Михаил Стасов предлагает Вам запомнить сайт «Новости науки»
Вы хотите запомнить сайт «Новости науки»?
Да Нет
×
Прогноз погоды

И радость познания движет нами

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?

развернуть

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?

В космосе, хотя все массы во Вселенной подчиняются силе гравитации, как обычно, не ощущается «верха» и «низа», как на Земле, поскольку космический корабль и всё, что у него на борту, ускоряется гравитацией с одинаковой скоростью.


Если поместить человека в космос, подальше от гравитационных воздействий, испытываемых им на поверхности Земли, он испытает невесомость. Хотя все массы Вселенной продолжат притягивать его, они продолжат притягивать и космический корабль, поэтому человек будет «плавать» внутри. В сериалах и фильмах типа «Звёздный путь», «Звёздные войны», «Боевой крейсер „Галактика“ и множестве других нам всегда показывают, как члены команды стабильно стоят на полу корабля вне зависимости от прочих условий. Это потребовало бы возможности создания искусственной гравитации – но с учётом законов физики в том виде, в котором мы их знаем сегодня, это слишком трудная задача.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Капитан Габриэль Лорка на мостике „Дискавери“ во время симуляции битвы с клингонами. Всю команду притягивает „вниз“ искусственная гравитация – на сегодня технология из области научной фантастики

С гравитацией связан важный урок принципа эквивалентности: равномерно ускоряющаяся система отсчёта неотличима от гравитационного поля. Если вы находитесь в ракете и не можете выглянуть наружу, у вас не будет способа понять, что происходит: вас придавливает „вниз“ сила гравитации или равномерное ускорение ракеты в одном направлении? Эта идея привела к формулированию общей теории относительности, и, спустя более чем сто лет, это самое правильное из известных нам описание гравитации и ускорения.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Идентичное поведение мяча, падающего на пол, в ускоряющейся ракете и на Земле демонстрирует принцип эквивалентности Эйнштейна

Есть ещё один трюк, который мы могли бы использовать: заставить корабль вращаться. Вместо линейного ускорения (разгонной силы ракеты) можно получить центробежное, в котором человек на борту будет чувствовать, как его притягивает корпус корабля. Этим знаменит фильм „2001: космическая одиссея“, и эта сила при достаточно большом корабле была бы неотличима от гравитации.

Но это и всё. Три типа ускорения – гравитационное, линейное и вращательное – единственные в нашем распоряжении силы, оказывающие гравитационное воздействие. И для находящихся на борту космического корабля это большая, большая проблема.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Концепция космической станции 1969 года, которую предполагалось собирать на орбите из использованных ступеней программы „Аполло“. Станция должна была вращаться вокруг центральной оси и порождать искусственную гравитацию.

Почему? Потому, что для путешествия в иную звёздную систему придётся ускорять корабль по пути туда, а по прибытию – замедлять. Если вы не сможете защититься от этих ускорений, вас ждёт фиаско. К примеру, чтобы разогнаться до „импульсной скорости“ „Звёздного пути“, до нескольких процентов от скорости света, пришлось бы выдержать ускорение в 4000 g в течение часа. Это в 100 раз больше ускорения, которое предотвратит ток крови в вашем теле – весьма неприятная ситуация, как ни крути.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Запуск шатла Колумбия в 1992 году показывает, что ускорение ракеты происходит не мгновенно, а длится достаточно долгое время, много минут. У космического корабля ускорение должно было быть гораздо большим, чем может выдержать человеческое тело

Более того, если вы не хотите быть невесомым во время долгого пути, и подвергаться ужасным биологическим эффектам вроде потери костной массы и космической слепоты, необходимо, чтобы на ваше тело действовала постоянная сила. Для других сил, кроме гравитации, это не было бы проблемой. К примеру, для электромагнитного воздействия можно было бы поместить команду в проводящую оболочку и это устраняло бы все внешние электромагнитные поля. А потом внутри можно было бы устроить две параллельные пластины и организовать постоянное электрическое поле, заставлявшее бы заряды двигаться в определённом направлении.

Эх, если бы гравитация работала так же.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Схематическая диаграмма конденсатора, две параллельные проводящие пластины которого имеют одинаковые по величине и разные по знаку заряды, что создаёт между ними электрическое поле

Никаких „гравитационных проводников“ не существует, и от гравитации нельзя защититься. Невозможно создать равномерное гравитационное поле между какими-нибудь пластинами в определённом участке пространства. Причина в том, что в отличие от электричества, создаваемого положительными и отрицательными зарядами, гравитационный „заряд“ бывает одного типа, масса-энергия. Сила гравитации всегда притягивает, и с этим ничего нельзя поделать. Придётся делать всё возможное с тремя доступными типами ускорения – гравитационным, линейным и вращательным.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Подавляющее большинство кварков и лептонов Вселенной состоят из материи, но для каждого из них существуют и частицы антиматерии, гравитационные массы которых не определены

Единственным способом создать искусственную гравитацию, способную защитить вас от эффектов ускорения корабля и придать вам постоянное притяжение „вниз“ без ускорения, было бы открыть новый тип отрицательной гравитационной массы. У всех открытых нами частиц и античастиц масса положительна, но это инерциальные массы, то есть, массы, имеющие отношение к ускорению или созданию частиц (то есть, это m из уравнений F = ma и E = mc2). Мы показали, что инерциальная и гравитационная массы для всех известных частиц совпадают, но пока не проводили достаточно тщательных проверок для антиматерии и античастиц.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Коллаборация ALPHA ближе других экспериментов подошла к измерению поведения нейтральной антиматерии в гравитационном поле

И в этой области эксперименты идут прямо сейчас! В эксперименте ALPHA на ЦЕРН получили антиводород — стабильную форму нейтральной антиматерии — и сейчас работают над изоляцией её от всех других частиц на низких скоростях. Если он окажется достаточно чувствительным, мы сможем измерить, в какую сторону антиматерия будет двигаться в гравитационном поле. Если она будет падать вниз, как и обычная, тогда её гравитационная масса больше нуля, и её нельзя использовать для создания гравитационного проводника. Но если она будет падать вверх, это изменит всё. Единственный экспериментальный результат внезапно сделает искусственную гравитацию физически возможной.

Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?
Возможность получить искусственную гравитацию соблазнительна, но она требует существования отрицательной гравитационной массы. Такой массой может стать антиматерия, но это пока неизвестно.

Если у антиматерии будет отрицательная гравитационная масса, тогда сделав потолок комнаты из антиматерии, а пол из материи, мы сможем создать искусственное гравитационное поле, постоянно притягивающее вас „вниз“. Построив оболочку корабля из гравитационного проводника, мы защитим всех внутри него от сил сверхвысокого ускорения, которое иначе было бы смертельным. И, что самое прекрасное, люди в космосе больше не будут страдать от отрицательных физиологических эффектов, от нарушения вестибулярного аппарата до атрофии сердечной мышцы, досаждающих современным космонавтам. Но пока мы не откроем частицу (или набор частиц) с отрицательной гравитационной массой, искусственную гравитацию можно будет получить только через ускорение.

Источник →

Опубликовано 08.04.2018 в 22:03

Комментарии

Показать предыдущие комментарии (показано %s из %s)
Voland 3D
Voland 3D александр Попов 13 апреля, в 21:36 Наука не фантазирует она ДОКАЗЫВАЕТ и внедряет свои открытия в жизнь,  чем вы и пользуетесь кстати.
а где достижения Эфиродинамики?
Текст скрыт развернуть
0
александр Попов
александр Попов Voland 3D 14 апреля, в 17:37 Ха-ха а чёрную материю и энергию доказала а бозон хигса вообще у них в головах путаница они не чего не доказали а только тумана напускают а эфиродинамика как раз и отвечает и разъясняет те проблемы каторые научные фокусники не смогли ответить за 100 лет Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D александр Попов 14 апреля, в 17:48 Покажите мне хоть одно устройство работающее на основе постулатов Эфиродинамики?
----------------------------------------------------------------
Эфиродинамика — новое направление в физике, придуманное В. А. Ацюковским и противопоставляемое теории относительности. Хотя эфиродинамика не была признана академической наукой, начиная с 1990 г. В. А. Ацюковскому удается публиковать монографии по эфиродинамике. Научные статьи в реферируемых журналах по «эфиродинамике» отсутствуют.  (Материал из Фрикопедии — энциклопедии лженауки)
Текст скрыт развернуть
0
александр Попов
александр Попов Voland 3D 16 апреля, в 13:19 Да нет это во преки науки внедряется с помошью тыка а у теории нет не каких успехов и открытий за последние сто лет и не надо врать Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D александр Попов 16 апреля, в 15:06 А АРГУМЕНТИРОВАТЬ?  вот Вы пользуетесь интернетом, смартфонами  а знаете сколько научных открытий этому предшествовало? Текст скрыт развернуть
0
александр Попов
александр Попов Voland 3D 17 апреля, в 10:20 Да нет это старые новые открытия сделанные академиком Афёровым и не надо фантазировать и сочинять фундаментальных открытий нет уже 100 лет на есть сказки и фантазии и нелепости которые противоречат здравому смыслу Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D александр Попов 17 апреля, в 17:56 Мы пользуемся не фантазиями а исключительно реальностями, или по вашему успехи микроэлектроники 
(основанной на открытиях в физике твёрдого тела) "есть фантазии и противоречат здравому смыслу" ?, т.е. то что вы сейчас пользуетесь интернетом со смартфона "противоречит здравому смыслу" ?
Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D 9 апреля, в 16:27 Если гравитация действительно имеет волновую природу (теория струн) то можно сделать контур на одной из гармоник..  вот и решение генератора гравитации а если нет... тогда нужно искать что-то другое. Текст скрыт развернуть
0
Саша Берсенев
Саша Берсенев Voland 3D 9 апреля, в 18:45 а если первое не верно ...... Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D Саша Берсенев 9 апреля, в 19:05 тогда нужно искать что-то другое...  но пока не нашли..  Теория Эйнштейна кстати НЕ доказана...  думаю пока не удастся построить более правдоподобную Модель нашей Вселенной мы не решим проблему гравитации.. ибо на гравитации как считают держатся все планеты, звёзды и галактики..  и сама Вселенная. Текст скрыт развернуть
0
Андрей Щеголеватых
Андрей Щеголеватых 9 апреля, в 20:10 Чтобы создать гравитацию, нужно научиться управлять 48 или более
мерным пространством. При современном уровне 3-4 мерного
пространства и 2-мерных компьютерах решить эту проблему
невозможно...
Текст скрыт развернуть
-1
Voland 3D
Voland 3D Андрей Щеголеватых 9 апреля, в 20:26 А кто вам сказал что возможны материальные пространства свыше 3-х мерностей?
 математически и физически подтвердить сможете?
------------------------------------------------------
 "Не плодите сущностей сверх необходимых" (бритва Окамы)
-------------------------------------------------------
«Имейте мужество пользоваться собственным умом». И.Кант 
Текст скрыт развернуть
0
александр Попов
александр Попов Андрей Щеголеватых 16 апреля, в 13:15 Вы у психиатора давно были Текст скрыт развернуть
0
Андрей Щеголеватых
Андрей Щеголеватых Voland 3D 16 апреля, в 15:24 Легко. Никакого 3-мерного пространства не существует, это всего
лишь три невидимых эфемерных линии. Даже три плоскости не
создадут пространства, а вот 4 - да. Например, пирамидку. В такие
упаковывают чай или молоко. Чем больше измерений в пространствах, тем большими свойствами они обладают...
Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D Андрей Щеголеватых 16 апреля, в 18:34 Почитайте в толковом словаре что такое мерность пространства и сколько мерностей в НАШЕМ в котором мы находимся а не фантазируйте от балды.
Текст скрыт развернуть
0
Андрей Щеголеватых
Андрей Щеголеватых 9 апреля, в 20:32 А кто вам сказал, что кубик трёхмерный, ведь у него 12 граней. Типа
наука всё упрощает, и выводит формулы не соответствующие или
мало соответствующие действительности: абсолютно чёрное тело.
вакуум, отрицание невидимого эфира и т.д.
Текст скрыт развернуть
-1
Николай Астров
Николай Астров Андрей Щеголеватых 9 апреля, в 21:23 Граней у куба шесть. А двенадцать у него рёбер, а не граней. Любому ребру куба параллельны ещё три его ребра, т.е. в одном измерении находится четыре ребра куба. Таким образом, число измерений куба 12:4=3. Длина, ширина, высота.
В общем, прежде чем критиковать науку, изучите хотя бы самые элементарные вопросы, иначе глупо выглядите.
Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D Андрей Щеголеватых 16 апреля, в 18:38 Мерность подразумевает координаты пространства а не грани.. не тупите...
или вы геометрию и физику в школе прогуляли?
Любой предмет вне зависимости от граней находится в ТРЁХ-мерной системе координат, 
ДРУГОЙ системы координат в нашем окружающем мире пока не обнаружено.
Текст скрыт развернуть
0
Андрей Щеголеватых
Андрей Щеголеватых 9 апреля, в 21:49 У куба 6 плоскостей видимых, а невидимые спрятаны внутри куба.
Вы сами признали, что каждое измерение состоит из 4. Так вот, если
пронумеровать каждое как вы говорите ребро, от 0 до 10, то получится некий числовой пин-код. Например 2017 будет не что иное,
как 2+7+1=0 или 10.  Если взять другой пин-код типа 7525, то будет
такое равенство 7-2=5=5.  Можно взять и третий пин-код 2018 или
10-2-8=0 Если мы научимся работать с подобными уравнениями, то
начнём понимать и управлять многомерными пространствами...
Текст скрыт развернуть
0
Voland 3D
Voland 3D Андрей Щеголеватых 10 апреля, в 20:26 Куб с ЛЮБЫМ количеством граней находится в ОДНОЙ трёхмерной системе координат . Текст скрыт развернуть
0
Показать новые комментарии
Комментарии с 1 по 20 | всего: 47
НАСА опубликовало новый сним…

НАСА опубликовало новый снимок с поверхности Луны

12 фев 16, 15:09
+638 143
Прилетает на Землю инопланет…

Прилетает на Землю инопланетянин, чтоб внести землян в «Каталог разумных цивилизаций» и спрашивает...

2 ноя 16, 12:55
+496 111
Беспатронное оружие запатент…

Беспатронное оружие запатентовал российский изобретатель

27 апр 16, 00:33
+372 87
Как я был быдлом. Воспоминан…

Как я был быдлом. Воспоминания тоталитарного ЧПУшника

29 янв 16, 15:59
+325 149
Инопланетный корабль обнаруж…

Инопланетный корабль обнаружили в Казахстане

2 ноя 16, 01:56
+250 116
Россия презентует миру лазер…

Россия презентует миру лазерное и ускорительное оружие

26 апр 15, 22:45
+247 132
Изображение Иисуса Христа, с…

Изображение Иисуса Христа, сделанное еще при его жизни, оказалось подлинным

2 дек 16, 01:22
+232 545

Последние комментарии

СМЕРШ Шпионам
Иван почти родной
alex1958 Rykhovsky
Иван почти родной
Лаврентий Палыч Берия
У кого их не было... :)
У нас их цыгане в переходах продавали.
Лаврентий Палыч Берия Самые крутые электронные часы 80-х
Читать
Новое на сайте
ЧТО, ЕСЛИ... ЛЮДИ ПЕРЕСТАНУТ ЗАБЫВАТЬ
20 апр, 23:02
0 0
Западные СМИ: Россия капитулировала перед SpaceX на мировом рынке космических пусков
20 апр, 18:00
-1 4
Искусственный интеллект сочинил сказку. Она получилась странной
20 апр, 14:45
+1 4