Pytanie:
Czy sztuczna grawitacja jest możliwa do załogowej długoterminowej eksploracji kosmosu?
C. Tomm
2013-07-18 00:49:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wiemy, że ludzie mogą pozostać w formie fizycznej podczas długoterminowych misji kosmicznych (patrz na przykład Valeri Polyakov, który przebywał na Mirze przez ponad 14 miesięcy na jedną podróż). Jednak wyzwania związane z załogową eksploracją kosmosu są inne i obejmowałyby nawet dłuższe okresy.

Zmniejszenie potrzeby ciągłego treningu fizycznego wymaganego w środowisku Zero-G może pomóc uczynić załogowe misje eksploracyjne bardziej opłacalnymi. Można to osiągnąć dzięki sztucznej grawitacji.

Czy sztuczna grawitacja jest dziś możliwa? Czy rzeczywiście pomogłoby to w opłacalnej eksploracji załogowej?

Sztuczna grawitacja nie jest rzeczą, wszystko, co ma masę, przyciąga inny obiekt, który nazywamy grawitacją. Nieważkość wynika z tego, że nie ma siły nacisku na nie, tak jak na Ziemi. http://www.wired.com/wiredscience/2013/06/artificial-gravity-in-the-spinning-discovery-one/ Chociaż wirujący statek kosmiczny może osiągnąć to, czego chcesz
Masy nie ciągną się nawzajem, zakrzywiają czasoprzestrzeń, a obiekty podążają najkrótszą ścieżką wzdłuż krzywej.
Powiedziawszy to, „sztuczna grawitacja” zwykle odnosi się do technik, które tworzą tę samą krzywą, a obecnie nie jest to wykonalne.
Trzy odpowiedzi:
#1
+14
Erik
2013-07-18 01:16:38 UTC
view on stackexchange narkive permalink

„Sztuczna” grawitacja to nazwa nadana technikom tworzenia przyspieszenia naśladującego siłę grawitacji. Można to zrobić na dwa główne sposoby - oba są bardzo wykonalne:

  1. Obrót - w tym przypadku przyspieszenie jest wytwarzane przez siłę dośrodkową. Obracająca się konstrukcja przyspiesza załogę, zmuszając ją do podążania zakrzywioną (zwykle okrągłą) ścieżką. Zwykle jest to przedstawiane jako obracający się torus, ale prawdopodobnie łatwiej jest to zrobić, gdy przedział załogi jest przymocowany do przeciwwagi obracającej się wokół ich połączonego środka ciężkości.
  2. Ciągłe przyspieszanie - w tym przypadku pojazd przechodzi ciągły ciąg, który przyspiesza załogę i sprawia wrażenie grawitacji. Jest to prawdopodobnie praktyczne tylko w przypadku bardzo długich (międzygwiezdnych?) Misji i faktycznie jest prawdopodobnie korzystnym efektem ubocznym wymaganego napędu.

Obie te metody prawdopodobnie poprawiają długoterminowe środowisko dla załoga, ale znacznie komplikują statek kosmiczny.

+1. Zwróć uwagę, że opcja „obrót” ma efekty uboczne, takie jak efekt Coriolisa. To sprawia, że ​​ta opcja jest „czymś, do czego można się przyzwyczaić” dla astronautów. Jednak im większy promień, tym słabsze efekty uboczne.
Słuszna uwaga, @RodyOldenhuis. To jeden z powodów, dla których więź jest bardziej prawdopodobną implementacją niż torus. Budowanie torusa o dużym promieniu staje się przeszkodą znacznie szybciej niż system na uwięzi o tym samym promieniu.
#2
+5
aramis
2013-07-21 05:51:03 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zakładając wystarczający budżet, siedlisko spinowe jest wysoce realną opcją. Aby utrzymać 1G i akceptowalny obrót ≤2 obr./min, potrzebny jest promień około 223 m.

Biorąc pod uwagę potrzeby człowieka, torus 5-metrowej rury siedliskowej przy średnim promieniu 223 m, z parą stalowych skorup kadłuba 1 mm , to masa około 55 metrów sześciennych stali lub około 300 ton metrycznych, tylko dla dość cienkiego torusa strukturalnego. Dodanie dodatkowej konstrukcji wsporczej powinno co najmniej podwoić tę masę. To zaporowy koszt.

Kalkulator online SpinCalc

#3
+4
James Jenkins
2013-07-19 19:37:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W załogowej, długoterminowej eksploracji kosmosu, gdzie Twoim celem jest międzygwiezdny plan, a ramy czasowe mieszczą się w ciągu jednego życia człowieka. Brak symulowanej grawitacji nie jest problemem, jest raczej czynnikiem ograniczającym czas przejścia.

Zakładając wystarczający napęd (np. Bussard odrzutowiec strumieniowy), statek przyspieszyłby z 1 g ciężkości do połowy do celu, a następnie w połowie drogi zawróć i zwolnij na drugą połowę podróży. Poza krótkim okresem zero g przy przewróceniu, przyspieszenie zawartości zapewniłoby „sztuczną grawitację”.

Możesz przyspieszyć tylko tak szybko, nie niszcząc pasażerów na statkach. Tak więc ograniczenie przyspieszenia do jednej grawitacji jest jednym z kluczowych czynników ograniczających osiągnięcie bardzo dużych odległości w życiu człowieka.

Wydaje się, że możliwe jest 1 g, jeśli pasażerowie pracują i 2 g, gdy odpoczywają lub śpią. Przy lekkich pracach można uzyskać 1,5 g.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...