211service.com
Kan konstant akselerasjon brukes til å produsere kunstig gravitasjon i rommet?
Tracy Caldwell Dyson ISS NASA
Hver uke sender leserne av vårt romfartsnyhetsbrev, The Airlock , inn sine spørsmål som romreporter Neel V. Patel kan svare på. Denne uken: hvordan produsere kunstig jordlignende gravitasjon gjennom akselerasjon i verdensrommet.
Innlegget ditt for noen uker siden om hvordan tyngdekraften alltid bare fungerer i sci-fi-filmer fikk meg til å lure på: Husker du den stakkars fyren på 50-tallet som kjørte en rakettslede for å se hvor mange g'er et menneske kunne tåle? Filmen fra disse testene viste hvordan ansiktet hans ble klemt og forvridd etter hvert som han tok større og større belastninger. Det var åpenbart at mennesker ikke kan gå fra null til relativistiske hastigheter umiddelbart uten å bli en biopasta. Så, forutsatt at en person – etter å ha oppnådd bane – ønsket å komfortabelt akselerere med 1 g opp til lysets hastighet, hvor lang tid ville det ta?
I mellomtiden, ville de nyte en normal tyngdekraftslignende tilværelse mens de cruiser sammen, med bakveggen på romfartøyet som gulv? Kanskje da romfarende kunne spise en skål med frokostblandinger til frokost slik naturen hadde tenkt. – Clayton
For de som ikke er kjent, refererer Clayton til Eli Beeding Jr., en flyvåpenkaptein som i 1958 kjørte en rakettdrevet slede bakover som en del av et militært program for å lære mer om effekten av g-krefter på kroppen . Akselerometeret på brystet hans klokket inn på 82,6 g da sleden akselererte til omtrent 34 miles per time på 0,1 sekunder. Beeding ble mørklagt, men fikk heldigvis ikke noe mer enn noen blåmerker på ryggen.
G-krefter kan skape kaos på menneskekroppen. (TV-serien Utvidelsen illustrerer ganske godt hvor torturerende denne prosessen kan være .) Når g-krefter oppleves vertikalt, fra topp til tå (som astronauter ville oppleve dem på vei til verdensrommet), beveger blod seg ut fra hodet mot ekstremitetene, noe som fører til at du mister synet eller til og med bevisstheten. Den fysiske kraften i seg selv legger et enormt press på huden din, muskler og bein, og kan være ødeleggende over lengre tid.
Den fysiske følelsen av g-krefter som virker på kroppen din er ikke en effekt av hastighet, men av akselerasjon. Når du kjører i en bil eller flyr med et kommersielt flyselskap, kjenner du bare g-kraften presse på kroppen din når kjøretøyet akselererer. Når du når en jevn marsjfart, begynner ting å føles normalt.
Hvis du akselererer med en rask nok hastighet til å produsere konstant 1 g, så vil du være i stand til å lage kunstig, jordlignende gravitasjon. Fra jordens referanseramme, hvis du akselererer med en konstant hastighet på 1 g, vil du nå nær lysets hastighet om et år , etter å ha dekket omtrent 0,5 lysår i avstand. (Husk, hvis du er en passasjer inne i romfartøyet, vil tiden gå annerledes, som diskutert i a forrige utgave av The Airlock .) Mens du ramper opp til nesten lyshastighet, vil du teoretisk sett kunne spise frokosten din med mestere som du ville gjort på jorden.
På baksiden må du være forberedt på å bremse skikkelig når du kommer nærmere destinasjonen. Dette kan ta måneder eller til og med år – det avhenger på en måte av hva som er tålelig for de reisende inne i romfartøyet. Hvis du prøver å etterligne et 1 g-miljø igjen, må du i utgangspunktet planlegge for et års retardasjon på vei til destinasjonen.
Og sannheten er at hvis du er i stand til å akselerere raskt nok til å nå nær lyshastighet på omtrent et år, så er det rimelig å tro at du sannsynligvis kan komme til den hastigheten raskere ved å akseptere enda høyere g-krefter. Det er et fristende perspektiv, men igjen - mennesker er egentlig ikke designet for å håndtere alt dette. Bruce Thompson fra NASA Quest fortalte en gang til Gizmodo : Tenk deg å reise til Mars, akselerere hele veien ved 3 gravitasjoner. Du ville veie tre ganger din normale vekt under hele turen og ville knapt kunne bevege deg [...] Vev brytes ned, kapillærer brytes ned, og hjertet må gjøre mange ganger det riktige arbeidet. Du kunne ikke regne med å være i god form når du kom. Absolutt ikke slik naturen har tenkt.