Είναι δύσκολο με τη βαρύτητα, αλλά ακόμα χειρότερα χωρίς αυτήν

Βλέποντας περισσότερες από μία φορές στις ταινίες, η "ενεργοποίηση" της βαρύτητας σε ένα διαστημόπλοιο που ταξιδεύει στο διάστημα φαίνεται πολύ δροσερή. Μόνο που οι δημιουργοί τους σχεδόν ποτέ δεν εξηγούν πώς γίνεται. Μερικές φορές, όπως το 2001: A Space Odyssey (1) ή οι νεότεροι Επιβάτες, φαίνεται ότι το πλοίο πρέπει να περιστραφεί για να προσομοιώσει τη βαρύτητα.

Μπορεί κανείς να ρωτήσει κάπως προκλητικά - γιατί χρειάζεται καθόλου η βαρύτητα σε ένα διαστημόπλοιο; Εξάλλου, είναι πιο εύκολο χωρίς τη γενική βαρύτητα, οι άνθρωποι κουράζονται λιγότερο, τα πράγματα που μεταφέρονται δεν ζυγίζουν τίποτα και πολλές εργασίες απαιτούν πολύ λιγότερη σωματική προσπάθεια.

Αποδεικνύεται, όμως, ότι αυτή η προσπάθεια, που συνδέεται με τη συνεχή υπέρβαση της βαρύτητας, είναι εξαιρετικά απαραίτητη για εμάς και το σώμα μας. Χωρίς βαρύτηταΟι αστροναύτες έχουν αποδειχθεί εδώ και καιρό ότι βιώνουν απώλεια οστών και μυών. Οι αστροναύτες στην άσκηση του ISS, παλεύουν με μυϊκή αδυναμία και απώλεια οστικής μάζας, αλλά εξακολουθούν να χάνουν οστική μάζα στο διάστημα. Πρέπει να κάνουν δύο έως τρεις ώρες άσκησης την ημέρα για να διατηρήσουν τη μυϊκή μάζα και την καρδιαγγειακή υγεία. Επιπλέον, όχι μόνο αυτά τα στοιχεία, που σχετίζονται άμεσα με το φορτίο στο σώμα, επηρεάζονται από την απουσία βαρύτητας. Υπάρχουν προβλήματα με τη διατήρηση της ισορροπίας, το σώμα είναι αφυδατωμένο. Και αυτή είναι μόνο η αρχή των προβλημάτων.

Αποδεικνύεται ότι και αυτός αδυνατίζει. Μερικά κύτταρα του ανοσοποιητικού δεν μπορούν να κάνουν τη δουλειά τους και τα ερυθρά αιμοσφαίρια πεθαίνουν. Προκαλεί πέτρες στα νεφρά και εξασθενεί την καρδιά. Μια ομάδα επιστημόνων από τη Ρωσία και τον Καναδά ανέλυσε τις συνέπειες των τελευταίων ετών μικροβαρύτητα σχετικά με τη σύνθεση των πρωτεϊνών σε δείγματα αίματος δεκαοκτώ Ρώσων κοσμοναυτών που ζούσαν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για μισό χρόνο. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι στην έλλειψη βαρύτητας το ανοσοποιητικό σύστημα συμπεριφέρεται με τον ίδιο τρόπο όπως όταν το σώμα είναι μολυσμένο, επειδή το ανθρώπινο σώμα δεν ξέρει τι να κάνει και προσπαθεί να ενεργοποιήσει όλα τα πιθανά αμυντικά συστήματα.

Πιθανότητα στη φυγόκεντρο δύναμη

Άρα το γνωρίζουμε ήδη πολύ καλά καμία βαρύτητα δεν είναι καλό, ακόμη και επικίνδυνο για την υγεία. Και τώρα τι? Όχι μόνο οι κινηματογραφιστές, αλλά και οι ερευνητές βλέπουν μια ευκαιρία φυγόκεντρος δύναμη. Να είσαι ευγενικός δυνάμεις αδράνειας, μιμείται τη δράση της βαρύτητας, ενεργώντας αποτελεσματικά σε κατεύθυνση αντίθετη από το κέντρο του αδρανειακού συστήματος αναφοράς.

Η δυνατότητα εφαρμογής έχει ερευνηθεί εδώ και πολλά χρόνια. Στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, για παράδειγμα, ο πρώην αστροναύτης Lawrence Young δοκίμασε μια φυγόκεντρο, η οποία θύμιζε κάπως ένα όραμα από την ταινία 2001: A Space Odyssey. Οι άνθρωποι ξαπλώνουν στο πλάι στην πλατφόρμα, σπρώχνοντας την αδρανειακή δομή που περιστρέφεται.

Εφόσον γνωρίζουμε ότι η φυγόκεντρος δύναμη μπορεί τουλάχιστον εν μέρει να αντικαταστήσει τη βαρύτητα, γιατί δεν κατασκευάζουμε πλοία σε αυτή τη στροφή; Λοιπόν, αποδεικνύεται ότι δεν είναι όλα τόσο απλά, γιατί, πρώτον, τέτοια πλοία θα πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερα από αυτά που κατασκευάζουμε και κάθε επιπλέον κιλό μάζας που μεταφέρεται στο διάστημα κοστίζει πολύ.

Σκεφτείτε, για παράδειγμα, τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ως σημείο αναφοράς για συγκρίσεις και αξιολογήσεις. Έχει περίπου το μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου, αλλά οι χώροι διαβίωσης είναι μόνο ένα κλάσμα του μεγέθους του.

Προσομοίωση της βαρύτητας Σε αυτή την περίπτωση, η φυγόκεντρος δύναμη μπορεί να προσεγγιστεί με δύο τρόπους. Ή κάθε στοιχείο θα περιστρεφόταν χωριστά, κάτι που θα δημιουργούσε μικρά συστήματα, αλλά στη συνέχεια, όπως σημειώνουν οι ειδικοί, αυτό θα μπορούσε να οφείλεται σε όχι πάντα ευχάριστες εντυπώσεις για τους αστροναύτες, οι οποίοι θα μπορούσαν, για παράδειγμα, αισθανθείτε διαφορετική βαρύτητα στα πόδια σας από ότι στο πάνω μέρος του σώματός σας. Σε μια μεγαλύτερη έκδοση, ολόκληρος ο ISS θα περιστρεφόταν, ο οποίος, φυσικά, θα έπρεπε να διαμορφωθεί διαφορετικά, μάλλον σαν δακτύλιος (2). Προς το παρόν, η κατασκευή μιας τέτοιας δομής θα σήμαινε τεράστιο κόστος και φαίνεται μη ρεαλιστικό.

2. Όραση ενός τροχιακού δακτυλίου που παρέχει τεχνητή βαρύτητα

Ωστόσο, υπάρχουν και άλλες ιδέες. Για παράδειγμα, μια ομάδα επιστημόνων στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Μπόλντερ εργάζεται σε μια λύση με κάπως λιγότερη φιλοδοξία. Αντί να μετρούν την «αναδημιουργία της βαρύτητας», οι επιστήμονες επικεντρώνονται στην αντιμετώπιση των προβλημάτων υγείας που σχετίζονται με την έλλειψη βαρύτητας στο διάστημα.

Όπως επινοήθηκε από τους ερευνητές του Boulder, οι αστροναύτες μπορούσαν να σέρνονται σε ειδικά δωμάτια για αρκετές ώρες την ημέρα για να λάβουν μια καθημερινή δόση βαρύτητας, η οποία θα λύσει προβλήματα υγείας. Τα θέματα τοποθετούνται σε μεταλλική πλατφόρμα παρόμοια με τρόλεϊ νοσοκομείου (3). Αυτό ονομάζεται φυγόκεντρος που περιστρέφεται με άνιση ταχύτητα. Η γωνιακή ταχύτητα που δημιουργείται από τη φυγόκεντρο σπρώχνει τα πόδια του ατόμου προς τη βάση της πλατφόρμας, σαν να στέκονται κάτω από το βάρος τους.

3. Συσκευή που δοκιμάστηκε στο Πανεπιστήμιο του Boulder.

Δυστυχώς, αυτό το είδος άσκησης συνδέεται αναπόφευκτα με ναυτία. Οι ερευνητές ξεκίνησαν να ανακαλύψουν εάν η ναυτία είναι πράγματι ένα εγγενές τίμημα που σχετίζεται με αυτήν. τεχνητή βαρύτητα. Μπορούν οι αστροναύτες να εκπαιδεύσουν το σώμα τους ώστε να είναι έτοιμο για πρόσθετες δυνάμεις G; Στο τέλος της δέκατης συνεδρίας των εθελοντών, όλα τα άτομα περιστρέφονταν με μέση ταχύτητα περίπου δεκαεπτά στροφών ανά λεπτό χωρίς δυσάρεστες συνέπειες, ναυτία κ.λπ. Αυτό είναι ένα σημαντικό επίτευγμα.

Υπάρχουν εναλλακτικές ιδέες για τη βαρύτητα σε ένα πλοίο. Αυτά περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, το Canadian Type System Design (LBNP), το οποίο από μόνο του δημιουργεί έρμα γύρω από τη μέση ενός ατόμου, δημιουργώντας μια αίσθηση βάρους στο κάτω μέρος του σώματος. Αρκεί όμως ένας άνθρωπος να αποφύγει τις δυσάρεστες για την υγεία συνέπειες της διαστημικής πτήσης; Δυστυχώς, αυτό δεν είναι ακριβές.