Тяжко з гравітацією, але ще гірше без неї
Не раз побачене у кіно «включення» гравітації на борту космічного корабля, що подорожує у відкритому космосі, виглядає дуже круто. Крім того, що їх творці майже ніколи не пояснюють, як це робиться. Іноді, як у «2001: Космічна одіссея» (1) або в новіших «Пасажирах», показано, що для імітації гравітації корабель потрібно привести до обертання.
Можна дещо провокаційно запитати: навіщо взагалі потрібна гравітація на борту космічного корабля? Адже без загальної гравітації легше, люди менше втомлюються, речі, що переносяться, нічого не важать, виконання багатьох завдань вимагає набагато менше фізичних зусиль.
Виявляється, однак, що це зусилля, пов'язане з постійним подоланням сили тяжіння, вкрай потрібне нам і нашому тілу. Ні гравітаціїяк давно доведено, космонавти зазнають втрати кісткової та м'язової тканини. Астронавти на МКС займаються фізичними вправами, борються з м'язовою слабкістю та втратою кісткової маси, але все одно втрачають кісткову масу у космосі. Їм необхідно виконувати дві-три години вправ на день, щоб підтримувати м'язову масу та серцево-судинну систему. Причому як ці елементи, безпосередньо пов'язані з навантаженням на тіло, піддаються впливу відсутності гравітації. Виникають проблеми із підтриманням балансу, організм зневоднюється. І це лише початок проблем.
Виявляється, він теж стає слабшим. Деякі імунні клітини не можуть виконувати свою роботу, і еритроцити вмирають. Він викликає каміння у нирках та послаблює серце. Група вчених із Росії та Канади проаналізувала наслідки останніх років мікрогравітація на склад білків у зразках крові вісімнадцяти російських космонавтів, які прожили на Міжнародній космічній станції півроку. Результати показали, що у невагомості імунна система поводиться так само, як при зараженні організму, оскільки організм людини не знає, що робити, і намагається активувати всі можливі системи захисту.
Шанс у відцентровій силі
Отже, ми вже добре знаємо, що немає гравітації це погано, навіть небезпечно здоров'ю. І що тепер? Не тільки кінематографісти, а й дослідники бачать можливість відцентрова сила. Бути добрим сили інерції, він імітує дію гравітації, ефективно діючи у напрямі, протилежному центру інерційної системи відліку.
Застосування досліджується протягом багатьох років. У Массачусетському технологічному інституті, наприклад, колишній астронавт Лоуренс Янг зазнав центрифуги, що чимось нагадало бачення з фільму «2001: Космічна одіссея». Люди лежать на боці на платформі, штовхаючи інерційну конструкцію, що обертається.
Оскільки ми знаємо, що відцентрова сила може хоча б частково замінити гравітацію, чому нам не будувати кораблі в цей хід? Що ж, виявляється, не все так просто, тому що, по-перше, такі кораблі повинні були б бути набагато більшими за ті, що ми будуємо, а кожен додатковий кілограм маси, що виноситься в космос, коштує чималих витрат.
Розглянемо, наприклад, Міжнародну космічну станцію як зразок для порівнянь та оцінок. Він розміром із футбольне поле, але житлові приміщення становлять лише частину його розміру.
Імітувати гравітацію У цьому випадку до відцентрової сили можна підійти двома способами. Або кожен елемент обертався б окремо, що створювало б невеликі системи, але тоді, як зазначають фахівці, це могло бути пов'язане з не завжди приємними враженнями для космонавтів, які могли, наприклад, відчуйте іншу силу тяжкості в ногах, ніж у верхній частині тіла. У більш масштабному варіанті оберталася б вся МКС, яка, звісно, мала б бути сконфігурована інакше, скоріше як кільце (2). На даний момент будівництво такої структури означатиме величезні витрати і здається нереальним.
2. Бачення орбітального кільця, що забезпечує штучну гравітацію
Проте є інші ідеї. наприклад, група вчених з Університету Колорадо у Боулдері працює над рішенням із дещо меншими амбіціями. Замість виміру "відтворення гравітації" вчені зосереджуються на вирішенні проблем зі здоров'ям, пов'язаних з відсутністю гравітації в космосі.
За задумом дослідників з Боулдера, астронавти могли заповзати до спеціальних приміщень на кілька годин на день, щоб отримати добову дозу гравітації, яка має вирішити проблеми зі здоров'ям. Досліджувані розміщуються на металевій платформі, схожій на лікарняний візок (3). Це називається центрифуга, що обертається з нерівномірною швидкістю. Кутова швидкість, створювана центрифугою, штовхає ноги людини до основи платформи, наче він стояв під власною вагою.
3. Пристрій був протестований в Університеті Боулдера.
На жаль, цей вид вправ неминуче пов'язаний із нудотою. Дослідники вирішили з'ясувати, чи справді нудота є невід'ємним цінником, пов'язаним із нею. штучна гравітація. Чи можуть космонавти тренувати своє тіло так, щоб воно було готове до додаткових навантажень? Наприкінці десятого сеансу добровольців всі випробувані оберталися із середньою швидкістю близько сімнадцяти обертів за хвилину без будь-яких неприємних наслідків, нудоти тощо. буд. Це значне досягнення.
Є альтернативні ідеї гравітації на кораблі. До них відноситься, наприклад, канадська конструкція системи типів (LBNP), яка сама собою створює баласт навколо талії людини, створюючи відчуття тяжкості в нижній частині тіла. Але чи достатньо людині уникнути неприємних для здоров'я наслідків космічного польоту? На жаль, це не так.
