Изкуствената гравитация на научната измислица няма да работи; Да поговорим за Г-силите

Гравитацията е трудна. На Нютън му отне много време да се справи с нея и много физици от Нютон сто години да потвърдят гравитационните теории на Айнщайн. И това е естественото нещо. Изкуствената гравитация е доста по-объркваща.

Минно-научната фантастика - която е изненадващо плодотворна за футуристичното решаване на проблеми - тук е безнадеждна. Обмисли Междузвездни войни ерудиция, която вкарва мърляв пръст във всяка дупка с размер на микхолор. Изкуствената гравитация на. T Милениум Сокол и всяко друго парче космическо боклук? Тя се генерира от изкуствен гравитационен генератор. Вукипедия, която има десет хиляди гнусни думи за Дарт Моул, има всички две изречения на логиката на Лукас, които побеждават нула. г:

Изкуствени гравитационни генератори бяха използвани за създаване на стабилно поле на гравитация извън естествената гравитация на планетата, като по този начин подпомагат живота в космоса. Те се използват и за компресиране на обекти - за съхранение с газови стоки, а понякога и за създаване на синтетични скъпоценни камъни.

Дори Стар Трек, което трябва да бъде Междузвездни войни за децата от модела U.N., не е по-добре. Но не е наистина справедливо да се взима предвид научната фантастика. Синтетичната гравитация, както в гравитацията, създадена от хората, понастоящем е извън нашето разбиране.

Проблемът

Проблемът е, че в сравнение с другите сили, гравитацията е слаба - скромните магнити могат да го победят. Това на практика означава, че най-лесният начин за изграждане на космически кораб с изкуствена гравитация, равна на земната гравитация, е да му се даде масата на Земята. Като изключим някакъв странен свръхгъст глупост материал или неосъществимо проучване, което внезапно се повтаря, това е изключено.

Това обаче не означава, че няма по-сложни решения. Изкуственото налагане на нормална гравитация просто няма да бъде едно от тях.

Вероятното решение

Ако ускорите точното количество - или в линия, или в кръг - можете да създадете g-сили, равни на гравитационните. Проблемът с ускоряването в една посока е, че вашето гориво в крайна сметка ще бъде изчерпано. За щастие, пространството е вакуум, така че след като ротационното ускорение свърши работата си, няма нищо, което да забави свиването на космическата станция. Видяхте това на екрани в рай, Марсианецът, и ореол - и прониква в по-странните концепции на НАСА. (Не само стар концепции като изкуството от 1969 г. - въртящите се космически кораби са в пътната карта на НАСА за бъдещето.)

Подобно на всички сили, концепцията се свежда до масово ускорение. В този случай кръговото ускорение е ω ^ 2 пъти R (къде ω ъгловата скорост и R е радиусът на кораба). Тъй като масата остава същата, където и да сте, създаването на правилния фалшив еквивалент на гравитацията става упражнение, което прави кораба ви правилния размер и го върти с правилната скорост.

Проблемът с вероятно решението

Но изграждането на въртящия се кораб на Златокоска не е лесно. Ако радиусът е твърде малък, можете да се изправите срещу ефекта на Кориолис. Когато вашата вътрешна рамка се върти бързо, простите действия заемат странни свойства. Може да се почувствате спокойни, подобни на Земята г-сили, които стоят неподвижно, но дори накланянето на главата ви може да изхвърли вашите две вътрешни уши от синхрон. Ето защо не можете да хвърлите баскетбол направо през въртележката, посочва сериалното време на PBS в YouTube:

Ако направите кораба достатъчно голям, не трябва да го въртите толкова бързо - но получавате невероятни механични напрежения на вашия космически кораб, ако го направите огромен. Sci-fi сладкото място, PBS Space Time казва, че е близо до пръстена на Хало. Като се има предвид, че десетки хиляди долари на килограм, за да получат материали извън планетата, "астрономически", както каза астрономът на Корнелския университет, ще трябва да построим нещата в космоса. Като се има предвид достатъчно голям Kickstarter, можете да направите тази нула-g в единичните цифри.