ir al espacio para experimentar la fuerza opuesta a la ingravidez: la hipergravedad. Cuando una nave espacial despega y aterriza en una centrífuga, la sobrecarga no sólo se puede sentir, sino también estudiar.
Tratamiento por gravedad
La física gravitacional también estudia los efectos de la ingravidez en el cuerpo humano, intentando minimizar sus consecuencias. Sin embargo, una gran cantidad de logros de esta ciencia también pueden ser útiles para los habitantes comunes del planeta.
Los médicos depositan grandes esperanzas en la investigación del comportamiento de las enzimas musculares en la miopatía. Esta es una enfermedad grave que conduce a una muerte prematura.
Durante el ejercicio físico activo, una gran cantidad de la enzima creatina fosfoquinasa ingresa a la sangre de una persona sana. La razón de este fenómeno no está clara; tal vez la carga afecte a la membrana celular de tal manera que se vuelva "agujereada". Los pacientes con miopatía obtienen el mismo efecto sin ejercicio. Las observaciones de los astronautas muestran que en condiciones de ingravidez el flujo de enzima activa a la sangre se reduce significativamente. Este descubrimiento sugiere que el uso de la inmersión reducirá el impacto negativo de los factores que conducen a la miopatía. Actualmente se están realizando experimentos con animales.
El tratamiento de algunas enfermedades ya se lleva a cabo utilizando datos obtenidos del estudio de la gravedad, incluida la gravedad artificial. Por ejemplo, el tratamiento de la parálisis cerebral, los accidentes cerebrovasculares y el Parkinson se lleva a cabo mediante el uso de trajes antiestrés. La investigación sobre los efectos positivos del soporte, el zapato neumático, casi ha concluido.
¿Volaremos a Marte?
Los últimos logros de los astronautas dan esperanzas sobre la realidad del proyecto. Existe experiencia en brindar apoyo médico a una persona durante una larga estadía lejos de la Tierra. Los vuelos de investigación a la Luna, cuya fuerza gravitacional es 6 veces menor que la nuestra, también han aportado muchos beneficios. Ahora los astronautas y científicos se están fijando un nuevo objetivo: Marte.
Antes de hacer cola para obtener un boleto al Planeta Rojo, debe saber lo que le espera al cuerpo en la primera etapa del trabajo: en el camino. En promedio, el camino hacia el planeta desértico tardará un año y medio, unos 500 días. En el camino tendrás que confiar únicamente en tus propias fuerzas, simplemente no hay ningún lugar donde esperar ayuda.
Muchos factores socavarán su fuerza: estrés, radiación, falta de campo magnético. La prueba más importante para el cuerpo es el cambio de gravedad. Durante el viaje, una persona se “familiarizará” con varios niveles de gravedad. En primer lugar, se trata de sobrecargas durante el despegue. Luego, la ingravidez durante el vuelo. Después de esto, hipogravedad en el destino, ya que la gravedad en Marte es menos del 40% de la de la Tierra.
¿Cómo se afrontan los efectos negativos de la ingravidez en un vuelo largo? Se espera que los avances en el campo de la gravedad artificial ayuden a resolver este problema en un futuro próximo. Los experimentos con ratas que viajan en el Cosmos 936 muestran que esta técnica no resuelve todos los problemas.
La experiencia de OS ha demostrado que el uso de complejos de entrenamiento que permiten determinar individualmente la carga requerida para cada astronauta puede aportar beneficios mucho mayores al cuerpo.
Por ahora, se cree que no sólo los investigadores volarán a Marte, sino también los turistas que quieran establecer una colonia en el Planeta Rojo. Para ellos, al menos por primera vez, la sensación de estar en ingravidez superará todos los argumentos de los médicos sobre los peligros de una estancia prolongada en tales condiciones. Sin embargo, dentro de unas semanas también necesitarán ayuda, por eso es tan importante poder encontrar una manera de crear gravedad artificial en la nave espacial.
Resultados
¿Qué conclusiones se pueden sacar sobre la creación de gravedad artificial en el espacio?
Entre todas las opciones que se están considerando actualmente, la estructura giratoria parece la más realista. Sin embargo, con la comprensión actual de las leyes físicas, esto es imposible, ya que el barco no es un cilindro hueco. En el interior hay superposiciones que interfieren con la implementación de ideas.
Además, el radio del barco debe ser tan grande que el efecto Coriolis no tenga un efecto significativo.
Para controlar algo como esto, necesitas el cilindro O'Neill mencionado anteriormente, que te permitirá controlar la nave. En este caso, aumentan las posibilidades de utilizar un diseño de este tipo para vuelos interplanetarios y al mismo tiempo proporcionar a la tripulación un nivel de gravedad cómodo.
Antes de que la humanidad consiga hacer realidad sus sueños, me gustaría ver un poco más de realismo y aún más conocimiento de las leyes de la física en las obras de ciencia ficción.
El concepto de estación de 1969, que se suponía que se ensamblaría en órbita a partir de las etapas completadas del programa Apolo. Se suponía que la estación giraría sobre su eje central para crear gravedad artificial.
¿Por qué? Porque si quieres ir a otro sistema estelar, necesitarás acelerar tu nave para llegar allí y luego reducirla una vez que llegues. Si no puedes protegerte de estas aceleraciones, te espera el desastre. Por ejemplo, para acelerar hasta alcanzar el máximo impulso en Star Trek, a un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz, habría que experimentar una aceleración de 4000 g. Esto es 100 veces la aceleración, lo que comienza a impedir el flujo sanguíneo en el cuerpo.
El lanzamiento del transbordador espacial Columbia en 1992 demostró que la aceleración se produce durante un largo período. La aceleración de la nave espacial será muchas veces mayor y el cuerpo humano no podrá afrontarla.
A menos que desee permanecer ingrávido durante un viaje largo, para no exponerse a un desgaste biológico terrible como la pérdida de músculos y huesos, debe haber una fuerza constante sobre el cuerpo. Para cualquier otra fuerza esto es bastante fácil de hacer. En el electromagnetismo, por ejemplo, se podría colocar a una tripulación en una cabina conductora y muchos campos eléctricos externos simplemente desaparecerían. Sería posible colocar en su interior dos placas paralelas y crear un campo eléctrico constante que empuje las cargas en una determinada dirección.
Si tan solo la gravedad funcionara de la misma manera.
Simplemente no existe un conductor gravitacional, ni es posible protegerse de la fuerza gravitacional. Es imposible crear un campo gravitacional uniforme en una región del espacio, por ejemplo, entre dos placas. ¿Por qué? Porque a diferencia de la fuerza eléctrica generada por cargas positivas y negativas, sólo existe un tipo de carga gravitacional y es la masa-energía. La fuerza gravitacional siempre atrae y no hay forma de escapar de ella. Solo puedes utilizar tres tipos de aceleración: gravitacional, lineal y rotacional.
La gran mayoría de los quarks y leptones del Universo están compuestos de materia, pero cada uno de ellos también tiene antipartículas hechas de antimateria, cuyas masas gravitacionales no han sido determinadas.
La única forma en que se podría crear una gravedad artificial que lo protegería de los efectos de la aceleración de su nave y le proporcionaría un empuje "hacia abajo" constante sin aceleración sería si desbloqueara las partículas de masa de gravedad negativa. Todas las partículas y antipartículas que hemos encontrado hasta ahora tienen masa positiva, pero estas masas son inerciales, lo que significa que sólo pueden juzgarse cuando la partícula se crea o se acelera. La masa inercial y la masa gravitacional son las mismas para todas las partículas que conocemos, pero nunca hemos probado nuestra idea con antimateria o antipartículas.
Actualmente se están realizando experimentos en esta área. El experimento ALPHA del CERN ha creado antihidrógeno: una forma estable de antimateria neutra, y está trabajando para aislarlo de todas las demás partículas. Si el experimento es lo suficientemente sensible, podremos medir cómo entra una antipartícula en un campo gravitacional. Si cae, como la materia ordinaria, entonces tiene una masa gravitacional positiva y puede usarse para construir un conductor gravitacional. Si cae hacia arriba en un campo gravitacional, lo cambia todo. Un solo resultado y de repente la gravedad artificial podría ser posible.
La posibilidad de obtener gravedad artificial nos resulta increíblemente atractiva, pero se basa en la existencia de una masa gravitacional negativa. Puede ser una masa así, pero aún no lo hemos demostrado.
Si la antimateria tiene masa gravitacional negativa, entonces al crear un campo de materia normal y un techo de antimateria, podríamos crear un campo de gravedad artificial que siempre te arrastraría hacia abajo. Al crear una capa conductora de gravedad en forma del casco de nuestra nave espacial, protegeríamos a la tripulación de las fuerzas de aceleración ultrarrápida que de otro modo serían letales. Y lo mejor de todo es que las personas en el espacio ya no experimentarían los efectos fisiológicos negativos que afectan a los astronautas hoy en día. Pero hasta que encontremos una partícula con masa gravitacional negativa, la gravedad artificial se obtendrá únicamente gracias a la aceleración.