Widziałem wiele projektów tworzenia sztucznej grawitacji w habitacie w przestrzeni poprzez obracanie habitatu wokół centralnej osi. Czy przy dzisiejszej nauce można wygenerować sztuczną grawitację w pojeździe lub środowisku, które naśladowałoby grawitację Ziemi (1-g)?
Krótka odpowiedź: Nie, nie możemy stworzyć stacjonarnego środowiska, które ma siłę podobną do grawitacji, która nie zależy od ruchu.
Kiedy „czujemy” siłę grawitacji, tak naprawdę czujemy ziemia napiera na nas. Nazywa się to „siłą normalną” i jest wynikiem trzeciego prawa Newtona. Normalna siła, którą odczuwasz, jest wynikiem tego, że Ziemia pod tobą podnosi cię i podtrzymuje twój ciężar. Gdybyś jednak miał skoczyć ze spadochronem, wyskakując z samolotu nie ma nic, co by Cię wspierało, więc nie czujesz żadnej siły. Jesteś w swobodnym spadku. To właśnie czują astronauci krążąc wokół Ziemi.
Kiedy jesteś w wirującej stacji kosmicznej, twoja bezwładność powoduje ciało chciało się poruszać w linii prostej. To jest pierwsze prawo Newtona. Jednak gdy twoje ciało próbuje poruszać się w linii prostej, napotyka ścianę stacji kosmicznej, która jest zakrzywiona pod tobą. Ściana stacji kosmicznej stawia opór i wytwarza normalną siłę, którą czujesz jak grawitacja. Wyobraź sobie, że jesteś w samochodzie, który nagle skręca w prawo. Kiedy się obraca, czujesz „siłę”, która ciągnie cię w lewo. To twoja bezwładność, która opiera się przyspieszaniu samochodu. Naciskasz na ścianę samochodu, która naciska na Ciebie.
Jednym ze sposobów na odtworzenie tego bez obracającego się systemu jest użycie stale przyspieszającego liniowo pojazdu, takiego jak rakieta. Odpalając silniki, rakieta zasadniczo popychałaby wszystkich pasażerów do przodu, wytwarzając normalną siłę, którą można zinterpretować jako siłę grawitacji. To tak, jakbyś był w samochodzie na światłach; kiedy samochód przyspiesza, czujesz „siłę”, która popycha Cię z powrotem na miejsce.
Jednak posiadanie rakiety, która stale przyspiesza, wymagałoby (a) dużej ilości paliwa i (b) wkrótce opuściłoby Układ Słoneczny. Ani też nie jest dobre dla długoterminowej stacji kosmicznej. Obrotowa stacja kosmiczna jest jednak dość łatwa, ponieważ gdy ją podkręcimy, nie ma nic, co mogłoby ją spowolnić. Jednak posiadanie obracającego się układu na innej planecie lub księżycu jest o wiele trudniejsze z wielu powodów. Głównym powodem jest jednak to, że prędkość, z jaką stacja (lub jej części) musiałaby się obracać, aby wytworzyć siłę 1 g, jest niezwykle wysoka. ( Zadano tutaj podobne pytanie.)
Ponieważ grawitacja jest w pewnym sensie wynikiem bezwładności obiektu, nie ma możliwości wytworzenia siły podobnej do grawitacji bez poddawania obiektu jakiejś formie przyspieszenia, obrotowego lub liniowego. Filmy science fiction, takie jak Gwiezdne Wojny i Star Trek, w których mają „generatory sztucznej grawitacji”, są całkowicie fikcyjne i nie mamy możliwości ich stworzenia przy naszym zrozumieniu fizyki.
Można znaleźć inne wyjaśnienie tutaj.
Odpowiedź brzmi: tak. Stwórz pojazd wewnątrz pustej, stacjonarnej osłony radiacyjnej - o średnicy około jednej mili. Pojazd powinien poruszać się po torze lewitowanym magnetycznie wokół wewnętrznego obwodu pustej rury. Przy odpowiedniej prędkości wewnątrz poruszającego się pojazdu można wytworzyć sztuczną grawitację (nawet 1-g). Inny podobny pojazd mógłby poruszać się po oddzielnym torze, aby dopasować prędkości i załadować lub rozładować ludzi lub materiały do pierwszego pojazdu. W pojazdach można by zwiększyć ciśnienie, aby stworzyć warunki podobne do środowiska na poziomie morza na ziemi. Można to zrobić na księżycu, innej planecie lub w kosmosie.