Sun'iy tortishish - Artificial gravity

Egizaklar 11 Agena operatsiyalari
Taklif qilingan Nautilus-X Xalqaro kosmik stantsiyani santrifüj demo kontseptsiyasi, 2011 yil.

Sun'iy tortishish (ba'zan shunday deyiladi yolg'on tortishish) ning yaratilishi inersial kuch ta'sirini taqlid qiladigan tortishish kuchi kuch, odatda tomonidan aylanish.[1] Sun'iy tortishish yoki aylanma tortishish kuchi, shunday qilib a ning paydo bo'lishi markazdan qochiradigan kuch a aylanadigan mos yozuvlar doirasi (uzatish markazlashtiruvchi tezlashtirish orqali normal kuch tajribaga ega bo'lgan kuchdan farqli o'laroq, aylanmaydigan mos yozuvlar tizimida) chiziqli tezlashtirish, qaysi tomonidan ekvivalentlik printsipi tortishish kuchidan farq qilmaydi.Umumiy ma'noda "sun'iy tortishish" chiziqli tezlashuv ta'siriga ham murojaat qilishi mumkin, masalan. a yordamida raketa dvigateli.[1]

Aylanma simulyatsiya qilingan tortishish simulyatsiyalarda kosmonavtlarga o'ta og'ir sharoitlarda mashq qilishga yordam berish uchun ishlatilgan.[2] Aylanma simulyatsiya qilingan tortishish kuchi echim sifatida taklif qilingan insonning kosmik parvozi salbiy tomonga uzoq davom etgan vaznsizlik tufayli yuzaga keladigan sog'liqqa ta'siri. Biroq, foydali ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan kosmik kemaning hajmi va narxi haqida xavotirlar tufayli odamlar uchun sun'iy tortishishning hozirgi amaliy kosmik dasturlari mavjud emas. markazlashtiruvchi kuch Yerdagi tortishish kuchi kuchi bilan solishtirish mumkin (g).[3]Olimlar bunday tizimning yo'lovchilarning ichki qulog'iga ta'siridan xavotirda. Xavotir shundaki, sun'iy tortishish kuchini yaratish uchun markazlashtiruvchi kuchdan foydalanish ichki quloqdagi bezovtaliklarni keltirib chiqaradi, bu esa ko'ngil aynish va yo'nalishni buzishga olib keladi. Salbiy ta'sirlar yo'lovchilarga toqat qilmasligi mumkin.[tibbiy ma'lumotnoma kerak ]

Markazga yo'naltirilgan kuch

Qo'shimcha ma'lumotlar: Mutlaq aylanish va Paqir argumenti
Sun'iy tortishish kosmik stantsiyasi. 1969 NASA kontseptsiyasi. Kamchilik shundaki, kosmonavtlar uchlari yaqinidagi yuqori tortishish kuchi va markazning pastki tortishish kuchi o'rtasida oldinga va orqaga yurishgan.

A yordamida sun'iy tortishish kuchini yaratish mumkin markazlashtiruvchi kuch. Har qanday predmetning dumaloq yo'lda harakatlanishi uchun burilish markaziga yo'naltirilgan markazlashtiruvchi kuch talab qilinadi. Aylanadigan kosmik stantsiya sharoitida u normal kuch markazlashtiruvchi kuch vazifasini bajaradigan kosmik kemaning korpusi tomonidan ta'minlanadi. Shunday qilib, ob'ekt tomonidan seziladigan "tortishish" kuchi markazdan qochiradigan kuch ichida seziladi aylanadigan mos yozuvlar doirasi tanaga qarab "pastga" ishora qilib.In muvofiq Nyutonning uchinchi qonuni ning qiymati oz g ("pastga qarab" tezlashuv seziladi) kattaligi bo'yicha teng va markazlashtiruvchi tezlashuvga qarama-qarshi.

Mexanizm

Aylanadigan kosmik kemadagi to'plar

Dan yashash joyi bilan aylanadigan odamlarning nuqtai nazari, aylanish bilan sun'iy tortishish ba'zi bir jihatlarda odatdagi tortishish kuchiga o'xshash, ammo quyidagi farqlar bilan harakat qiladi:

  • Markazdan qochiruvchi kuch masofaga qarab o'zgaradi: Sayyora markaziga qarab tortadigan haqiqiy tortishish kuchidan farqli o'laroq, yashash joyidagi kuzatuvchilar sezadigan aniq markazdan qochiruvchi kuch markazdan radial ravishda tashqi tomonga siljiydi va belgilangan aylanish tezligini (doimiy burchak tezligi) o'z ichiga oladi, markazdan qochirma kuch yashash joyining markazidan masofaga to'g'ri proportsionaldir. Kichkina aylanish radiusi bo'lganida, boshida tortishish kuchi oyoqlarida sezilganidan sezilarli darajada farq qiladi. Bu harakatni va o'zgaruvchan tana holatini noqulay holatga keltirishi mumkin. Ga muvofiq fizika bilan bog'liq, sekinroq aylanishlar yoki katta aylanish radiusi bu muammoni kamaytiradi yoki yo'q qiladi. Xuddi shunday, yashash joyining chiziqli tezligi kosmonavt uning ichidagi holatini o'zgartiradigan nisbiy tezligidan ancha yuqori bo'lishi kerak. Aks holda aylanish yo'nalishi bo'yicha harakat qilish his etiladigan tortishish kuchini oshiradi (qarama-qarshi yo'nalishda harakatlanish uni kamaytiradi), muammo tug'dirishi mumkin bo'lgan nuqtaga qadar.
  • The Coriolis ta'siri aylanadigan mos yozuvlar tizimiga nisbatan harakatlanadigan narsalarga ta'sir qiladigan aniq kuch beradi. Ushbu ko'rinadigan kuch harakatga va aylanish o'qiga to'g'ri burchak ostida ta'sir qiladi va harakatni yashash joyining spiniga qarama-qarshi ma'noda egishga intiladi. Agar shunday bo'lsa kosmonavt aylanuvchi sun'iy tortishish muhiti ichida aylanish o'qiga qarab yoki undan uzoqlashganda, ularni spin yo'nalishi tomon yoki undan uzoqlashtiradigan kuch seziladi. Ushbu kuchlar ichki quloqqa ta'sir qiladi va sabab bo'lishi mumkin bosh aylanishi, ko'ngil aynish va yo'nalishni buzish. Aylanish davrini ko'paytirish (aylanish tezligining sekinlashishi) Koriolis kuchini va uning ta'sirini kamaytiradi. Odatda, 2 ga ishoniladi rpm yoki undan kam bo'lsa ham, Koriolis kuchlaridan hech qanday nojo'ya ta'sirlar yuz bermaydi, garchi odamlar 23 darajagacha bo'lgan darajaga moslashishgan rpm.[4] Koriolis kuchlarining yuqori darajalariga juda uzoq vaqt ta'sir qilish odatlanish ehtimolini oshirishi mumkinmi yoki yo'qmi, hali ma'lum emas. Koriolis kuchlarining ko'ngil aynishini keltirib chiqaradigan ta'sirini, shuningdek, boshning tormoz harakati bilan yumshatish mumkin.

Ushbu sun'iy tortishish shakli qo'shimcha muhandislik muammolariga ega:

  • Kinetik energiya va burchak momentum: Yashash joyini (yoki pastga) aylantirish uchun yoki yashash joyining hammasi energiya talab qiladi, burchak impulsi saqlanishi kerak. Buning uchun qo'zg'alish tizimi va sarflanadigan yoqilg'i kerak bo'ladi yoki massani sarf qilmasdan erishish mumkin elektr motor va qarshi vazn, masalan reaksiya g'ildiragi yoki ehtimol teskari yo'nalishda aylanadigan boshqa yashash maydoni.
  • Aylanish tufayli uchib ketmasligi uchun tuzilishga qo'shimcha kuch kerak. Biroq, nafas oladigan atmosferani ushlab turish uchun (va 1 atmosferada har kvadrat metrga 10 tonna kuch) kerak bo'lgan tuzilish miqdori ko'pchilik tuzilmalar uchun nisbatan kam.
  • Agar strukturaning qismlari ataylab aylanmasa, ishqalanish va shunga o'xshash torklar Spin tezligining yaqinlashishiga olib keladi (shuningdek, aks holda harakatsiz qismlarning aylanishiga olib keladi), ishqalanish natijasida yo'qotishlarni qoplash uchun dvigatellardan va quvvatdan foydalanishni talab qiladi.
  • Stantsiyaning bir-biriga nisbatan aylanadigan qismlari orasidagi o'tish interfeysi katta vakuum o'tkazmaydigan eksenel muhrlarni talab qiladi.
Formulalar

qaerda:

R = Aylanish markazidan radius
a = Sun'iy tortishish kuchi
T = Aylanadigan kosmik kemalar davri

Tezlik rpm berilgan g-kuchga erishish uchun berilgan radiusning santrifugasi uchun

Insonning kosmik parvozi

Aylanadigan kosmik kemani yaratish bo'yicha muhandislik muammolari har qanday taklif qilingan boshqa usul bilan taqqoslaganda juda kam.[asl tadqiqotmi? ] Sun'iy tortishish kuchidan foydalangan holda kosmik kemalarning nazariy dizaynlari ichki muammolar va afzalliklarga ega bo'lgan juda ko'p variantlarga ega. Uchun formula markazlashtiruvchi kuch aylanish radiusi aylanayotgan kosmik kemalar davri kvadrati bilan o'sishini nazarda tutadi, shuning uchun davrning ikki baravar ko'payishi aylanish radiusining to'rt baravar ko'payishini talab qiladi. Masalan, ishlab chiqarish standart tortishish kuchi, ɡ0 = 9.80665 Xonim2 aylanadigan kosmik kemalar davri 15 s bo'lganida, aylanish radiusi 56 m (184 fut), 30 sekundlik esa 224 m (735 fut) ni talab qiladi. Massani kamaytirish uchun diametr bo'ylab qo'llab-quvvatlash kosmik kemaning ikkita qismini birlashtiruvchi kabeldan boshqa hech narsadan iborat bo'lishi mumkin emas. Mumkin bo'lgan echimlar orasida yashash muhitining moduli va kosmik kemaning har qanday qismidan tashkil topgan qarshi og'irlik mavjud bo'lib, muqobil ravishda o'xshash og'irlikdagi ikkita yashash uchun modul qo'shilishi mumkin.

Qaysi dizayn tanlanmasin, kosmik kemada tezda uzatish uchun ba'zi vositalarga ega bo'lish kerak bo'ladi balast bir qismdan boshqasiga o'tish, aks holda, hatto massaning kichik siljishi ham kosmik kemaning o'qida sezilarli siljishni keltirib chiqarishi mumkin, bu esa xavfli "chayqalish" ga olib keladi. Mumkin bo'lgan echimlardan biri kosmik kemaning sanitariya-tesisat tizimini shu maqsadda ichimlikdan foydalangan holda qurishdir suv va / yoki chiqindi suv balast sifatida.

Qisqa vaqt davomida yuqori tortish kuchi ta'sirida sog'liq uchun oddiy tortishish kuchi bilan doimiy ta'sir qilish kabi foydali bo'ladimi, hali ma'lum emas. Og'irlikning past darajadagi tortishish darajasi sog'liqqa salbiy ta'sir ko'rsatishda qanday samarali bo'lishi ma'lum emas. 0,1 da sun'iy tortishishg va 30 soniya davomida aylanadigan kosmik kemaning radiusi atigi 22 m (72 fut) radiusni talab qiladi. Xuddi shu tarzda, 10 m radiusda 6 g dan bir oz ko'proq vaqt talab etilishi kerak edi (tortishish paytida; tortishish oyoqlarda 11% yuqori), 4,5 sekundda esa 2g. Agar yuqori tortishish kuchiga qisqa ta'sir qilish vaznsizlikning zararli ta'sirini inkor etishi mumkin bo'lsa, unda kichik santrifüj mashq maydoni sifatida ishlatilishi mumkin.

Egizaklar missiyalari

The Egizaklar 11 missiya kapsulani atrofida aylantirib, sun'iy tortishish kuchini ishlab chiqarishga harakat qildi Agena maqsadli transport vositasi unga 36 metrli bog'lam bilan bog'langan. Ular qo'shma hunarmandni sekin harakatlanuvchi juftlik singari asta-sekin aylantirish uchun yon tomonlarini tortib, ozgina miqdordagi sun'iy tortishish kuchini (0,00015 g) ishlab chiqarishga muvaffaq bo'lishdi. bolas.[5]Olingan kuch juda oz edi, chunki u ikkala kosmonavtga ham sezilmaydi, ammo kapsulaning "qavati" tomon harakatlanayotgan narsalar kuzatildi.[6]The Egizaklar 8 Missiya bir necha daqiqa davomida sun'iy tortishish kuchiga erishdi. Biroq, buning sababi bitta tirgakning uzluksiz o'q otishiga sabab bo'lgan elektr nosozligi edi. Ekipajda tezlashuv kuchlari yuqori edi (taxminan 4 g) va missiyani zudlik bilan to'xtatish kerak edi.

Sog'liq uchun foydalar

Marsga sayyoralararo sayohat qilish uchun sun'iy tortishish kuchi taklif qilingan

Sun'iy tortishish kosmik parvoz bilan bog'liq turli xil sog'liq uchun xavflarni hal qilish uchun taklif qilingan.[7] 1964 yilda Sovet kosmik dastur inson qo'rquvi tufayli kosmosda 14 kundan ortiq omon qololmaydi, deb ishongan yurak va qon tomirlari vaznsiz sharoitga moslasha olmaydi.[8] Bu qo'rquv oxir-oqibat asossiz deb topildi, chunki kosmik parvozlar ketma-ket 437 kungacha davom etdi,[9] odatda 6 oy davom etadigan Xalqaro kosmik stantsiyadagi missiyalar bilan. Biroq, kosmosdagi inson xavfsizligi masalasi uzoq vaqt vaznsizlik ta'sirida bo'lgan jismoniy ta'sirlarni tekshirishni boshladi. 1991 yil iyun oyida a Spacelab hayot fanlari 1 parvoz to'qqiz kun davomida ikki erkak va ikkita ayolga 18 ta tajriba o'tkazdi. Gravitatsiya bo'lmagan muhitda, degan xulosaga kelishdi oq qon hujayralari va muskul massa kamaydi. Bundan tashqari, vaznsiz muhitda o'tkazilgan dastlabki 24 soat ichida, qon hajmi 10 foizga kamaydi.[10][3][1] Uzoq vaznsiz davrlar miyaning shishishi va ko'rish qobiliyatiga olib kelishi mumkin.[11] Erga qaytib kelgach, uzoq davom etadigan vaznsizlikning ta'siri inson tanasiga ta'sir qiladi, chunki suyuqliklar quyi tanaga, ya'ni yurak urish tezligi ko'tariladi, bir tomchi qon bosimi paydo bo'ladi va qobiliyati pasayadi jismoniy mashqlar.[10]

Qobiliyati tufayli sun'iy tortishish taqlid qilish tortishish kuchi inson tanasida xatti-harakatga qarshi kurashishni eng qamrab olgan odoblaridan biri sifatida taklif qilingan jismoniy ta'sir vaznsiz muhitga xos. Semptomatik davolash sifatida tavsiya etilgan boshqa choralarga jismoniy mashqlar, ovqatlanish va pingvin kostyumlari. Biroq, ushbu usullarni tanqid qilish shundaki, ular sog'liq muammolarini to'liq bartaraf eta olmaydi va barcha muammolarni hal qilish uchun turli xil echimlarni talab qiladi. Sun'iy tortishish, aksincha, kosmik sayohatga xos bo'lgan vaznsizlikni yo'q qiladi. Sun'iy tortishish kuchini qo'llagan holda, kosmik sayohatchilar hech qachon vaznsizlikni yoki ular bilan bog'liq yon ta'sirlarni boshdan kechirmasliklari kerak edi.[1] Ayniqsa, zamonaviy olti oylik sayohatda Mars, sayohat paytida astronavtlarning haddan tashqari zaiflashishini oldini olish uchun sun'iy tortishish ta'siri doimiy yoki vaqti-vaqti bilan taklif etiladi.[7]

Takliflar

Aylanadigan Mars kosmik kemasi - 1989 yil NASA kontseptsiyasi.

Bir qator takliflar ularning dizayniga sun'iy tortishish kuchini qo'shdi:

  • Discovery II: 172 tonna ekipajni Yupiter orbitasiga 118 kun ichida etkazib berishga qodir bo'lgan 2005 yilgi avtomobil taklifi. 1690 tonna kemaning juda kichik qismi markazlashtiruvchi ekipaj stantsiyasini o'z ichiga oladi.[12]
  • Ko'p missiyali kosmik tadqiqot vositasi (MMSEV): 2011 yil NASA ekipajning uzoq muddatli ekipaji uchun taklif; u rotatsion sun'iy tortishish kuchini o'z ichiga olgan kosmik yashash joyi olti kishidan iborat ekipajning ekipaj sog'lig'ini davomiyligi ikki yilgacha bo'lgan missiyalarda qo'llab-quvvatlashga qaratilgan. The torus-uzuk santrifüj ikkala standart metall ramkadan foydalanadi va shishiradigan kosmik kemalar inshootlari va 0.11 ni taqdim etadi 0.69g diametri 40 metr (12 m) bo'lgan variant bilan qurilgan bo'lsa.[13][14]
  • ISS Centrifuge Demo: 2011 yilda NASA tomonidan ko'p vazifali kosmik tadqiqot vositasi uchun torusli santrifüj kosmik yashash joyini yakuniy loyihalashtirishga tayyorgarlik ko'rgazmasi loyihasi bo'yicha taklif. Tuzilmaning tashqi diametri 30 fut (9,1 m), ichki halqa kesimining diametri 30 dyuym (760 mm) bo'lgan bo'lar edi. Bu 0,08 ga beradi 0,51 g qisman tortishish kuchi. Ushbu sinov va baholash santrifugasi ISS ekipaji uchun uyqu moduli bo'lish qobiliyatiga ega bo'ladi.[13]
TEMPO³ ning orbitadagi rassom ko'rinishi.
  • Mars Direct: Inson uchun reja Mars missiya NASA muhandislari tomonidan yaratilgan Robert Zubrin va Devid Beyker 1990 yilda, keyinchalik Zubrinning 1996 yil kitobida kengaytirilgan Mars uchun ish. Oldinroq ishga tushirilgan "Yerga qaytish vositasi" ga qo'shilish uchun astronavtlarni Marsga olib boradigan "Mars Habitat Unit", kuchaytirgichning sarf qilingan yuqori bosqichini Habitat Unit-ga bog'lash va ularni o'rnatish orqali parvoz paytida hosil bo'lgan sun'iy tortishish kuchiga ega bo'lar edi. ikkalasi ham umumiy o'q atrofida aylanadi.[15]
  • Taklif etilgan Tempo3 missiya Marsga yuborilgan ekipaj missiyasida tortish kuchini simulyatsiya qilish imkoniyatini sinab ko'rish uchun bog'ich bilan bog'langan kosmik kemaning ikki yarmini aylantiradi.[16]
  • The Mars Gravity Biosatellite sun'iy tortishish kuchi sutemizuvchilarga ta'sirini o'rganishga mo'ljallangan taklif qilingan vazifa edi. 0,38 ga teng bo'lgan sun'iy tortishish maydoni g (ga teng Mars sirt tortishish kuchi) aylanish bilan hosil bo'lishi kerak edi (32 min / min, radiusi taxminan 30 sm). O'n besh sichqon Yer atrofida aylanishi mumkin edi (Kam Yer orbitasi ) besh hafta davomida va keyin tiriklayin quruqlikka tushdi.[17] Ammo NASAda mablag 'etishmasligi va ustuvor yo'nalishlarning o'zgarishi sababli dastur 2009 yil 24 iyunda bekor qilingan.[18]

Amalga oshirish bilan bog'liq muammolar

Sun'iy tortishish kuchi bugungi kunda ishlatilmay qolayotganining ba'zi sabablari kosmik parvoz ga xos bo'lgan muammolarni izlang amalga oshirish. Sun'iy tortishish kuchini yaratishning realistik usullaridan biri bu a markazlashtiruvchi kuch odamni qarindosh qavat tomon tortish. Ammo ushbu modelda kosmik kemaning o'lchamida muammolar paydo bo'ladi. Jon Peyj va Metyu Frensis aytganidek, kosmik kemasi qanchalik kichik bo'lsa (aylanish radiusi qancha qisqa bo'lsa), shuncha tez aylanish talab etiladi. Shunday qilib, tortishish kuchini simulyatsiya qilish uchun sekin aylanadigan kattaroq kosmik kemadan foydalanish yaxshiroq bo'lar edi. Aylanishga nisbatan kattalikka qo'yiladigan talablar, aylanish markazidan turli masofalardagi tanadagi qismlarga ta'sir qiluvchi kuchlarga bog'liq. Agar tananing aylanish markaziga yaqin qismlari markazdan uzoqroq qismlardan sezilarli darajada farq qiladigan kuchga ega bo'lsa, unda bu salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bundan tashqari, dastlab aylanma harakatni butun kosmik orbitaning barqarorligini buzmasdan o'rnatishning eng yaxshi usuli qanday ekanligi haqida savollar qolmoqda. Ayni paytda aylanma talablarga javob beradigan darajada katta kema va qurilish, saqlash va ishga tushirish bunday hunarmandchilik juda kengdir.[3]

Umuman olganda, qisqa muddatli kosmik parvozlarda mavjud bo'lgan sog'liq uchun cheklangan ta'sirlar va shuningdek, ularning narxi yuqori tadqiqot, sun'iy tortishish tez-tez to'xtab qoladi va vaqti-vaqti bilan.[1][10]

Ilmiy fantastika

Asosiy maqola: Sun'iy tortishish (fantastika) § Aylanma tortishish kuchi

Bir nechta ilmiy fantastika romanlari, filmlari va seriyalari sun'iy tortishish ishlab chiqarishni namoyish etdi. Filmda 2001 yil: "Kosmik odisseya", ichida aylanadigan santrifüj Kashfiyot kosmik kemasi sun'iy tortishish kuchini ta'minlaydi. Romanda Marslik, Germes kosmik kemalar dizayni bilan sun'iy tortishishlarga erishadi; u Marsning tortishish kuchi singari Yerning tortishish kuchining 40% atrofida bo'lgan periferiya kuchlariga ega bo'lgan halqali tuzilmani qo'llaydi. Kino Yulduzlararo deb nomlangan kosmik kemaga ega Chidamlilik sun'iy tortishish kuchini yaratish uchun uning markaziy o'qida aylana oladigan, kemadagi retro surish moslamalari bilan boshqariladigan.

Santrifüjlar

Asosiy maqolalar: Santrifüj, g-kuch va Yuqori darajadagi mashg'ulotlar

Yuqori darajadagi mashg'ulotlar katta radiusli santrifugalarda yuqori tezlashishga ('G') ta'sir ko'rsatadigan aviatorlar va astronavtlar tomonidan amalga oshiriladi. Bu oldini olish uchun mo'ljallangan g-ongni yo'qotish (qisqartirilgan G-LOC ), vaziyat qachon g- kuchlar qonni miyadan shu darajada uzoqlashtiring ong yo'qolgan Tezlashishni keltirib chiqaradigan ongni yo'qotish hodisalari samolyotlarda halokatli avariyalarni keltirib chiqardig muhim davrlar uchun.

Yilda o'yin parklari, mayatnikli sayrlar va santrifüjlar aylanish kuchini ta'minlash. Rolikli shkaflar Shuningdek, ular har doim sho'ng'inlar, xumlar yoki ilmoqlardan o'tib ketishadi. Tepalikdan o'tayotganda nol yoki salbiy tortish kuchi seziladigan vaqt deyiladi efir vaqti, yoki "havo vaqti", ularni "suzuvchi havo vaqti" (tortishish kuchi uchun) va "ejektorli havo vaqti" (salbiy tortishish uchun) ga bo'lish mumkin.[asl tadqiqotmi? ]

Chiziqli tezlanish

Qo'shimcha ma'lumotlar: Ekvivalentlik printsipi

Lineer tezlashtirish, hatto past darajada bo'lsa ham, etarli darajada ta'minlanishi mumkin g-kuch foydali imtiyozlar berish. To'g'ri chiziqda doimiy tezlashuv ostida bo'lgan kosmik kema tezlashishga qarama-qarshi yo'nalishda tortish kuchi ko'rinishini beradi. Bo'shashgan narsaning kosmik kemaning tanasiga qarab "tushishiga" olib keladigan bu "tortishish" aslida kosmik kemaning ichidagi narsalarning inertsiyasining namoyonidir. Nyutonning birinchi qonuni. Bundan tashqari, kosmik kemaning korpusiga bosilgan narsa sezadigan "tortishish" shunchaki Nyutonning Uchinchi qonuniga binoan va bir oz o'xshash bo'lgan narsaning korpusdagi tezlashuv kuchiga reaksiyaga kiradigan narsaning korpusidagi reaktsiya kuchidir. yuqorida ko'rsatilganidek aylanayotgan kosmik kemaning korpusiga bosilgan ob'ektga ta'siri. Burilishga asoslangan sun'iy tortishishdan farqli o'laroq, chiziqli tezlashuv kosmik kemada bir xil bo'lgan va qo'shimcha xayoliy kuchlarning zararsiz tortishish maydonining ko'rinishini beradi.

Biroz kimyoviy reaktsiya raketalari hech bo'lmaganda vaqtincha Yerning tortishish kuchini engish uchun etarlicha tezlanishni ta'minlay oladi va shu bilan Yerning g-kuchiga taqlid qilish uchun chiziqli tezlanishni ta'minlaydi. Biroq, bunday barcha raketalar bu tezlanishni haydash orqali ta'minlaydi reaktsiya massasi cheklangan raketa yoqilg'isi sarflanmaguncha, bunday tezlashtirish faqat vaqtinchalik bo'ladi.

Shunga qaramay, doimiy ravishda chiziqli tezlashish kerak, chunki u sun'iy tortishish kuchini ta'minlash bilan bir qatorda, Quyosh tizimi atrofida nisbatan qisqa parvoz vaqtlarini ta'minlashi mumkin. Masalan, agar qo'zg'alish texnikasi 1 ni qo'llab-quvvatlasag tezlashuv doimiy ravishda mavjud edi, kosmik kemasi 1 ga tezlashdi (va keyin sayohatning ikkinchi yarmida sekinlashadi)g erishish edi Mars bir necha kun ichida.[19] Xuddi shunday, taxminiy doimiy tezlashtirish yordamida kosmik sayohat 1 dang bir yilga yetadi relyativistik tezliklar va eng yaqin yulduzga sayohat qilish uchun ruxsat bering, Proksima Centauri.

Shunday qilib, har xil sayyoralararo missiyalar uchun past impulsli, ammo uzoq muddatli chiziqli tezlashtirish taklif qilingan. Masalan, hatto og'ir (100 tonna ) Marsga yuklarni Marsga etkazish mumkin edi 27 oy va taxminan 55 foizini saqlab qoladi LEO Mars orbitasiga etib kelganida transport vositasi massasi, butun safar davomida kosmik kemaga past tortishish gradyanini beradi.[20]

Juda yuqori bo'lgan harakatlantiruvchi tizim o'ziga xos turtki (ya'ni ishlatishda yaxshi samaradorlik reaktsiya massasi birga olib yurish va sayohatda harakat qilish uchun ishlatish kerak) uzoq vaqt davomida foydali sun'iy tortishish darajasini sekinroq tezlashtirishi mumkin. Turli xil elektr quvvati tizimlar misollar keltiradi. Ushbu uzoq davom etadigan ikkita misol, past surish, kosmik kemalarda deyarli ishlatilgan yoki yaqin vaqt ichida kosmosda foydalanishga rejalashtirilgan yuqori impulsli harakatlanish Zal effektlari va O'zgaruvchan o'ziga xos impulsli magnetoplazma raketalari (VASIMR). Ikkalasi ham juda yuqori o'ziga xos turtki ammo odatdagi kimyoviy reaksiya raketalari bilan taqqoslaganda nisbatan past kuch. Shuning uchun ular kosmik kemalarda cheklangan miqdordagi, ammo uzoq muddatli milli-g darajadagi sun'iy tortishish darajasini ta'minlaydigan uzoq muddatli otishmalar uchun juda mos keladi.[iqtibos kerak ]

Bir qator ilmiy fantastika uchastkalarida tezlashtirish uchun sun'iy tortishish hosil bo'ladi yulduzlararo hali boshqariladigan kosmik kemalar nazariy yoki taxminiy degani.

Lineer tezlanishning bu effekti yaxshi tushuniladi va muntazam ravishda 0 uchun ishlatiladig kosmosdagi uchirishdan keyingi (keyingi) otish uchun kriyogen suyuqlikni boshqarish yuqori bosqich raketalar.[21]

Rolikli shkaflar, ayniqsa rolikli shpallarni ishga tushirdi yoki unga ishonadiganlar elektromagnit qo'zg'alish, chiziqli tezlashishni "tortishish" ni ta'minlashi mumkin va shunga o'xshash nisbatan yuqori tezlashuv vositalarini ham ta'minlashi mumkin sport mashinalari. Tizimli tezlashtirishni ta'minlash uchun foydalanish mumkin efir vaqti rollarda va boshqa hayajonli attraksionlarda.

Og'irlik / vazn

Qo'shimcha ma'lumotlar: Gravitatsiyaga qarshi

Diamagnetizm

Tirik qurbaqa 32 mm ichida yashaydi diametri vertikal teshik Achchiq solenoid magnit maydonida taxminan 16 ga teng teslas.

Gravitatsiyaga o'xshash ta'sir orqali yaratilishi mumkin diamagnetizm. Bu juda kuchli magnit maydonlari bo'lgan magnitlarni talab qiladi. Bunday qurilmalar ko'pi bilan kichik sichqonchani ko'tarish imkoniyatiga ega bo'ldi,[22] ishlab chiqarish 1 g maydonini bekor qilish uchun maydon.

Etarli darajada kuchli magnitlar ham qimmatni talab qiladi kriyogenika ularni saqlash supero'tkazuvchi yoki bir necha megavatt quvvatga ega.[23]

Bunday o'ta kuchli magnit maydonlari bilan odamlar uchun foydalanish xavfsizligi aniq emas.[iqtibos kerak ] Bundan tashqari, bu har qanday narsadan qochishni o'z ichiga oladi ferromagnitik yoki paramagnetik diamagnetizm aniq bo'lishi uchun zarur bo'lgan kuchli magnit maydon yaqinidagi materiallar.

Diamagnetizmdan foydalanadigan inshootlar Yerdagi past tortishish sharoitlarini simulyatsiya qiluvchi laboratoriyalar uchun foydali bo'lishi mumkin.[asl tadqiqotmi? ] Sichqoncha Yerning tortishish kuchiga qarshi yaratilgan bo'lib, unga o'xshash sharoit yaratdi mikrogravitatsiya. Oylik yoki marslik tortishish kuchiga o'xshash holatni kichik bilan simulyatsiya qilish uchun quyi kuchlar ham yaratilishi mumkin model organizmlar.

Parabolik parvoz

Asosiy maqola: Kusgan kometa

Weightless Wonder parabolik traektoriyalarga uchadigan va qisqacha mashq qilish uchun deyarli vaznsiz muhitni ta'minlaydigan NASA samolyotining laqabi. kosmonavtlar, tadqiqot o'tkazish va kinofilmlarni suratga olish. Parabolik traektoriya tortishish kuchiga mos keladigan vertikal chiziqli tezlanishni hosil qiladi nol-g qisqa vaqt ichida, odatda 20-30 soniya, so'ngra shunga o'xshash davrda taxminan 1,8 g. Taxallus Kusgan kometa parabolik traektoriyalar paytida samolyot yo'lovchilari tomonidan tez-tez uchraydigan harakat kasalligiga ishora qilish uchun ham ishlatiladi. Bunday tortishish kuchi kamaygan samolyotlar hozirgi kunda butun dunyo bo'ylab bir nechta tashkilotlar tomonidan boshqariladi.

Neytral suzish qobiliyati

Asosiy maqola: Neytral suzish laboratoriyasi

The Neytral suzish laboratoriyasi (NBL) - bu kosmonavt Sonny Carter Training Facility-dagi o'quv bazasi NASA Jonson kosmik markazi yilda Xyuston, Texas.[24] NBL bu dunyodagi eng katta yopiq suv havzasi,[25] unda astronavtlar simulyatsiya qilishlari mumkin EVA kosmik parvozlarga tayyorgarlikdagi vazifalar. NBL-da to'liq o'lchamdagi maketlar mavjud Space Shuttle yuklar bo'limi, parvozlar uchun foydali yuklar va Xalqaro kosmik stantsiya (ISS).[26]

Printsipi neytral suzish kosmosning vaznsiz muhitini simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi.[24] Mos kosmonavtlar an yordamida hovuzga tushiriladi ko'prikli kran va ularning vazni qo'llab-quvvatlovchi dalgıçlar tomonidan o'rnatiladi, shunda ular yo'q ko'taruvchi kuch va yo'q aylanish momenti ular haqida massa markazi.[24] NBLda kiyilgan kostyumlar to'liq parvoz darajasidan pastroq DAU kosmik kemada va Xalqaro kosmik stantsiyada ishlatiladigan kostyumlar.

NBL tankining uzunligi 202 fut (62 m), kengligi 102 fut (31 m) va 40 fut 6 dyuym (12.34 m) chuqurlikda va tarkibida 6,2 million galon (23,5 million litr) suv mavjud.[26][27] G'avvoslar nafas olishadi nitroks tankda ishlash paytida.[28][29]

Basseynda neytral suzish qobiliyati yo'q vaznsizlik, chunki ichki quloqdagi muvozanat a'zolari tortishish yuqoriga qarab yo'nalishini hanuzgacha sezadilar. Bundan tashqari, juda katta miqdori mavjud sudrab torting suv bilan taqdim etilgan.[30] Odatda, drag effektlari suvda asta-sekin vazifalarni bajarish bilan minimallashtiriladi. Basseyndagi neytral suzishni simulyatsiya qilish va kosmik parvoz paytida haqiqiy EVA o'rtasidagi yana bir farq shundaki, basseynning harorati va yorug'lik sharoitlari doimiy ravishda saqlanadi.

Spekulyativ yoki xayoliy mexanizmlar

Asosiy maqolalar: Sun'iy tortishish (fantastika), Gravitatsiyaviy himoya va Gravitatsiyaga qarshi

Ilmiy fantastika, sun'iy tortishish (yoki tortishish kuchini bekor qilish) yoki "paragravitatsiya"[31][32] ba'zan aylanmaydigan yoki tezlashmaydigan kosmik kemalarda mavjud. Hozirgi vaqtda tortishish kuchini simulyatsiya qila oladigan haqiqiy massa yoki tezlanishdan boshqa hech qanday tasdiqlangan texnik mavjud emas. Bunday qurilma yillar davomida ko'plab da'volar bo'lgan. Evgeniy Podkletnov, rossiyalik muhandis 1990-yillarning boshidan buyon kuchli quvvat ishlab chiqaradigan o'giruvchi supero'tkazgichdan tashkil topgan bunday qurilmani ishlab chiqarishni da'vo qilmoqda "gravitomagnitik field ", ammo uchinchi tomonlar tomonidan tekshiruvlar o'tkazilmagan va hatto salbiy natijalar bo'lmagan. 2006 yilda tadqiqot guruhi tomonidan moliyalashtirildi ESA gravitomagnetizmni ishlab chiqarish uchun ijobiy natijalarni ko'rsatadigan shunga o'xshash qurilmani yaratgan deb da'vo qilmoqda, garchi u faqat 0.0001 ishlab chiqargan bo'lsa hamg.[33] Ushbu natija takrorlanmadi.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b v d e "Arxivlangan nusxa" (PDF). Arxivlandi asl nusxasi (PDF) 2016 yil 13 oktyabrda. Olingan 9 iyun, 2017.CS1 maint: nom sifatida arxivlangan nusxa (havola)
  2. ^ Strauss S (2008 yil iyul). "NASA-OAJ kosmik tibbiyoti, neytral suzish laboratoriyasi". Avi Space Environ Med. 79 (7): 732–3. PMID  18619137.
  3. ^ a b v "Nega bizda sun'iy tortishish kuchi yo'q?". popularmechanics.com. 2013 yil 3-may. Olingan 4-aprel, 2018.
  4. ^ Xekt, X .; Braun, E. L .; Yosh, L. R .; va boshq. (2002 yil 2-7 iyun). "Sun'iy tortishish kuchiga (AG) yuqori aylanish tezligida moslashish". Erdagi hayot uchun kosmosdagi hayot. "Erdagi hayot uchun kosmosdagi hayot" to'plami. Kosmosdagi hayot fanlarini tadqiq qilish bo'yicha 8-Evropa simpoziumi. 23-yillik Xalqaro tortishish fiziologiyasi yig'ilishi. 23 (1): P1-5. Bibcode:2002ESASP.501..151H. PMID  14703662.
  5. ^ Gatland, Kennet (1976). Uchuvchisiz kosmik kemasi, ikkinchi qayta ko'rib chiqish. Nyu-York, Nyu-York, AQSh: MakMillan. 180-182 betlar. ISBN  978-0-02-542820-1.
  6. ^ Clément G, Bukley A (2007) Sun'iy tortishish. Springer: Nyu-York
  7. ^ a b "Sun'iy tortishish uzoq muddatli kosmik parvozlar paytida fiziologik zararsizlantirishni yumshatish uchun qarshi choralar sifatida". 2015 yil 17-iyun. Olingan 4-aprel, 2018.
  8. ^ "Og'irliksizlik kosmosda omon qolish uchun to'siq". Ilmiy yangiliklar-xat. 86 (7): 103. 1964 yil 4 aprel. JSTOR  3947769.
  9. ^ "Astronavt Peggi Uitson kosmosdagi ko'p kunlik NASA rekordini o'rnatdi". npr.org. Olingan 4-aprel, 2018.
  10. ^ a b v Devid, Leonard (1992 yil 4 aprel). "Sun'iy tortishish va kosmik sayohatlar". BioScience. 42 (3): 155–159. doi:10.2307/1311819. JSTOR  1311819.
  11. ^ "Uzoq muddatli kosmik sayohat astronavtlarda miya va ko'z anormalliklarini keltirib chiqaradi".
  12. ^ Kreyg H. Uilyams; Leonard A. Dudzinski; Stenli K. Borovski; Albert J. Juhasz (mart 2005). "Amalga oshirish" 2001 yil: Kosmik Odisseya ": Tajribali sferik Torus yadro sintezining harakatlanishi" (PDF). Klivlend, Ogayo shtati: NASA. Olingan 28 sentyabr, 2011.
  13. ^ a b NAUTILUS - X: Ko'p vazifali kosmik tadqiqot vositasi Arxivlandi 2011 yil 4 mart, soat Orqaga qaytish mashinasi, Mark L. Xolderman, Kelajak kosmik operatsiyalarda (FISO) kollokvium, 2011-01-26. 2011-01-31 da olingan
  14. ^ NASA NAUTILUS-X: ko'p vazifali razvedka vositasi ISS da sinovdan o'tkaziladigan santrifüjni o'z ichiga oladi Arxivlandi 2011 yil 25 fevral, soat Orqaga qaytish mashinasi, RLV va kosmik transport yangiliklari, 2011-01-28. 2011-01-31 da olingan
  15. ^ "NSS Review: Mars uchun ish". www.nss.org. Olingan 4-aprel, 2018.
  16. ^ http://members.marssociety.org/TMQ/TMQ-V1-I1.pdf pg15-Tom tepalik
  17. ^ Korzun, Eshli M.; Vagner, Erika B.; va boshq. (2007). Mars Gravity Biosatellite: muhandislik, fan va ta'lim. 58-chi Xalqaro astronavtika kongressi.
  18. ^ "Mars Gravitatsiyaviy biosatellik dasturi yopilmoqda". www.spaceref.com. Olingan 4-aprel, 2018.
  19. ^ Clément, Gilles; Bukley, Angeliya P. (2007). Sun'iy tortishish. Springer Nyu-York. p. 35. ISBN  978-0-387-70712-9. 35-betning ko'chirmasi
  20. ^ VASIMR VX-200 ishlashi va Marsning uchuvchisiz parvozi uchun yaqin muddatli SEP qobiliyati Arxivlandi 2011 yil 11 mart, soat Orqaga qaytish mashinasi, Tim Glover, Kosmik operatsiyalardagi kelajak (FISO) Kollokvium, 22, 25-bet, 2011-01-19. 2011-02-01 da olingan
  21. ^ Jon Goff; va boshq. (2009). "Haqiqiy yaqin muddatli yoqilg'i omborlari" (PDF). Amerika Aviatsiya va astronavtika instituti. Olingan 7 fevral, 2011. Mikrogravitatsiyadagi suyuqliklarni manipulyatsiya qilish usullarini ishlab chiqish, bu odatda turg'un harakatga keltiruvchi vosita deb nomlanuvchi toifaga kiradi. Saturn S-IVB va Centaur davrlariga oid kriyogen yuqori bosqichlarni tadqiq qilish shuni ko'rsatdiki, engil tezlashuv (10 ga qadar)−4 10 ga−5 tankga tushadigan g tezlashishi) yoqilg'ini kerakli konfiguratsiyani qabul qilishi mumkin, bu esa kriyogen suyuqlik bilan ishlashning ko'plab asosiy vazifalarini quruqlikdagi operatsiyalarga o'xshash tarzda bajarishga imkon beradi. Eng oddiy va etuk cho'ktirish texnikasi - bu suyuqlikni idishning bir uchiga o'rnatishga majbur qilib, kosmik kemaga tortish.
  22. ^ "Amerikalik olimlar past tortishish kuchini o'rganish uchun sichqonlardan foydalanadilar". Reuters. 2009 yil 11 sentyabr.
  23. ^ "20 tesla Achchiq solenoid - Arxivlangan havola". 20 mart 2007 yil. Arxivlangan asl nusxasi 2007 yil 20 martda. Olingan 6 avgust, 2013.
  24. ^ a b v Strauss, S. (2008 yil iyul). "NASA-OAJ kosmik tibbiyoti, neytral suzish laboratoriyasi". Avi Space Environ Med. 79 (7): 732–3. PMID  18619137.
  25. ^ "Pardalar ortidagi mashg'ulotlar". NASA. 2003 yil 30-may. Olingan 22 mart, 2011.
  26. ^ a b Strauss, S .; Krog, R.L .; Feiveson, AH (2005 yil may). "Ekstravekulyar harakatchanlikni tayyorlash va kosmonavtlarning shikastlanishi". Avi Space Environ Med. 76 (5): 469–74. PMID  15892545. Olingan 27 avgust, 2008.
  27. ^ "NBL xususiyatlari". NBL haqida. NASA. 23 iyun 2005 yil. Arxivlangan asl nusxasi 2007 yil 26 iyunda.
  28. ^ Fitzpatrik DT, Conkin J (2003). "Sayoz chuqurlikda nitroks bilan nafas olayotgan ishlaydigan g'avvoslarda o'pka funktsiyasi yaxshilandi". Dengiz osti va giperbarik tibbiyot. 30 (Qo'shimcha): 763-7. PMID  12862332. Arxivlandi asl nusxasi 2011 yil 11 avgustda. Olingan 27 avgust, 2008.
  29. ^ Fitzpatrik DT, Conkin J (2003 yil iyul). "Sayoz chuqurlikda nitroks bilan nafas olayotgan ishlaydigan g'avvoslarda o'pka funktsiyasi yaxshilandi". Avi Space Environ Med. 74 (7): 763–7. PMID  12862332. Olingan 27 avgust, 2008.
  30. ^ Pendergast D, Mollendorf J, Zamparo P, Termin A, Bushnell D, Paschke D (2005). "Suvdagi odam harakatiga tortishning ta'siri". Dengiz osti va giperbarik tibbiyot. 32 (1): 45–57. PMID  15796314. Arxivlandi asl nusxasi 2009 yil 9-iyulda. Olingan 27 avgust, 2008.
  31. ^ To'qnashuv orbitasi, 1942 tomonidan Jek Uilyamson
  32. ^ Xira moviy nuqta: Kosmosdagi inson kelajagi haqidagi tasavvur tomonidan Karl Sagan, 19-bob
  33. ^ "Umumiy nisbiylikning yangi sinoviga to'g'ri keldimi?". Es.int. Arxivlandi asl nusxasi 2017 yil 28 dekabrda. Olingan 6 avgust, 2013.

Tashqi havolalar