Rusia memutuskan untuk menciptakan gravitasi buatan di ISS. Mengapa orang mengalami keadaan tanpa bobot di luar angkasa? Gravitasi buatan akan muncul di ISS

Saat ini, mungkin, bahkan seorang anak kecil pun mengetahui fakta bahwa keadaan tanpa bobot diamati di Luar Angkasa. Banyaknya film fiksi ilmiah tentang Luar Angkasa telah berkontribusi terhadap penyebaran luas fakta ini. Namun kenyataannya, hanya sedikit orang yang mengetahui mengapa ada keadaan tanpa bobot di Luar Angkasa, dan hari ini kami akan mencoba menjelaskan fenomena tersebut.

Hipotesis yang Salah

Kebanyakan orang, setelah mendengar pertanyaan tentang asal usul keadaan tanpa bobot, akan dengan mudah menjawabnya dengan mengatakan bahwa keadaan seperti itu dialami di Luar Angkasa karena gaya gravitasi tidak bekerja pada benda di sana. Dan ini akan menjadi jawaban yang sepenuhnya salah, karena gaya gravitasi bekerja di Luar Angkasa, dan gaya inilah yang menahan semua benda kosmik pada tempatnya, termasuk Bumi dan Bulan, Mars dan Venus, yang pasti berputar mengelilingi bintang alami kita. - matahari.

Setelah mendengar bahwa jawabannya salah, orang mungkin akan mengeluarkan kartu truf lain dari lengan baju mereka - tidak adanya atmosfer, kekosongan total yang diamati di Luar Angkasa. Namun, jawaban ini juga tidak benar.

Mengapa ada keadaan tanpa bobot di luar angkasa?

Faktanya, keadaan tanpa bobot yang dialami astronot di ISS muncul karena kombinasi berbagai faktor.

Pasalnya ISS mengorbit Bumi dengan kecepatan luar biasa melebihi 28 ribu kilometer per jam. Kecepatan ini mempengaruhi fakta bahwa para astronot di stasiun tidak lagi merasakan gravitasi bumi, dan perasaan tidak berbobot tercipta sehubungan dengan kapal. Semua ini mengarah pada fakta bahwa para astronot mulai bergerak di sekitar stasiun persis seperti yang kita lihat di film-film fiksi ilmiah.

Cara mensimulasikan keadaan tanpa bobot di Bumi

Menariknya, keadaan tanpa bobot dapat diciptakan kembali secara artifisial di atmosfer bumi, dan hal ini berhasil dilakukan oleh para spesialis dari NASA.

NASA memiliki pesawat seperti Vomit Comet di neracanya. Ini adalah pesawat biasa yang digunakan untuk melatih astronot. Dialah yang mampu menciptakan kembali kondisi berada dalam keadaan tanpa bobot.

Proses menciptakan kembali kondisi tersebut adalah sebagai berikut:

1. Pesawat memperoleh ketinggian secara tajam, bergerak sepanjang lintasan parabola yang telah direncanakan sebelumnya.
2. Mencapai titik puncak parabola konvensional, pesawat mulai bergerak ke bawah dengan tajam.
3. Karena perubahan lintasan pergerakan yang tiba-tiba, serta gaya dorong pesawat ke bawah, semua penumpang di dalamnya mulai mengalami kondisi tanpa bobot.
4. Setelah mencapai titik penurunan tertentu, pesawat menyamakan lintasannya dan mengulangi prosedur penerbangan, atau mendarat di permukaan bumi.

“Amerika Serikat tidak akan mampu bertahan tanpa Rusia di luar angkasa”

Sebuah centrifuge akan dipasang pada modul ISS baru yang sedang dikembangkan di Rusia untuk membuat modul buatan. "Kami telah menciptakan kembali mesin sentrifugal dengan radius kecil. Metode yang menjanjikan untuk mensimulasikan gravitasi buatan ini telah terbukti. Mesin sentrifugal ini digunakan untuk menciptakan gravitasi buatan pada modul yang dapat ditransformasikan yang saat ini sedang dikembangkan oleh RSC Energia," Oleg Orlov, direktur Institut Masalah Medis dan Biologis Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, kepada wartawan.

Kosmonot, orang pertama yang berjalan ke luar angkasa (18 Maret 1965), dua kali Pahlawan Uni Soviet, Alexei Leonov, berbagi pendapatnya tentang masalah ini dengan situs tersebut.

— Masalah apa yang ditimbulkan oleh keadaan tanpa bobot, dan bukankah romansa luar angkasa juga akan hilang? Mengapa kita perlu melawan keadaan tanpa bobot?

“Hal terburuk yang menanti seseorang yang mendapati dirinya berada di ruang angkasa yang luas justru adalah keadaan tanpa bobot. Seseorang yang telah terbang selama sebulan dalam keadaan tanpa bobot, jika dia tidak secara khusus mempersiapkan diri untuk turun, akan mati begitu saja ketika kembali ke bumi.

Setelah penerbangan pertama yang berlangsung selama 18 hari, Vitaly Sevastyanov dan Andriyan Nikolaev kembali dan tidak dapat berdiri. Apalagi jaringan tulang menjadi lunak. Seperti yang dikatakan Vitaly, kakinya berubah menjadi “ekor ikan”, bengkok!

Seluruh tubuh manusia, selama masih ada, dirancang untuk beroperasi dalam konstanta gravitasi bumi. Dan jika gravitasi dihilangkan, tubuh tidak memahami bagaimana perilakunya, mulai dari alat vestibular hingga sistem kardiovaskular dan jaringan muskuloskeletal. Oleh karena itu, setiap hari para astronot terpaksa menghabiskan banyak waktu untuk berolahraga di simulator seperti track-bans, perahu, dan terus-menerus mengenakan pakaian penahan beban yang menjaga otot-otot mereka tetap dalam kondisi yang baik.

Mari kita ingat penerbangan terakhir Kornienko - mereka terbang selama setahun, kembali dan berjalan sendiri. Tetapi Nikolaev dan Sevastyanov tidak dapat berdiri setelah 18 hari. Tangan saya tidak bisa memegang headset, sangat lemah.

Yura Romanenko terbang selama setahun, melakukan latihan fisik di luar angkasa, mengikuti semua rekomendasi. Alhasil, setahun kemudian, saat kembali, ternyata kondisi fisiknya, yang dinilai obyektif melalui studi jaringan muskuloskeletal, lebih baik dibandingkan sebelum penerbangan.

Untuk merasa nyaman, Anda harus berada di dalam kompleks raksasa di mana, karena rotasi, tercipta gravitasi buatan, setidaknya 1,5g atau 1g (gravitasi bumi adalah 9,8g), sehingga seseorang dapat bergerak dengan kakinya sendiri, dan bukan “berenang”. Kemampuan teknis memungkinkan hal ini dilakukan.

Mesin sentrifugal ini harus memiliki bahu, kursi tempat seseorang akan duduk. Untuk memutarnya dibutuhkan minimal 3 meter, diameter total 6 meter. Untuk melakukan ini, harus ada desain stasiun luar angkasa yang benar-benar berbeda. Ini adalah roda raksasa, berdiameter 200 meter, dengan berbagai area kerja di sekelilingnya. Roda itu seperti gerobak, di tengahnya terdapat selongsong yang dipasang porosnya. Di sini gravitasi di hub ini adalah nol, tidak ada bobot sama sekali. Ini adalah tempat di mana kapal, sejenis transportasi, apapun bisa terbang. Dan kemudian ikuti jeruji ke pinggiran. Diperlukan minimal 0,2 g agar cermin cair dapat terbentuk. Dan ini hanya dapat dilakukan jika kelebihan beban. Sudah 0,1g sudah cukup bagi seseorang untuk berjalan terbalik, apapun yang dia inginkan.

Jika kita ingin memiliki biaya rendah di orbit dan pada saat yang sama menciptakan kondisi yang nyaman, kita perlu membuat stasiun seperti itu, struktur torus, di mana Anda dapat tinggal selama yang Anda suka, satu atau dua tahun.

Untuk detailnya, situs tersebut juga menghubungi Rekan peneliti di Institut Masalah Medis dan Biologi (IMBP) RAS Alexander Smoleevsky.

— Dalam pemahaman kita bersama, centrifuge adalah struktur yang cukup besar. Apakah ada ruang di ISS untuk menampung hal ini?

— Kita berbicara tentang centrifuge radius pendek. Artinya, ini bukan centrifuge besar yang biasa ditampilkan, ini versi yang lebih ringkas. Teknologi ini dapat dianggap sebagai cara baru untuk mencegah dampak jangka panjang dari kondisi tanpa bobot pada tubuh, otot, dan tulang. Gravitasi buatan dapat mengimbangi efek tidak menyenangkan ini tanpa pelatihan fisik yang melelahkan.

— Apakah ini sebuah simulator atau fenomena berskala lebih besar?

“Ini adalah mesin pemisah yang memungkinkan Anda secara pasif mengkompensasi dampak negatif dari keadaan tanpa bobot. Simulator tetap menyiratkan partisipasi aktif seseorang, ketegangan otot, dan upaya kemauan. Ini adalah simulator yang saat ini ada di ISS. Dan obat ini lebih nyaman untuk pencegahan.

Tentang desain situs web centrifuge Oleg Voloshin, sekretaris pers Institut Masalah Biomedis (IMBP) dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, mengklarifikasi:

— Centrifuge radius pendek memiliki perbedaan mendasar dengan centrifuge konvensional. Dalam keadaan biasa, yang biasa dilakukan para astronot di Bumi, orang tersebut berada di bahu terjauh dan berputar seolah-olah seluruhnya.

Itu sebabnya centrifuge radius pendek disebut demikian karena lengannya hanya sekitar 2,5 meter, tetapi seseorang ditempatkan di sana, kepalanya hampir dekat poros tengah, dan kakinya berada di ujung distal. Ini adalah perbedaan mendasar.

Mesin sentrifugal semacam itu berputar dengan kecepatan lebih rendah daripada mesin sentrifugal CPC, dan mempunyai tugas yang sangat berbeda. Artinya, jika centrifuge berukuran besar, klasik, maka dirancang untuk mengajarkan seseorang untuk menahan beban berlebih. Centrifuge radius pendek ini memecahkan masalah yang berbeda.

Artinya, perbedaan mendasarnya adalah orang di sana berbaring dengan kepala menghadap pusat sumbu rotasi, dan kakinya berada di ujung terjauh. Hal ini dilakukan bukan untuk melatih astronot dalam keadaan kelebihan beban, tetapi untuk memberikan setidaknya sejumlah beban, gravitasi. Diasumsikan bahwa astronot akan berada di sana selama beberapa menit sehari. Ini seperti pakaian stres Chibis - astronot memakainya untuk sementara waktu, bekerja dan melakukan prosedur yang terkait dengan efek fisiologis yang diperlukan. Seseorang juga akan mengerjakan centrifuge radius pendek.

Versi dasar yang kami miliki memecahkan masalah dalam menentukan siklus yang benar, bagaimana melakukannya, dan dalam mode apa yang lebih baik untuk bekerja.

— Kapan perkembangannya akan muncul di ISS?

— Belum jelas, ada tugas, tapi saya belum bisa menyebutkan waktunya. Simulator apa pun memakan ruang, dan ketika volume stasiun direncanakan, maka, tentu saja, simulator ditempatkan di area tertentu, dan centrifuge adalah objek yang agak besar. Saya sangat ragu apakah itu dapat diinstal pada modul yang sudah terbang. Itu harus dirakit di Bumi bersama dengan mesin sentrifugal. Oleh karena itu, ruang harus dialokasikan dalam modul itu sendiri.

Bayangkan sebuah ayunan anak yang lebarnya sekitar 5 meter. Pusat sumbunya berada di tengah-tengah ayunan ini. Ini kira-kira seperti desain centrifuge. Menempati ruangan yang cukup besar, sekitar 8 meter. Anda memerlukan ruang untuk udara, karena jika diputar akan mencampurkan udara.

Bahkan orang yang tidak tertarik dengan luar angkasa setidaknya pernah melihat film tentang perjalanan luar angkasa atau membaca hal-hal semacam itu di buku. Di hampir semua pekerjaan seperti itu, orang-orang berjalan di sekitar kapal, tidur normal, dan tidak kesulitan makan. Artinya - kapal fiksi - ini memiliki gravitasi buatan. Sebagian besar pemirsa menganggap ini sebagai sesuatu yang wajar, tetapi sebenarnya tidak demikian.

Gravitasi buatan

Ini adalah sebutan untuk mengubah (ke segala arah) gravitasi yang kita kenal melalui penggunaan berbagai metode. Dan ini dilakukan tidak hanya dalam karya fiksi ilmiah, tetapi juga dalam situasi duniawi yang sangat nyata, paling sering untuk eksperimen.

Secara teori, menciptakan gravitasi buatan tidak terlihat sulit. Misalnya, ia dapat diciptakan kembali dengan menggunakan inersia, atau lebih tepatnya, kebutuhan akan kekuatan ini tidak muncul kemarin - ini terjadi segera setelah seseorang mulai memimpikan penerbangan luar angkasa jangka panjang. Penciptaan gravitasi buatan di ruang angkasa akan menghindari banyak masalah yang timbul selama periode tanpa bobot yang berkepanjangan. Otot astronot melemah dan tulang menjadi kurang kuat. Bepergian dalam kondisi seperti itu selama berbulan-bulan dapat menyebabkan atrofi pada beberapa otot.

Oleh karena itu, saat ini penciptaan gravitasi buatan adalah tugas yang sangat penting; tanpa keterampilan ini hal tersebut mustahil dilakukan.

Perlengkapan

Bahkan mereka yang mengetahui fisika hanya pada tingkat kurikulum sekolah memahami bahwa gravitasi adalah salah satu hukum dasar dunia kita: semua benda berinteraksi satu sama lain, mengalami tarik-menarik/menolak-menolak. Semakin besar suatu benda, semakin tinggi pula gaya gravitasinya.

Bumi bagi realitas kita adalah objek yang sangat masif. Itu sebabnya semua tubuh di sekitarnya, tanpa kecuali, tertarik padanya.

Bagi kami, ini berarti, yang biasanya diukur dalam g, sama dengan 9,8 meter per detik persegi. Artinya, jika kita tidak memiliki penyangga di bawah kaki kita, kita akan jatuh dengan kecepatan yang bertambah 9,8 meter setiap detiknya.

Jadi, hanya berkat gravitasi kita bisa berdiri, jatuh, makan dan minum dengan normal, memahami mana yang naik dan mana yang turun. Jika gravitasi lenyap, kita akan mendapati diri kita berada dalam keadaan tanpa bobot.

Para kosmonot yang berada di luar angkasa dalam keadaan melonjak—jatuh bebas—sangat akrab dengan fenomena ini.

Secara teoritis, para ilmuwan mengetahui cara menciptakan gravitasi buatan. Ada beberapa metode.

Massa besar

Pilihan paling logis adalah membuatnya begitu besar sehingga gravitasi buatan muncul di atasnya. Anda akan merasa nyaman di atas kapal, karena orientasi dalam ruang tidak akan hilang.

Sayangnya, cara ini tidak realistis dengan perkembangan teknologi modern. Untuk membangun objek seperti itu memerlukan terlalu banyak sumber daya. Selain itu, mengangkatnya akan membutuhkan energi yang sangat besar.

Percepatan

Tampaknya jika Anda ingin mencapai g yang sama dengan yang ada di Bumi, Anda hanya perlu memberi kapal itu bentuk datar (seperti platform) dan membuatnya bergerak tegak lurus terhadap bidang dengan percepatan yang diperlukan. Dengan cara ini, gravitasi buatan akan diperoleh, dan gravitasi ideal akan diperoleh.

Namun kenyataannya, semuanya jauh lebih rumit.

Pertama-tama, ada baiknya mempertimbangkan masalah bahan bakar. Agar stasiun dapat terus berakselerasi, diperlukan pasokan listrik yang tidak pernah terputus. Sekalipun tiba-tiba muncul mesin yang tidak mengeluarkan materi, hukum kekekalan energi akan tetap berlaku.

Masalah kedua adalah gagasan tentang percepatan konstan. Menurut pengetahuan dan hukum fisika kita, mustahil untuk melakukan percepatan tanpa batas.

Selain itu, kendaraan semacam itu tidak cocok untuk misi penelitian, karena harus terus berakselerasi - terbang. Dia tidak akan bisa berhenti untuk mempelajari planet ini, dia bahkan tidak akan bisa terbang mengelilinginya dengan lambat - dia harus mempercepat.

Dengan demikian, menjadi jelas bahwa gravitasi buatan seperti itu belum tersedia bagi kita.

Korsel

Semua orang tahu bagaimana rotasi korsel mempengaruhi tubuh. Oleh karena itu, perangkat gravitasi buatan berdasarkan prinsip ini tampaknya paling realistis.

Segala sesuatu yang berada dalam diameter korsel cenderung jatuh dengan kecepatan kira-kira sama dengan kecepatan rotasi. Ternyata benda tersebut dikenai gaya yang diarahkan sepanjang jari-jari benda yang berputar. Ini sangat mirip dengan gravitasi.

Maka diperlukan kapal yang berbentuk silinder. Pada saat yang sama, ia harus berputar pada porosnya. Omong-omong, gravitasi buatan di pesawat luar angkasa, yang dibuat berdasarkan prinsip ini, sering ditampilkan dalam film fiksi ilmiah.

Sebuah kapal berbentuk tong, berputar pada sumbu memanjangnya, menciptakan gaya sentrifugal, yang arahnya sesuai dengan jari-jari benda. Untuk menghitung percepatan yang dihasilkan, Anda perlu membagi gaya dengan massa.

Pada rumus ini hasil perhitungannya adalah percepatan, variabel pertama adalah kecepatan nodal (diukur dalam radian per detik), variabel kedua adalah jari-jari.

Oleh karena itu, untuk mendapatkan g yang biasa kita lakukan, perlu menggabungkan radius transportasi ruang angkasa dengan benar.

Masalah serupa juga disorot dalam film-film seperti Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey dan sejenisnya. Dalam semua kasus ini, gravitasi buatan mendekati percepatan gravitasi bumi.

Betapapun bagusnya ide tersebut, namun cukup sulit untuk mengimplementasikannya.

Masalah dengan metode carousel

Masalah yang paling jelas disoroti dalam A Space Odyssey. Jari-jari “pembawa ruang angkasa” itu sekitar 8 meter. Untuk memperoleh percepatan sebesar 9,8 putaran harus terjadi dengan kecepatan kurang lebih 10,5 putaran setiap menitnya.

Pada nilai-nilai ini, “efek Coriolis” muncul, yang terdiri dari fakta bahwa gaya-gaya yang berbeda bekerja pada jarak yang berbeda dari lantai. Itu secara langsung tergantung pada kecepatan sudut.

Ternyata gravitasi buatan akan tercipta di luar angkasa, namun memutar tubuh terlalu cepat akan menimbulkan masalah pada telinga bagian dalam. Hal ini, pada gilirannya, menyebabkan gangguan keseimbangan, masalah dengan alat vestibular dan kesulitan serupa lainnya.

Munculnya kendala ini menunjukkan bahwa model seperti ini sangat tidak berhasil.

Anda dapat mencoba untuk beralih dari kebalikannya, seperti yang mereka lakukan dalam novel “The Ring World”. Di sini kapal dibuat berbentuk cincin yang jari-jarinya mendekati jari-jari orbit kita (sekitar 150 juta km). Pada ukuran ini, kecepatan putarannya cukup untuk mengabaikan efek Coriolis.

Anda mungkin berasumsi bahwa masalahnya telah terpecahkan, namun kenyataannya tidak demikian. Faktanya adalah revolusi penuh struktur ini pada porosnya membutuhkan waktu 9 hari. Hal ini menunjukkan bahwa bebannya akan terlalu besar. Agar struktur dapat menahannya, diperlukan material yang sangat kuat, yang tidak kita miliki saat ini. Selain itu, permasalahannya adalah jumlah material dan proses konstruksi itu sendiri.

Dalam permainan dengan tema serupa, seperti dalam film “Babylon 5”, masalah-masalah ini entah bagaimana terpecahkan: kecepatan rotasi cukup memadai, efek Coriolis tidak signifikan, secara hipotetis dimungkinkan untuk membuat kapal seperti itu.

Namun, dunia seperti itu pun memiliki kelemahan. Namanya momentum sudut.

Kapal, yang berputar pada porosnya, berubah menjadi giroskop besar. Seperti yang Anda ketahui, sangat sulit untuk memaksa giroskop menyimpang dari porosnya karena penting agar kuantitasnya tidak meninggalkan sistem. Artinya akan sangat sulit memberikan arahan pada objek tersebut. Namun permasalahan ini dapat diatasi.

Larutan

Gravitasi buatan di stasiun luar angkasa tersedia saat Silinder O'Neill datang untuk menyelamatkan. Untuk membuat desain ini, diperlukan kapal berbentuk silinder yang identik, yang dihubungkan sepanjang porosnya. Mereka harus berputar ke arah yang berbeda. Hasil dari perakitan seperti itu adalah momentum sudut nol, sehingga tidak akan ada kesulitan dalam memberikan arah yang diperlukan kapal.

Jika memungkinkan untuk membuat kapal dengan radius sekitar 500 meter, maka akan berfungsi sebagaimana mestinya. Pada saat yang sama, gravitasi buatan di luar angkasa akan cukup nyaman dan cocok untuk penerbangan jarak jauh dengan kapal atau stasiun penelitian.

Insinyur Luar Angkasa

Pencipta game ini tahu cara menciptakan gravitasi buatan. Namun, di dunia fantasi ini, gravitasi bukanlah gaya tarik-menarik benda, melainkan gaya linier yang dirancang untuk mempercepat benda ke arah tertentu. Daya tarik di sini tidak mutlak; ia berubah ketika sumbernya dialihkan.

Gravitasi buatan di stasiun luar angkasa diciptakan dengan menggunakan generator khusus. Itu seragam dan searah dalam jangkauan generator. Jadi, di dunia nyata, jika Anda berada di bawah kapal yang dilengkapi generator, Anda akan ditarik ke arah lambung kapal. Namun, di dalam game, hero tersebut akan terjatuh hingga meninggalkan perimeter perangkat.

Saat ini, gravitasi buatan di ruang angkasa yang diciptakan oleh alat semacam itu tidak dapat diakses oleh umat manusia. Namun, bahkan pengembang berambut abu-abu pun tidak berhenti memimpikannya.

Generator berbentuk bola

Ini adalah pilihan peralatan yang lebih realistis. Saat dipasang, gravitasi diarahkan ke generator. Hal ini memungkinkan terciptanya stasiun yang gravitasinya sama dengan gravitasi planet.

Mesin sentrifugal

Saat ini, gravitasi buatan di Bumi ditemukan di berbagai perangkat. Mereka sebagian besar didasarkan pada inersia, karena gaya ini dirasakan oleh kita dengan cara yang mirip dengan pengaruh gravitasi - benda tidak membedakan penyebab apa yang menyebabkan percepatan. Sebagai contoh: seseorang yang naik lift mengalami pengaruh inersia. Dari sudut pandang seorang fisikawan: naiknya elevator menambah percepatan kabin terhadap percepatan jatuh bebas. Ketika kabin kembali ke gerakan terukur, “penambahan” berat menghilang, mengembalikan sensasi biasa.

Para ilmuwan telah lama tertarik pada gravitasi buatan. Centrifuge paling sering digunakan untuk tujuan ini. Metode ini cocok tidak hanya untuk pesawat ruang angkasa, tetapi juga untuk stasiun bumi yang memerlukan studi pengaruh gravitasi pada tubuh manusia.

Belajar di Bumi, melamar di...

Meskipun studi tentang gravitasi dimulai di luar angkasa, ini adalah ilmu yang sangat terestrial. Bahkan saat ini, kemajuan di bidang ini telah diterapkan, misalnya dalam bidang kedokteran. Mengetahui apakah mungkin untuk menciptakan gravitasi buatan di sebuah planet, hal ini dapat digunakan untuk mengatasi masalah pada sistem muskuloskeletal atau sistem saraf. Selain itu, studi tentang gaya ini dilakukan terutama di Bumi. Hal ini memungkinkan astronot melakukan eksperimen sambil tetap berada di bawah pengawasan dokter. Hal lain adalah gravitasi buatan di luar angkasa, tidak ada orang di sana yang dapat membantu para astronot jika terjadi situasi yang tidak terduga.

Mengingat keadaan tidak berbobot sama sekali, kita tidak dapat memperhitungkan satelit yang terletak di orbit rendah Bumi. Benda-benda ini, meskipun kecil, dipengaruhi oleh gravitasi. Gaya gravitasi yang dihasilkan dalam kasus seperti ini disebut gayaberat mikro. Gravitasi nyata hanya dialami pada kendaraan yang terbang dengan kecepatan konstan di luar angkasa. Namun, tubuh manusia tidak merasakan perbedaan tersebut.

Anda dapat mengalami keadaan tanpa bobot saat lompat jauh (sebelum kanopi terbuka) atau saat pesawat turun secara parabola. Eksperimen semacam itu sering dilakukan di AS, tetapi di pesawat sensasi ini hanya berlangsung selama 40 detik - ini terlalu singkat untuk studi menyeluruh.

Di Uni Soviet, pada tahun 1973, mereka mengetahui apakah mungkin untuk menciptakan gravitasi buatan. Dan mereka tidak hanya menciptakannya, tetapi juga mengubahnya dalam beberapa cara. Contoh mencolok dari pengurangan gravitasi buatan adalah perendaman kering, perendaman. Untuk mencapai efek yang diinginkan, Anda perlu meletakkan lapisan film tebal di permukaan air. Orang tersebut ditempatkan di atasnya. Di bawah beban tubuh, tubuh tenggelam di bawah air, hanya menyisakan kepala di atas. Model ini menunjukkan lingkungan bebas dukungan dan gravitasi rendah yang menjadi ciri khas lautan.

Tidak perlu pergi ke luar angkasa untuk merasakan kekuatan kebalikan dari keadaan tanpa bobot - hipergravitasi. Ketika sebuah pesawat ruang angkasa lepas landas dan mendarat di mesin centrifuge, beban berlebih tidak hanya dapat dirasakan, tetapi juga dipelajari.

Perawatan gravitasi

Fisika gravitasi juga mempelajari dampak keadaan tanpa bobot pada tubuh manusia, mencoba meminimalkan konsekuensinya. Namun, sejumlah besar pencapaian ilmu pengetahuan ini juga dapat bermanfaat bagi penduduk biasa di planet ini.

Dokter menaruh harapan besar pada penelitian tentang perilaku enzim otot pada miopati. Ini adalah penyakit serius yang menyebabkan kematian dini.

Selama latihan fisik aktif, sejumlah besar enzim kreatin fosfokinase memasuki darah orang sehat. Alasan fenomena ini tidak jelas; mungkin beban tersebut mempengaruhi membran sel sedemikian rupa sehingga menjadi “bocor”. Penderita miopati mendapatkan efek yang sama tanpa olahraga. Pengamatan para astronot menunjukkan bahwa dalam keadaan tanpa bobot, aliran enzim aktif ke dalam darah berkurang secara signifikan. Penemuan ini menunjukkan bahwa penggunaan perendaman akan mengurangi dampak negatif dari faktor penyebab miopati. Eksperimen pada hewan saat ini sedang dilakukan.

Pengobatan beberapa penyakit sudah dilakukan dengan menggunakan data yang diperoleh dari studi gravitasi, termasuk gravitasi buatan. Misalnya pengobatan Cerebral Palsy, Stroke, dan Parkinson yang dilakukan melalui penggunaan stress suit. Penelitian mengenai efek positif dari penyangga, sepatu pneumatik, hampir selesai.

Akankah kita terbang ke Mars?

Prestasi terbaru para astronot memberikan harapan akan kenyataan proyek tersebut. Ada pengalaman dalam memberikan dukungan medis kepada seseorang selama lama tinggal jauh dari Bumi. Penelitian penerbangan ke Bulan, yang gaya gravitasinya 6 kali lebih kecil dari gaya gravitasi kita, juga membawa banyak manfaat. Sekarang para astronot dan ilmuwan menetapkan tujuan baru - Mars.

Sebelum mengantri tiket ke Planet Merah, Anda harus tahu apa yang menunggu tubuh pada tahap pertama pekerjaan - dalam perjalanan. Rata-rata, perjalanan menuju planet gurun akan memakan waktu satu setengah tahun - sekitar 500 hari. Sepanjang jalan Anda hanya perlu mengandalkan kekuatan Anda sendiri, tidak ada tempat untuk menunggu bantuan.

Banyak faktor yang akan melemahkan kekuatan Anda: stres, radiasi, kurangnya medan magnet. Ujian terpenting bagi tubuh adalah perubahan gravitasi. Selama perjalanan, seseorang akan “berkenalan” dengan beberapa tingkat gravitasi. Pertama-tama, ini adalah kelebihan beban saat lepas landas. Lalu - tanpa bobot selama penerbangan. Setelah itu - hipogravitasi di tempat tujuan, karena gravitasi di Mars kurang dari 40% gravitasi Bumi.

Bagaimana cara mengatasi dampak negatif keadaan tanpa bobot dalam penerbangan jarak jauh? Perkembangan di bidang gravitasi buatan diharapkan dapat membantu mengatasi masalah ini dalam waktu dekat. Percobaan pada tikus yang bepergian di Cosmos 936 menunjukkan bahwa teknik ini tidak menyelesaikan semua masalah.

Pengalaman OS menunjukkan bahwa penggunaan kompleks pelatihan yang dapat menentukan beban yang dibutuhkan setiap astronot secara individu dapat memberikan manfaat yang jauh lebih besar bagi tubuh.

Untuk saat ini, diyakini tidak hanya peneliti yang akan terbang ke Mars, tapi juga wisatawan yang ingin mendirikan koloni di Planet Merah tersebut. Bagi mereka, setidaknya untuk pertama kalinya, sensasi berada dalam kondisi tanpa bobot akan melebihi semua argumen dokter tentang bahaya tinggal lama dalam kondisi seperti itu. Namun, dalam beberapa minggu mereka juga akan membutuhkan bantuan, itulah mengapa sangat penting untuk menemukan cara menciptakan gravitasi buatan di pesawat luar angkasa.

Hasil

Kesimpulan apa yang bisa ditarik tentang terciptanya gravitasi buatan di luar angkasa?

Di antara semua opsi yang sedang dipertimbangkan, struktur berputar terlihat paling realistis. Namun, dengan pemahaman hukum fisika saat ini, hal ini tidak mungkin dilakukan, karena kapal bukanlah silinder berongga. Ada tumpang tindih di dalam yang mengganggu implementasi ide.

Selain itu, radius kapal juga harus besar agar efek Coriolis tidak berpengaruh signifikan.

Untuk mengendalikan sesuatu seperti ini, Anda memerlukan silinder O'Neill yang disebutkan di atas, yang akan memberi Anda kemampuan untuk mengendalikan kapal. Dalam hal ini, kemungkinan menggunakan desain seperti itu untuk penerbangan antarplanet sambil memberikan tingkat gravitasi yang nyaman bagi kru akan meningkat.

Sebelum umat manusia berhasil mewujudkan impiannya, saya ingin melihat lebih banyak realisme dan lebih banyak pengetahuan tentang hukum fisika dalam karya fiksi ilmiah.

Konsep stasiun tahun 1969, yang seharusnya dirakit di orbit dari tahap akhir program Apollo. Stasiun itu seharusnya berputar pada poros tengahnya untuk menciptakan gravitasi buatan

Mengapa? Karena jika Anda ingin pergi ke sistem bintang lain, Anda perlu mempercepat kapal Anda untuk sampai ke sana, lalu memperlambatnya begitu Anda tiba. Jika Anda tidak dapat melindungi diri dari percepatan ini, bencana menanti Anda. Misalnya, untuk mencapai momentum penuh di Star Trek, hingga beberapa persen kecepatan cahaya, seseorang harus mengalami percepatan sebesar 4000 g. Ini adalah percepatan 100 kali lipat, yang mulai menghambat aliran darah dalam tubuh.

Peluncuran pesawat ulang-alik Columbia pada tahun 1992 menunjukkan bahwa percepatan terjadi dalam jangka waktu yang lama. Akselerasi pesawat luar angkasa akan berkali-kali lipat lebih tinggi, dan tubuh manusia tidak akan mampu mengatasinya

Kecuali jika Anda ingin menjadi tidak berbobot selama perjalanan jauh - agar tidak mengalami kerusakan biologis yang parah seperti pengeroposan otot dan tulang - harus ada kekuatan yang konstan pada tubuh. Untuk kekuatan lain, hal ini cukup mudah dilakukan. Dalam elektromagnetisme, misalnya, seseorang dapat menempatkan kru di kabin konduktif dan banyak medan listrik eksternal akan hilang begitu saja. Dimungkinkan untuk menempatkan dua pelat sejajar di dalam dan menciptakan medan listrik konstan yang mendorong muatan ke arah tertentu.

Andai saja gravitasi bekerja dengan cara yang sama.

Tidak ada yang namanya konduktor gravitasi, dan tidak mungkin melindungi diri Anda dari gaya gravitasi. Tidak mungkin menciptakan medan gravitasi yang seragam di suatu wilayah ruang, misalnya di antara dua lempeng. Mengapa? Karena tidak seperti gaya listrik yang dihasilkan oleh muatan positif dan negatif, hanya ada satu jenis muatan gravitasi, yaitu energi massa. Gaya gravitasi selalu menarik, dan tidak ada jalan keluar darinya. Anda hanya dapat menggunakan tiga jenis percepatan - gravitasi, linier, dan rotasi.

Sebagian besar quark dan lepton di alam semesta terdiri dari materi, namun masing-masing dari mereka juga memiliki antipartikel yang terbuat dari antimateri, yang massa gravitasinya belum dapat ditentukan.

Satu-satunya cara agar gravitasi buatan dapat tercipta yang akan melindungi Anda dari efek percepatan kapal Anda dan memberi Anda daya dorong "ke bawah" yang konstan tanpa percepatan adalah dengan membuka kunci partikel massa gravitasi negatif. Semua partikel dan antipartikel yang kami temukan sejauh ini mempunyai massa positif, namun massa ini bersifat inersia, artinya massa tersebut hanya dapat dinilai ketika partikel tersebut tercipta atau dipercepat. Massa inersia dan massa gravitasi adalah sama untuk semua partikel yang kita kenal, namun kita belum pernah menguji gagasan kita tentang antimateri atau antipartikel.

Saat ini, percobaan sedang dilakukan di bidang ini. Eksperimen ALPHA di CERN telah menciptakan antihidrogen: suatu bentuk antimateri netral yang stabil, dan berupaya mengisolasinya dari semua partikel lainnya. Jika eksperimen ini cukup sensitif, kita akan dapat mengukur bagaimana antipartikel memasuki medan gravitasi. Jika ia jatuh, seperti materi biasa, maka ia mempunyai massa gravitasi positif dan dapat digunakan untuk membangun konduktor gravitasi. Jika ia jatuh ke atas dalam medan gravitasi, maka semuanya akan berubah. Hanya satu hasil, dan gravitasi buatan bisa tiba-tiba menjadi mungkin.

Kemungkinan memperoleh gravitasi buatan sangat menarik bagi kita, tetapi didasarkan pada keberadaan massa gravitasi negatif. mungkin jumlahnya banyak, tapi kami belum membuktikannya

Jika antimateri mempunyai massa gravitasi negatif, maka dengan menciptakan medan materi normal dan batas atas antimateri, kita dapat menciptakan medan gravitasi buatan yang akan selalu menarik Anda ke bawah. Dengan menciptakan cangkang konduktif gravitasi dalam bentuk lambung pesawat ruang angkasa kita, kita akan melindungi awaknya dari kekuatan akselerasi ultra-cepat yang bisa berakibat fatal. Dan yang terbaik dari semuanya, orang-orang di luar angkasa tidak akan lagi mengalami efek fisiologis negatif yang dialami para astronot saat ini. Namun sampai kita menemukan partikel dengan massa gravitasi negatif, gravitasi buatan hanya akan diperoleh melalui percepatan.