Почему космонавтам недоступна искусственная гравитация?

Автор оригинала: Ethan Siegel
  • Перевод

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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.


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.

Комментарии 196

    +7
    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“.

    Почему бы просто не сделать пол в два раза тяжелее, чем потолок? Тогда он тоже нас будет постоянно притягивать вниз.
      +8
      Да, только масса пола нужна будет примерно равная массе Земли)))
        +13
        А потолок из антиматерии не надо будет массой с Землю делать? Ах, я же забыл, без тега «лопата» «сарказм» здесь юмор не заходит.
          +1
          На самом деле нет. Сила гравитации сильно зависит от плотности материи. Если собрать массу 1 квартала высотных домов, и сжать до 1 кубического сантиметра (получится примерная плотность нейтронной звезды), то у на поверхности этого кубического сантиметра сила гравитации будет уже в разы превышать земную. И это всего «один квартал города».

          Тут на самом деле другая проблема — приливные силы. Если подобрать массу так, что бы у поверхности этого пола сила тяжести была 1g, на уровне головы она упадет уже до каких-нибудь 0.25g — т.к. сила гравитации убывает с квадратом расстояния (конкретная цифра все зависит от толщины пола). А это уже нехилая такая приливная сила, которая будет постоянно стремиться разорвать человека на части! Если быть конкретным — будет тянуть голову вверх, а ноги вниз, пытаясь тем самым оторвать голову (шея — самое слабое звено). Порвать не порвет, но проблем с сосудами кровеносными и кровообращением в целом — создаст.
            0
            Ну если создать корабль с хотя бы 0,3g — это уже радикальное улучшение условий на корабле. И разница в абсолютных значениях на части тела не будет на столько сильной.
              0
              Про r^2 забыли, притяжение от такого кубика будет действительно сильным на очень маленьком расстоянии!
                0
                Неа, R идет от центра масс, а не от поверхности. Другая проблема будет в том чтобы эту всю хреновину вообще вывести в космос а потом ускорять куда-либо.
                  +1
                  При размере кубика с чайную ложку центр масс на несколько миллиметров отстоит от края, так что всеже r^2, что приводит нас к изначальной мысли: сильная притяжение будет в непосредственной близости от такого кубика, при условии отсутствия других массивных объектов, типа земли
                    0
                    Неа. При рассмотрении подобных случаев нужно использовать ОТО, а там уже другие метрики
                    0
                    Просто строим корабль целиком из антиматерии и улетаем!
                  +4
                  Хммм… А сколько на данный момент будет стоить вывести на орбиту один квартал высотных домов?
                    +3
                    Намного дешевле, чем сжать их до плотности нейтронной звезды
                      +1
                      2,7 миллиона $ за тонну на околоземную, если катать на Falcon 9. массу квартала высоток не знаю как оценить.
                      расценки отсюда
                      +2
                      Если быть конкретным — будет тянуть голову вверх, а ноги вниз

                      Ну тут вы что-то перепутали. Тянуть-то в одну сторону будет.
                        +2
                        Растягивать человека такая сила будет только когда он находится в свободном падении. До тех пор пока человек стоит на полу — сумма всех сил будет всего лишь неравномерно сжимать человека. Причем сжимающая сила нигде не будет больше чем на поверхности Земли.
                          0
                          Ага, сжимаем квартал домов до маленького кубика, отправляем все это в космос и получаем аналог железного пола и магнитных ботинок, передвигаться может и привычнее, но все отрицательные эффекты отсутствия гравитации сохраняются.
                        0
                        Вроде, 10^12 кг хватит в отличие от 5*10^24 кг, расстояние от центра — меньше.
                        0
                        На самом деле в статье упрощения. По мере удаления от Земли величина g пусть и ничтожно мало, но снижается, и в итоге спутник ориентируется таким образом, что наиболее удаленная от центра массы его часть стремиться повернуть спутник радиально к Земле. Хотя конечно при малых размерах это скорее приведет к колебаниям (гравитационное возмущение слабо и становится соизмеримо с другими случайными возмущениями) и нужно или использовать демпфирование (если такой разворот допустим) или систему стабилизации.

                        А вот центробежная имитация в теории возможна, но только вот при малых размерах объекта возникнет множество проблем — например на разные части тела будет действовать разное значение «гравитации» — то есть у «пола» она максимальна, у головы, если она в условном центре вращения она ноль, а по телу — плавно изменяется, что весьма вредно органам. К тому же, если человек начнет двигаться сонаправленно или противоположно движению станции? Если по модулю скорости совпадут, то получим противоположные курьезные ситуации — или удвоение «гравитации» или зависание в «невесомости»

                        Ну, а если увеличить размер то надо давать высокую линейную скорость вращения
                        +1
                        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?

                        Это ведь не совсем верно. Если притягивает гравитация, то притягивает она к какому-то центру масс. И если рядом с вами в ракете парит, скажем, кирпич, то векторы силы притяжения вас и кирпича будут не коллинеарны, а значит, со временем кирпич приблизится к вам. И да, он приблизится еще и за счет вашего с ним взаимного притяжения, но никто и не говорил, что измерение из простых. Просто сам факт возможности этого измерения уже говорит о том, что технически отличить ускорение от гравитации можно. Этот мысленный эксперимент был в какой-то книге описан как продолжение эксперимента с лифтом.
                          0
                          да, да :) там какая-то производная. если с точки зрения физики — то гравитационные волны от Земли не будут параллельными (грубо говоря — из центра шара), внутри предмета с ускорением — линии будут параллельными, внутри вращающего кольца — все «линии» будут сходиться в центре вращения (т.е. если подвесить много шариков рядом на нитках на горизонтальной линейке- это возможно измерить в принципе, для вращающегося тора наверное и визуально, неохота считать). И да — для путешествий внутри солнечной системы вполне хватит ускорения/торможения 1g — там порядка месяцев полета в таком режиме к Юпитеру и неделей к Марсу. А к звездам все равно скорость света как максимум мешает…
                          вот нашел
                          На достаточно больших расстояниях в солнечной системе желательно достижение больших скоростей при разгоне с постоянным ускорением 1g. Это позволит поддерживать нормальную гравитацию для экипажа и пассажиров (точнее имитацию гравитации — но большиство и не заметит). Если такой двигатель и корабль будет создан, то половину пути до цели можно будет двигаться с ускорением 1g, а вторую половину пути с торможением 1g.

                          Тогда:

                          Земля-Марс (среднее расстояние 80 млн. км.) — 50 часов (на середине пути в 25 часов максимальная скорость 885 км/с — 0,26% скорости света)

                          Земля-Сатурн (среднее расстояние 1400 млн. км.) — 210 часов (на середине пути в 105 часов максимальная скорость 3705 км/с — 1,23% скорости света)
                            +1
                            там порядка месяцев полета в таком режиме к Юпитеру и неделей к Марсу.

                            Земля-Марс (среднее расстояние 80 млн. км.) — 50 часов

                            2/7 недели.
                            И до Юпитера совсем не месяцы, а немного суток.


                            А к звездам все равно скорость света как максимум мешает…

                            Тут что угодно будет мешать, но только не скорость света. За человеческую жизнь можно хоть до Андромеды добраться, до которой 2.5 млн. световых лет.
                            Мешать будет межзвёздное вещество, которое при больших скоростях будет сильно греть корабль. Мешать будет необходимость в гигантских количествах антиматерии и контроле аннигиляции.

                              0
                              А чего хорошего всю жизнь лететь к андромеде? Учитывая, что первые межзвездные корабли навряд ли будут сильно похожи на комфортные жилища, мечтать об этом сильно приятнее, чем осуществлять.
                              Даже с учетом СТО
                                0
                                2,5 млн. световых лет за человеческую жизнь?
                                  0
                                  Да.
                                  Понятно, речь о жизни космонавтов.
                                  С точки зрения Землян этот полёт продлится 2.5млн. лет (и ещё столько же времени потребуется на то, чтобы сигнал об успешном полёте дошёл до Земли).
                                  Если не ограничиваться ускорением в 1g, то продолжительность перелёта (для пассажиров) можно сократить ещё сильнее.
                                  А если пассажиры не будут иметь массы покоя (такие специальные пассажиры, мясо которых состоит из безмассовых штук, например, из фотонов или гравитонов), то перелёт (для них) займёт в точности 0 секунд.
                                +4
                                На самом деле 1g хватает и на межзвездные перелеты. С ускорением 1g можно за 100 лет долететь до края видимой вселенной. Вот только где взять двигатель и столько топлива на непрерывное ускорение в течении 100 лет.
                                  0
                                  круто. даже свету надо больше 10 млрд лет, а тут всего за жалкую сотню
                                    +7
                                    Круто, что этот факт вытекает из специальной теории относительности. Это с точки зрения нас свету нужно 10 млрд.лет на преодоления такого расстояния, а точки зрения света это один миг.

                                      +2
                                      Будучи занудой нужно уточнить что для света и вообще любого излучения движущегося со скоростью света в вакууме, времени не существует.
                                        +1
                                        Так я и говорю — один миг, т.е. нисколько. Ещё никому в мире не удалось измерить один миг
                                          +3

                                          Вы если используете какие-то единицы несистемные, то хоть проверьте, что их уже не используют в каких то системах. Это для вас миг = "нисколько".
                                          В каждом миге – 160 сигов. А 1 сиг примерно равен 30 колебаниям электромагнитной волны атома цезия. Ну и далее как в сказке.

                                            +2
                                            Ну и далее как в сказке.
                                            Финал сей басни ставит под сомнение саму басню.
                                            +1
                                            Кобзон давно измерил. 1 миг = жизнь.
                                  +3

                                  Этак вы еще скажете, что таким опытом можно плоскую землю от круглой отличить?

                                    +3
                                    Конечно можно только надо быть осторожным, а то ближайшая гора может сделать Землю впуклой :).
                                    0
                                    Речь об однородном гравитационном поле. Его, конечно, на практике не существует, но физикам-теоретикам это не мешает.
                                      0
                                      Если так рассуждать, то можно придумать более лёгкий способ «отличить» — бурить в сторону действия силы. Если находитесь в ракете — доберётесь до двигателя.
                                      Это замечание нисколько не опровергает принцип эквивалентности, а только опровергает иллюстрацию этого принципа.
                                      +21
                                      Офигенская статья, да. Просто шедевр научной мысли.
                                      Всю жизнь мечтал полетать на корабле, сделанном наполовину из антиматерии…

                                      P.S. Я не комментирую остальной бред. Равно как и такие «мелочи» что даже если «антимасса» и существует, то для создания корабля с 1g на борту его масса будет примерно равна… Угадайте массе чего?
                                      Учитывая источник остается только охреневать от уровня деградации того, кто написал эту смесь из общеизвестных фактов и откровенного бреда.
                                        +7
                                        так подождите, тут же про гравитационные проводники, из них же можно собрать гравитационный усилитель!
                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                            0
                                            Да, ламповый! Нужны еще и гравитационные полупроводники. Но зато с ламповым будет теплый звук!
                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                0
                                                Тогда уж и гравитационные изоляторы нужны, дигравики, не пропускающие гравитацию. Думаю, темная материя подойдет.
                                            0
                                            Нет, про Землю вы ошиблись: если масса Земли будет в километре от вас, вы будете испытывать притяжение, эквивалентное примерно 40589641g, а если в метре, то ещё в миллион раз больше
                                              0
                                              Ну да, ну да. Как это я не сообразил? Само собой, корабль надо делать из антивещества с плотностью нейтронной звезды!
                                              А еще лучше — черной дыры!
                                              Упс. А если мы такое можем, то зачем нам _анти_ тогда?..
                                                0
                                                В любом, случае, тяжеловато: около 150 миллионов тонн, если расположить их в метре от «жертвы».
                                                При том, если разместить этот груз в объёме шара диаметром 2 метра, то стопы стоящего на нём человека ростом 2 метра будут испытывать притяжение g, «середина» — четверть g, а макушка — только одну девятую.
                                                Теперь понятно, почему я подопытных выше назвал жертвой?
                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                              +1
                                              Если один массивный предмет будет притягиваться к другому массивному предмету, то массивный предмет со знаком минус, будет отталкиваться от другого массивного, но положительного предмета. В то же время как положительная масса всё равно продолжит притягиваться отрицательной, и эта парочка просто устремится с постоянным ускорением в бесконечность и далее.

                                              Идеальный межзвездный движитель :)

                                                0
                                                Когда-то давно в журнале «Техника — молодёжи» был анализ поведения отрицательной массы. Да, её поведение такое, как вы описали (отталкивается от всего), и масса с антимассой летят ускоренно в одном направлении. Но, поскольку одна из масс отрицательная, общий импульс остаётся нулевой, и нарушения не происходит.
                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                    –1
                                                    Но никто не мешает построить хитроумный механизм, позволяющий в итоге получать энергию вообще ниоткуда.

                                                    Ага. Никто не мешает вечный двигатель построить.
                                                    А если серьезно — мешает переход от «Не нарушает закон сохранения энергии» к «Нарушает закон сохранения энергии». В этом переходе вся соль.
                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        0
                                                        Если даже «бесконечное расстояние» для вас не проблема… Тогда да, нет проблем.
                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                            0
                                                            Не получится. Выкачивание энергии из такой системы приведет к увеличению скорости антимассивного тела, что в конечном итоге приведет к тому что оно во что-нибудь врежется.
                                                            +1
                                                            Вечный двигатель на антигравитации не противоречит закону сохранения энергии. И он даже не противоречит второму закону термодинамики которому противоречат вечные двигатели второго рода, которые тоже не противоречат закону сохранения энергии. Единственно что для этого нужно это антигравитация, которая вероятно не существует, так как гравитация это искривление пространства времени, по которому со скоростью света движется материя и видимо антиматерия тоже.
                                                              +1

                                                              Отчего же не существует? Гравитация- искривление в одну сторону, (которое даже можно выразить численно), тогда антигравитация -искривление в другую сторону. Это как в известном видео про о визуализацию гравитационного взаимодействия — резиновый батут и вращающиеся шарики в нем, выгнуть батут вверх и вот она антигравитация.

                                                                0
                                                                Ну вот в этом весь и вопрос, может ли пространство искривится в другую сторону. И как его так искривить.
                                                                  0
                                                                  Только тестовое тело (например фотон) всё равно при пролёте будет отклонятся в сторону массы — потому что дистанция с её стороны длиннее
                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                      0
                                                                      «Собственно пространства» в отрыве от времени не существует, это вытекает непосредственно из преобразований Лоренца.
                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                          0
                                                                          Приведите, пожалуйста, правильные формулы преобразований при переходах между ИСО в замен ошибочных формул Лоренца.
                                                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                              0
                                                                              В формулах Лоренца явно присутствует, в том числе, масштабирование координат при смене ИСО. Реальное, а не «иллюзорное». Если вы утверждаете что «на самом деле» расстояния не меняются — предоставьте другую формулу.
                                                                        0
                                                                        Стягивает или растягивает — это смотря с какой точки смотреть.
                                                                        С точки зрения пролетающего сквозь гравитационное поле тела — пространство выглядит именно растянутым, чем ближе к центру — тем большую дистанцию надо пролететь.
                                                            0

                                                            Когда Эйнштейн формулировал принцип эквивалентности, про существование антивещества еще не знали.
                                                            Инертная масса у античастиц положительная — в ускорителях они движутся в правильном направлении. А вот гравитационную массу пока не измерили. И если она отрицательная, то можно отличить равноускорено движущийся "лифт Эйнштейна" от покоящегося в гравитационном поле.
                                                            И антигравитация не будет нарушать закон сохранения энергии — кусок вещества будет отталкиваться от куска антивещества, но получить за счет этого больше энергии, чем при их аннигиляции, не получится.

                                                              0
                                                              положительная масса всё равно продолжит притягиваться отрицательной

                                                              Вы с чего это взяли-то? o_O
                                                              Если антиматерия отталкивается от нормальной материи, то и нормальная материя отталкивается от антиматерии. Что в формуле для силы гравитации m1 будет отрицательна, что m2 — в обоих случаях результат один — отталкивание. Лишь для обоих отрицательных масс получим положительную силу притяжения, т.е. притягиваться будут только антимассы друг к другу.
                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                  +1
                                                                  Инертная масса (та, которая в формуле для ускорения) у антивещества 100% положительная, это давно уже проверили, и прямо в этой же статье это указано: «У всех открытых нами частиц и античастиц масса положительна, но это инерциальные массы, то есть, массы, имеющие отношение к ускорению».
                                                                    0
                                                                    А гравитационная равна инертной, это еще Эйнштейн обосновал.
                                                                      0
                                                                      По модулю да, а вот может ли она отличатся по знаку.
                                                                        +1
                                                                        Если ОТО верна — то тоже не может. Ни по модулю, ни по знаку, ни «совсем чуть-чуть». Потому что в ОТО первично гравитационное ускорение (g), определяемое кривизной пространства-времени, а сила гравитации — это разновидность силы инерции, условность которая нужна чтобы некоторые формулы стали красивыми.
                                                                        0
                                                                        Суть исследований по определению знака гравитационной массы антиматерии как раз в том, чтобы убедится, прав ли был Эйнштейн. Если окажется, что он ошибался, что гравитационная масса антиматерии хоть и равна по модулю, но противоположна по знаку инертной, то это будет выдающийся прорыв экспериментальной физики и головная боль теоретиков на ближайшие десятки лет.
                                                                        Использование антиматерии для создания искусственной гравитации при этом никого, кроме писателей-фантастов, не волнует.
                                                                          0
                                                                          Тем не менее, этого выдающегося прорыва пока что не произошло, и нет оснований полагать что он произойдет, что переводит рассуждения об антиматерии с отрицательной гравитационной массой при положительной инертной в разряд сказок «если бы да кабы».
                                                                            +1
                                                                            Так никто и не спорит с тем, что статья — туфта полная…
                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                          0
                                                                          Как-то плохо вы читали…
                                                                          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.
                                                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                    –2
                                                                    Объект с положительной массой всё притягивает. Объект с отрицательной массой всё отталкивает. Если массы этих двух объектов одинаковы, они не будут гравитационно взаимодействовать вообще.
                                                                    +22
                                                                    Самому простому, экономно-практичному и наиболее реалистичному варианту обеспечения гравитации — центробежному вращению — почему-то уделен всего один абзац в стиле «Есть ещё и такой вариант, но теперь давайте поговорим о чем-нибудь другом».
                                                                      +3
                                                                      Также почему-то совершенно не был упомянут такой вариант создания искусственной гравитации, как движение с постоянным ускорением в 1g:

                                                                      Наиболее оптимальным при межзвёздном путешествии является половину времени разгоняться, а половину тормозиться. Разгоняемся половину пути с ускорением в 1g (в отличии от больших ускорений, такое ускорение является «родным» для людей и не только не нанесёт им вреда, но и наоборот будет полезно, поскольку препятствует деградации костей и мышц), в середине пути отключаем двигатель, разворачиваем корабль на 180 градусов (в этот момент будет кратковременный период невесомости), включаем двигатель снова с той же мощностью. В результате в конечной точке мы полностью погасим скорость (что нам и нужно), при этом в ходе движения почти всё время люди будут жить при земном ускорении.

                                                                      Разумеется, тут есть подводные камни. Чем ближе мы к скорости света, тем больше энергии нужно на ускорение. В какой-то момент поддерживать ускорение 1g мы не сможем. Но до каких-то пределов то это будет получаться. Большие же расстояния можно будет преодолевать в несколько циклов ускорение-торможение, хотя это явно будет не очень эффективно в плане топлива.

                                                                      В любом случае при наличии достаточно продвинутых двигателей и/или источников энергии пространство для технический решений было бы.
                                                                        +1

                                                                        У Лема в "Рассказах о пилоте Пирксе" примерно так и было. Никаких супертехнологий, только ускорение. Он довольно подробно проработал связанные с ускорением и невесомостью неудобства и последствия.

                                                                          +2
                                                                          Ну, всё таки тот же Хайнлайн рассказал об этом пораньше, в 1953 году в книге Астронавт Джонс, или в 56 в «Время для звезд», точно не помню сейчас. Но обе книги было до Пиркса.
                                                                          +3
                                                                          В какой-то момент поддерживать ускорение 1g мы не сможем

                                                                          Дану?
                                                                          Топливо закончится — верю.
                                                                          Но наличие ограничения в виде скорости света никак не повлияет на невозможность постоянно поддерживать ускорение 1g.

                                                                            +1
                                                                            Если я правильно помню, то для постоянного увеличения скорости надо будет затрачивать все больше и больше энергии на одну и ту же величину приращения.
                                                                              +3
                                                                              Если речь идёт о скорости относительно земного наблюдателя — верно.
                                                                              Но сидя в корабле ничто не помешает держать постоянное ускорение (с точки зрения космонавтов) сколь угодно долго*. Например, 1кг будет весить 9.8Н на всём протяжении ускорения, скажем, от 0 до (1-1e-10)*c. Причём расход энергии на поддержку постоянного ускорения будет только снижаться со временем (уменьшается масса корабля, меньшая реактивная тяга нужна для создания того же ускорения).

                                                                              * -«Сферическо-вакуумный» корабль несёт на себе очень много топлива и очень мощные и эффективные двигатели, а пространство вокруг него не содержит частиц, которые на скорости могут сильно подпортить его.
                                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                  0
                                                                                  Не обязательно разгоняться до безумных скоростей, где частицы пыли могут сильно навредить. Можно часть пути тормозить, поддерживая тот же 1G но в другую сторону. Тут уж компромисс безопасность/скорость.
                                                                                    +1
                                                                                    Ну тогда вы никогда не долетите до цели :)
                                                                                –2
                                                                                Рассмотрим гоночный автомобиль. Он может ускоряться с постоянным ускорением до тех пор, пока крутящий момент его двигателя не сравняется с моментом сил трения и сопротивления воздуха, после чего, продольное ускорение автомобиля станет равным 0. В космосе, скорее всего нет ощутимых сил трения со средой, даже на скоростях, сравнимых со скоростью света, тем не менее, энергия, которую нужно затрачивать, для разгона материального тела, будет стремиться к бесконечности по квадратичному закону. Т.о., если не рассматривать ракетные двигатели с бесконечной тягой, ускорение будет неизбежно стремиться к нулю, при стремлении корабля к определенной скорости (ниже, но сравнимой со скоростью света).
                                                                                  0

                                                                                  Сидят космонавты за рулём ракеты, разгоняются с постоянным ускорением 1g. Их здорово притягивает к полу всё это время и чувствуют они себя замечательно, как на Земле притяжение. Преодолели отметку в 1000км/с, летят дальше, спидометр уже 100000км/с показывает, к 200000км/с дело близится. Встаёт один из космонавтов на весы — что за дела! Только с утра 80кг был, а теперь уже 40кг, что случилось? Эй, попинай там двигатель, может птицу засосало, почему тяга падает? Да всё нормально, на спидометре 259807 км/с перевалило, так что половины тяги ушло в страну розовых пони.
                                                                                  Так?
                                                                                  В стране розовых пони — безусловно.
                                                                                  В мире где царит СТО и ОТО — нет.

                                                                                    –1
                                                                                    Именно так все и будет (имею в ввиду, падение искусственной силы тяжести, а не глупости космонавтов). Я уже привел пример с гоночным автомобилем. Грубо говоря по мере того, как энергия двигателя будет сравниваться с энергией трения и сопротивления, продольное ускорение для пилота будет падать и его будет меньше прижимать к спинке кресла.
                                                                                      +3

                                                                                      Спидометр в космическом корабле? Серьёзно?
                                                                                      Относительно чего он скорость показывает? От Земли? Солнца? СМЧД Андромеды? И для каждой из относительных скоростей (выбираемой по желанию капитана) будет собственный вес?
                                                                                      Ой, что это я сегодня съел, у меня тяжесть в желудке. Эй, капитан, давай сегодня скорость считать будем не от родной Земли, а от звезды Барнарда. При меньшей скорости я скину пару килограмм.
                                                                                      Скорость — относительна, ускорение — абсолютно.
                                                                                      Как можно говорить об СТО (да ещё и минусить) не понимая таких очевидных вещей?

                                                                                      –1
                                                                                      Импульс записывается в релятивистском виде: physics.ru/courses/op25part2/content/chapter4/section/paragraph5/theory.html. Чем выше скорость, тем больший импульс нужен от двигателя, согласно закону сохранения момента импульса. Все остальное вытекает отсюда.
                                                                                      0
                                                                                      Дело в том, что гоночный автомобиль отталкивается от неподвижной трассы, а ракета — от собственного выхлопа. А потому ракете безразлично, на какой скорости она летит, её ускорение всегда будет постоянным.
                                                                                      Вы говорите, что энергии нужно больше при высоких скоростях? Так её и будет у нас больше! Например, химическая энергия смеси керосин-кислород составляет примерно 11 МДж/кг, а когда эта смесь внутри третей ступени ракеты летит со скоростью 6 км/с, к этим 11 добавляется ещё 18 МДж/кг кинетической энергии. Т.е. топливо третей ступени ракеты содержит в себе в два с половиной раза больше энергии, чем топливо первой, хотя это точно такое же топливо.
                                                                                        –1
                                                                                        Т.е. закон сохранения энергии отменим для этого случая? Чем быстрее разгоняем топливо, тем больше в нем энергии и так до бесконечности. Ну, круто же!
                                                                                          +1
                                                                                          Всё верно там. Закон сохранения в порядке.
                                                                                          Большая часть энергии сгораемого топлива тратится на разгон ещё не сожжённого топлива. Топливо первой ступени — в районе 90% массы всей ракеты.
                                                                                    0

                                                                                    А разве для создания ускорения в 1g не нужно какое то конкретное количество энергии, независимо от того с какой скоростью мы движемся.

                                                                                      +1
                                                                                      Чем ближе мы к скорости света, тем больше энергии нужно на ускорение. В какой-то момент поддерживать ускорение 1g мы не сможем.

                                                                                      Выше уже написали про 1g — с точки зрения пассажира требует всегда одинаковых затрат энергии (даже уменьшающихся из-за расхода топлива).
                                                                                      Раз нас интересует самочувствие пассажиров, то проблем нет. Кроме одной — где взять двигатель и топливо, позволяющие поддерживать 1g хотя бы несколько дней (пока насколько знаю и несколько часов проблематично).
                                                                                      Именно по этой проблеме 1g не является пока оптимальным — так как технически невозможно пока. А вот вращение реализуемо уже, и оно хорошо тем что поддерживает 1g практически без затрат энергии.
                                                                                        0
                                                                                        Да хотя бы 1/2 g. Все равно наиболее прогрессивное человечество на Марс собирается.
                                                                                          0
                                                                                          Да хоть бы и 1/4, это уже многоступенчатая ракета нужна. Если на сегодняшних химических двигателях.
                                                                                            0

                                                                                            Даже для полжэ нужен химический ракетный двигатель, который не сможет поддерживать такое ускорение больше нескольких минут ну никак, просто топливо раньше закончится. Фантастические варианты с подачей компонентов топлива через нуль-т мы ведь тут не рассматриваем.

                                                                                            0

                                                                                            Кажется я понял, но у меня возникла одна странная мысль. Означает ли это, что в какой-то момент ускорение 1g для пассажира уже не будет (практически) давать прирост скорости относительно наблюдателя? Про двигатели и межзвёздный газ сейчас разговор не идёт.

                                                                                              0
                                                                                              Да, так и есть.
                                                                                              0
                                                                                              Выше уже написали про 1g — с точки зрения пассажира требует всегда одинаковых затрат энергии

                                                                                              А если взять гипотетический двигатель с бесконечным топливом и постоянно ускоряться с 1g — какое ощущение скорости будет у пассажиров корабля? По грубым Ньютоновским подсчетам за 57 лет корабль достигнет скорости света (300кк/10 = 30кк секунд = 500к минут = 21к дней = 57 лет). Какая скорость будет казаться для наблюдателя с Земли? Как себя будут ощущать жители корабля?
                                                                                              0
                                                                                              Сложность поддержания ускорения не зависит от скорости
                                                                                              0
                                                                                              Разве этот вариант чем-то нереалистичен? Или что-то и кто-то настойчиво не позволяет использовать его?
                                                                                              +10
                                                                                              Статья уныла более чем полностью, самый очевидный способ не описан вовсе.
                                                                                                +9
                                                                                                Открывая статью, надеялся на относительно подробный разбор того каким будет «минимально достаточный» корабль, позволяющий космонавтам избежать проблем с костями. Естественно думал речь пойдет о вращающемся варианте, а не чем то пространном в стиле «Если бы у бабушки был...».
                                                                                                Огорчен. Еще немного правки и статья бы подошла в передачу о рептилоидах.
                                                                                                +7
                                                                                                Расширение игры «Пол это лава» до «Пол это антиматерия».
                                                                                                Я бы поостерёгся оказаться на корабле, в котором пол из антиматерии!
                                                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                  0
                                                                                                  только червоточины, только хардкор!
                                                                                                  К сожалению, что бы там не придумывали и строили — это всё актуально для «статичных» станций на орбитах, а при перелётах от проблемы ускорения и торможения космического корабля не уйти… На нашу орбиту еще, да, можно подниматься и передвигаться туда-сюда в пределах 1-2 g за десяток другой минут… а куда-то дальше — это полная засада.
                                                                                                  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                      0
                                                                                                      я подразумевал всё же порядки «дней», а не месяцев для полетов по той же солнечной системе.
                                                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                          0
                                                                                                          Плутон в афелии ~50 а.е. Т.е. 25 а.е. разгоняемся, 25 тормозим. Ускорение 1g.
                                                                                                          Итого время полёта в одну сторону 2 · sqrt(25au · 2 / g) = 20 дней.
                                                                                                          Подойдёт?
                                                                                                      +7

                                                                                                      Хм… Оказывается конструкция из смеси материи антиматерии куда проще и дешевле, чем вращающаяся конструкция… Видимо, я что-то не понимаю в этой жизни :-)

                                                                                                        0

                                                                                                        Видимо не понимаете :)
                                                                                                        Всё зависит от того кто разработчик/поставщик вращающейся конструкции, а кто конструкции из антиматерии. Также важны сметные стоимости обоих вариантов и, что самое главное, абсолютные значения некоторого процента от этих стоимостей :)

                                                                                                        +1

                                                                                                        Странно, мне казалось, что анти-водород уже не однократно добывали, и давно уже можно было определить притягивается он к обыкновенной массе или нет…
                                                                                                        Если он отталкивается то да, можно было бы подумать о ховербордах, но проблема в том, что масса ховерборда с антиматерией должна была бы быть такой же как масса человека который на него встает, чтобы уравновесить силы.
                                                                                                        Вообще то про пол и потолок, даже рассуждать не хрчется…
                                                                                                        Такая ересь...

                                                                                                          +1

                                                                                                          Эксперименты уже проводили, но исследовать гравитацию на одиночных атомах не так уж просто — http://alpha.web.cern.ch/node/248
                                                                                                          https://www.nature.com/articles/ncomms2787 Description and first application of a new technique to measure the gravitational mass of antihydrogen 2013 doi:10.1038/ncomms2787


                                                                                                          https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_interaction_of_antimatter


                                                                                                          While the consensus among physicists is that gravity will attract both matter and antimatter at the same rate that matter attracts matter, there is a strong desire to confirm this experimentally.…
                                                                                                          In 2013, experiments on antihydrogen atoms released from the ALPHA trap set direct, i.e. freefall, coarse limits on antimatter gravity.[4] These limits were coarse, with a relative precision of ± 100%, thus, far from a clear statement even for the sign of gravity acting on antimatter.
                                                                                                          Arguments against a gravitational repulsion of matter and antimatter
                                                                                                          +5

                                                                                                          Мне одному кажется, что создать центробежлую силу на данный момент в космосе проще чем, создать антигравитационный излучатель?

                                                                                                            0
                                                                                                            Мне кажется, что реальнее гравитоний добыть и использовать для этих целей чем то что описано в статье.
                                                                                                              0

                                                                                                              Проще не отправлять людей вообще. Для ближнего космоса роботы гораздо лучше. А для колонизаций посылать комбайны по выращиванию людей из замороженого донорского репродуктивного материала. Потеря такого корабля в межзвёздном перелете — это просто потеря денег. Думаю техника, биология и экономика ещё в этом веке смогут клепать и рассылать подобные конструкции в больших количествах. Проблема возникает совсем в других областях, например, как в новом поколении сохранить культуру и цивилизацию родительского мира.

                                                                                                                +1
                                                                                                                Вы не совсем правы. «Отправлять людей» — это не метод освоения космоса, а одна из первостепенных целей освоения космоса. Без этого нам, собственно, там особо и делать нечего, хоть даже и с роботами.
                                                                                                              +2
                                                                                                              Оригинал: Ethan Siegel
                                                                                                              Наверное статья написана Итаном для 1-го апреля, иначе что-то здесь не так...

                                                                                                                +2
                                                                                                                Тогда почему остальные статьи Итана то же выглядят как первоапрельская шутка?
                                                                                                                  +1
                                                                                                                  Оригинал статьи датирован 26 октября 2017, как это ни странно.
                                                                                                                  0
                                                                                                                  redpax: Мне одному кажется, что создать центробежную силу на данный момент в космосе проще чем, создать антигравитационный излучатель?

                                                                                                                  Вы правы, но с одним условием: необходимо раскручивать всю конструкцию КК!
                                                                                                                  Если, раскручивать только жилой отсек, то возникает проблема сочленений подвижной и неподвижной в части герметизации. Что в свою очередь, препятствует свободному передвижению космонавтов.
                                                                                                                  Ещё проблемы с кориолесовым ускорением. Но, тут необходима экспериментальная отработка. Может быть «не страшен чёрт», как его малуют.
                                                                                                                    0
                                                                                                                    Не обязательно делать внутреннюю часть обслуживаемой изнутри, она может быть полностью отделена от жилой внешней части и иметь лишь соединения на подшипниках качения, а внутри естественно маховик.

                                                                                                                    Я если еще пофаназировать то можно сделать станцию в виде сжимающегося и разжимающегося баяна, тогда и всех проблем центробежки не будет, а переодическую смену полотка с полом можно решить подвеской кабиной с неравнозначным весом пола и потолка.
                                                                                                                      +1
                                                                                                                      Эти проблемы, впрочем, инженерные, а не принципиальные, а значит они решаемы.
                                                                                                                        0
                                                                                                                        А в чём проблема раскрутить всю конструкцию?..
                                                                                                                        Да и герметичные вводы вращения придумали фиг знает сколько веков назад (сальник). Конечно, все такие конструкции неизбежно имеют какое-то трение и либо износ уплотнителя, либо определённый расход смазки (вакуумного масла), но это не является фундаментальной проблемой.
                                                                                                                          0
                                                                                                                          Наверно в том что с современными технологиями она вероятнее всего сразу развалится на части :)
                                                                                                                            0
                                                                                                                            Вовсе нет. Не забывайте, что модули станции выдерживают нагрузки, возникающие при их выводе на орбиту, а это 4-5 g. Т.е. эти модули, хоть и не подвергаются сколько-нибудь серьёзным нагрузкам во время эксплуатации, обладают весьма существенной прочностью.
                                                                                                                            Конечно, нельзя просто взять и закрутить МКС. Конфигурация её модулей совершенно не рассчитана на это. Но из тех же или близких по конструкции* модулей можно собрать станцию, которая вполне себе будет вращаться.

                                                                                                                            * — если, например, недостаточно прочности стыковочной системы, можно добавить вокруг неё фланцы с отверстиями под болты, которые космонавты вкрутят вручную во время выхода в открытый космос. Аналогично и с другими возможными проблемами.
                                                                                                                              0
                                                                                                                              4-5 g на сжатие (и в сложенном виде) и на растяжение — это совершенно разные и несравнимые нагрузки.
                                                                                                                              Как хороший пример, надувной модуль Bigelow в сдутом виде — это кусок лёгкой высокотехнологичной ткани, с которой и на 100 g ничего не будет. Но если подвесить на него хоть десяток тонн на растяжение — просто порвётся в клочья.
                                                                                                                            –1
                                                                                                                            Раскрутить не проблема. Проблема отбалансировать центр масс по оси. И запретить любые передвижения внутри. Иначе эксцентриситет разнесет ее на запчасти. А экипаж укачает и ушатает до зеленых чертей.

                                                                                                                            Разве что масса станции будет несколько тысяч тонн, тогда перемещения влиять будут незначительно.
                                                                                                                              0
                                                                                                                              Не могли бы вы пояснить механизм разнесения станции на части эксцентриситетом?
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Масса реальной МКС составляет 400+ тонн.
                                                                                                                                Даже если весь экипаж соберётся в одной точке на самом краю станции, станция при этом будет испытывать ускорение в тысячные доли g, что ровным счётом никак на ней не отразится.
                                                                                                                            0

                                                                                                                            Вроде американцы на Скайлэбе экспериментировали с вращением станции. Деталей не знаю.

                                                                                                                              0
                                                                                                                              Нет, там такого не было.
                                                                                                                                +1
                                                                                                                                Не Скайлэб, а мишень Аджену крутили на тросе. Вроде даже какую-то милиньютоны и получили
                                                                                                                                0
                                                                                                                                Есть ещё вариант летающей лягушки наоборот. Там, правда, свои трудности возникнут, для имитации 1g нужна индукция в 16 Тл, а в таком магнитном поле топором не помашешь. И гимнастика с алюминиевым обручем затруднительна.
                                                                                                                                  0
                                                                                                                                  Плохой вариант. Решит моральную проблему, когда ноги космонавта не «прилипают» к полу, как на Земле, а вот биологических проблем решить не поможет — ток крови, например и состояние нагруженных мышц, будут отличаться от нормальных условий
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Да нет, там как раз всё очень близко к норме. Ведь магнитное поле выталкивает воду, а она у нас и в крови и в мышцах в более чем достаточном количестве содержится.
                                                                                                                                      0
                                                                                                                                      Я не понял. Как выталкивание воды из крови и мышц коррелирует с нормальными условиями?
                                                                                                                                        +1
                                                                                                                                        Вода не выдавливается из крови. Кровь и есть вода «чуть менее чем полностью». Равно как и другие части человека (за исключением разве что костей и зубов).
                                                                                                                                        Т.е., грубо говоря, у нас получится скелет в невесомости, а все мягкие ткани и биологические жидкости будут воспринимать градиент магнитного поля также само, как гравитационное поле.
                                                                                                                                          +1
                                                                                                                                          Подозреваю, опыт с лягушкой в магнитном поле прошёл мимо вас. Тут гравитационное притяжение скомпенсировали диамагнитным отталкиванием. На человеке, к сожалению, эксперимент не проводили, но только потому, что пока не существует достаточно большого магнита, создающего поле такой силы. Лягушки и мыши не пострадали.
                                                                                                                                    0
                                                                                                                                    Нужно придумать магнит который будет притягивать жидкость и всего то.
                                                                                                                                    Расположить такие магниты в разные места корабля и управлять ими в зависимости от ускорения.

                                                                                                                                    А вообще на земле еще много не решенных проблем, куда там космос.
                                                                                                                                      0
                                                                                                                                      Может надо носить железную одежду? Тогда магниты обычные будут притягивать из-под пола
                                                                                                                                      0
                                                                                                                                      Хм… Хоти освоить космос? Измените своё тело под него.
                                                                                                                                        0
                                                                                                                                        А какие есть недостатки у вращающейся станции, что этот метод создания веса никто сейчас не применяет?
                                                                                                                                          +2
                                                                                                                                          Потому что основной смысл орбитальной станции — это эксперименты в невесомости.
                                                                                                                                          Вот для межпланетного корабля или окололунной станции невесомость действительно уже без надобности.
                                                                                                                                            +1
                                                                                                                                            Я бы ещё добавил, что технически сделать часть станции вращающейся а часть нет — это пока фантастика.
                                                                                                                                            Кроме того есть ещё одна проблема — прочность. Станции (вроде МКС) достаточно хрупкие (что-бы быть легкими, дешевле выводить и собирать), с нагрузкой в 0.5 или 1g нужна совсем другая конструкция.
                                                                                                                                              0
                                                                                                                                              Нет ничего фантастического во вращающемся герметичном сочленении. Их давным давно делают.
                                                                                                                                              Другое дело, что оно будет требовать обслуживания (либо вакуумное масло доливать нужно будет, либо эластичные уплотнители время от времени менять) и будет создавать трение, из-за которого придётся всё время тратить часть энергии на поддержание вращения. Но это не что-то, что делало бы такую затею фантастикой. Имеются проекты установки маленькой центрифуги для сна космонавтов на МКС. Но из-за малого размера экономически возможной центрифуги смысл в ней будет небольшой, от того и не делают.
                                                                                                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                            0
                                                                                                                                            Вращение должно быть с частотой не более 0,1 Гц, иначе, грубо говоря, у космонавтов будет кружится голова. Это не я придумал, это результаты опытов Института медико-биологических проблем Российской академии наук. Чтобы при 0,1 Гц получить ускорение около 10 м/с^2 (около 1 g) нужна центрифуга диаметром около 50 м. Т.е. весьма и весьма солидных размеров. Хотя уменьшение ускорения до 4 м/с^2, т.е. до марсианской гравитации, позволит при 0,1 Гц использовать всего лишь 20 м центрифугу, тут возникнет другая проблема: на полу будет 4, а на высоте человеческого роста — только 3,3… В общем, нам в любом случае нужна примерно 40-50 м центрифуга, если мы хотим получить нормальную искусственную гравитацию. А сделать центрифугу таких размеров не так-то просто.
                                                                                                                                            Конечно, можно просто привязать к станции противовес и раскрутить эту систему. Но тогда гравитация будет во всём объёме станции, а нам она нужна только в зоне отдыха космонавтов, основной же объём должен быть с невесомостью, т.к. смысл орбитальной станции в экспериментах с невесомостью.
                                                                                                                                              0

                                                                                                                                              Что-то не сходится с моими расчётами. При времени оборота 10 секунд и радиусе 50 метров, думаю центробежное ускорение будет сильно больше требуемого.


                                                                                                                                              Радиус R=50
                                                                                                                                              Время T=10
                                                                                                                                              Окружность C=R*2*Pi()=314,15
                                                                                                                                              Скорость V=C/T=31,41
                                                                                                                                              Ускорение Aц=V^2/R=19,73

                                                                                                                                              У кого из нас ошибка в формулах?

                                                                                                                                                +1
                                                                                                                                                В формулах — ни у кого.
                                                                                                                                                А вот откуда вы взяли радиус 50 м, когда я говорил о диаметре — это интересный вопрос…
                                                                                                                                                  +1

                                                                                                                                                  Простите, спасибо за помощь.

                                                                                                                                              0
                                                                                                                                              Станция должна быть гораздо больше когда-либо построенных человеком, чтобы вращение не чувствовалось.
                                                                                                                                              +1
                                                                                                                                              1. Для дальних путешествий можно сделать спальню-центрифугу, чтобы хотя бы часть суточного времени организм ощущал гравитацию.
                                                                                                                                              2. Эти ребята из статьи просто изучают возможность добычи антиматерии в промышленных масштабах, прикрываясь бреднями о потолке для создания гравитации. На самом деле будет знатная начинка для бомб.
                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                Нет ответа, почему NASA отказалось он проекта вращающейся космической станции (а также почему другие страны не попытались сделать что-то подобное).

                                                                                                                                                Насколько я помню лекции и расчеты в институте — проблемы при создании и эксплуатации перевешивают преимущества. Не последней проблемой является неудобство научной работы (астрономического и вообще наблюдательного характера) на этой «карусели».
                                                                                                                                                  +1

                                                                                                                                                  Сколько можно разные силы называть гравитацией? Такое впечатление, что тут не ГТ, а ньюс.майл.ру с соответствующей аудиторией.

                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                    В данном случае статья говорит о гравитации в самом строгом её определении.
                                                                                                                                                      +1

                                                                                                                                                      В самом строгом было в школе, где чётко разделяли гравитацию и силу тяжести. Тут же в комментариях почти везде эти понятия смешали в кучу, приправив ещё инерционными силами. И если дальше будут применять принцип эквивалентности без оговорок, то народ совсем забудет, что это силы совсем разной природы и свойства у них разные. И так регулярно от народа слышу, что гравитации на мкс нет, так и на уважаемом ресурсе туда же.

                                                                                                                                                    –1
                                                                                                                                                    Компромиссный вариант — электромагнитная подошва + металлический пол (или наоборот).
                                                                                                                                                    Да, это всё ещё будет невесомость, жидкости будут плавать в воздухе пузырём и всё такое прочее.
                                                                                                                                                    Но космонавт будет твёрдо стоять на ногах.
                                                                                                                                                    Скрытый текст
                                                                                                                                                    я шучу
                                                                                                                                                      –1
                                                                                                                                                      не пойму: то ли я не внимательно читал, то ли бредятина какая-то…
                                                                                                                                                        –1
                                                                                                                                                        Всё правильно, основной смысл орбитальной станции — это эксперименты в невесомости.
                                                                                                                                                        Вот для межпланетного корабля или окололунной станции невесомость действительно уже без надобности.
                                                                                                                                                        Как раз сейчас американцы хотят построить окололунную станцию, но планируемая конструкция не приспособлена для создания «имитации искусственной гравитации»!!!

                                                                                                                                                        Действительно, Lissov прав:«Кроме того есть ещё одна проблема — прочность. Станции (вроде МКС) достаточно хрупкие (что-бы быть легкими, дешевле выводить и собирать), с нагрузкой в 0.5 или 1g нужна совсем другая конструкция».

                                                                                                                                                        В основном необходим: новый «Усиленный стыковочный узел», новый принцип стыковки с вращающимися конструкциями, новое устройство навигации для ОКС.
                                                                                                                                                        А, вообще, «по большому»: всю электронную начинку и систему СЖО, кроме того, необходимо применять альтернативный источник энергии (например РИТЭГ).
                                                                                                                                                          0
                                                                                                                                                          Баиньки надо укладываться, это единственный вариант прожить до конца полёта.
                                                                                                                                                            0
                                                                                                                                                            Как насчет компенсации линейного ускорения вращательным? Об этом никто не подумал?
                                                                                                                                                              +1
                                                                                                                                                              Эпс… у них вектора будут накладываться с разным знаком в разных полупериодах. То есть тяготение будет меняться от 0 до 2g.
                                                                                                                                                              0
                                                                                                                                                              У космического корабля ускорение должно было быть гораздо большим, чем может выдержать человеческое тело


                                                                                                                                                              Ну вообще так-то на корабле, который может делать 1g продолжительное время (половина времени разгон, половина торможение), можно достичь любой точки видимой вселенной в течение одной человеческой жизни (правда умолчав при этом сколько миллионов лет пройдет на Земле).
                                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                                Антигравитация не нужна для создания внутри корабля гравитационного поля.
                                                                                                                                                                Оно внутри корабля есть и так, так как его пол, потолок и стены и так создают гравитационное поле. Проблема в низкой величине напряженности этого гравитационного поля и в том, что этой величиной мы, пока(?), не умеем управлять. Полем внутри конденсатора легко управлять, в некоторых пределах, просто изменяя напряжение подаваемое на его обкладки. Проблема в том, что гравитационным полем управлять подобным образом мы, пока(?), не можем. А антигравитация тут совсем не причем.

                                                                                                                                                                Даже если допустить что антиматерия обладает антигравитацией, а ее колличественная величина будет примерно как у обычной материи, но с противоположным знаком, то это увеличит силу гравитации действующую на космонавта, примерно, в 2 раза. Т.е. что бы создать силу гравитации равную 1g нужно что бы потолок и пот корабля имели гравитационную массу по 0,5 массы земли… Только зачем? Проще уж взять пол массой = 1 массе земли и сделать легкий потолок, что тоже не реалистично, но по крайней мере безо всякой анти-материи.

                                                                                                                                                                Таким образом антигравитация это вообще не вариант для создания гравитации на космическом корабле. Так что, если вращение вас не устраивает, то нужно искать способы преобразования, например, электрической энергии в гравитационную.
                                                                                                                                                                • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                    +2
                                                                                                                                                                    Потому что сейчас в целях науки на орбите нужна невесомость, а не земные условия.
                                                                                                                                                                    0
                                                                                                                                                                    Всегда интересовал небольшой парадокс в межзвездных путешествиях в пузыре Алькубьерре. По последним экспериментальным данным скорость распространения гравитационных волн крайне близка к скорости света. Это дает повод предполагать, что любое взаимодействие распростроняется со скоростью, не превышающую скорость света. Не будет ли пространство перед пузырем сжиматься со скоростью ниже световой ( так как скорость искривления пространства завязана на скорости распространение гравитации)? Это ведь эквивалентно все тому же ограничению: как минимум, _первый_ корабль, сжимающий пространство в гипотетическом туннеле до альфа-центавры достигнет её не раньше, чем через через 4.36 года для наблюдателя с Земли даже с идеальным пузырем.
                                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                                      Странный подход. Попытка решить несуществующую задачу. Мы объективно не можем дать кораблю ускорение 4000g. Разве что взорвать под ним бомбу, но это всего один импульс.
                                                                                                                                                                      В настоящий момент наиболее перспективным выглядит центробежное ускорение. Особенно учитывая, что последние 45 лет мы бываем в космосе только на орбитальных станциях и кораблях.
                                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                                        а если к плечам, ногам и т.д. космонавта присобачить электро-магниты и к полу всё это притягивать ¯\_(ツ)_/¯
                                                                                                                                                                          +2
                                                                                                                                                                          Каким образом это решит проблемы влияния невесомости на человека, кроме ориентации пол-потолок?
                                                                                                                                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                            0
                                                                                                                                                                            Какое такое давление? Если вы имеете в виду силу реакции опоры — то она что при гравитации, что при ускорении одинаково приложена к пяткам.
                                                                                                                                                                            +1
                                                                                                                                                                            Но это черт побери не совсем так, гравитация действует на каждую часть вашего тела одновременно

                                                                                                                                                                            Это потому что вы родились в гравитационном поле и никогда его не покидали.
                                                                                                                                                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                0
                                                                                                                                                                                например с вращающейся секцией для имитации гравитации, ваша голова будет вращаться быстрее пяток

                                                                                                                                                                                Угловая скорость будет одинакова. А линейная скорость головы будет больше, если стоять на голове. Но зачем это делать?
                                                                                                                                                                                  +1
                                                                                                                                                                                  Гравитация по ОТО и есть ускорение, вызываемое искривление пространства под воздействием массы
                                                                                                                                                                                    0

                                                                                                                                                                                    Еще раз: нет никакого запаздывания.


                                                                                                                                                                                    Я не летал в ракете, но уверен, что при определенных условиях это будет очень даже заметно, как например с вращающейся секцией для имитации гравитации, ваша голова будет вращаться быстрее пяток.

                                                                                                                                                                                    Это лишь означает пространственную неоднородность ускорения свободного падения. А запаздывание тут никакого не будет.

                                                                                                                                                                                    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                        0
                                                                                                                                                                                        Почему вы считаете что ускорение не является всеобъемлющим? И откуда вы взяли приливные силы?
                                                                                                                                                                                      +2
                                                                                                                                                                                      Еще раз:

                                                                                                                                                                                      Ещё раз — это потому что вы родились там. Гравитация распространяется с конечной скоростью, равной световой, и теоретически возможна ситуация, когда гравитация уже действует на ноги, но не действует на голову. На практике этому мешает высокая скорость распространения гравитации и то, что резкое перемещение гравитирующей массы или объекта притягивания на встречу друг другу сделают большой бум быстрее, чем объект заметит странность.

                                                                                                                                                                                      И никто не спорит с тем, что неравномерно ускоряющуюся систему можно отличить от находящейся в гравитационном поле. Но при стабильном ускорении разницы нет.
                                                                                                                                                                                      • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                            • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                              • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
                                                                                                                                                                                                +2
                                                                                                                                                                                                Хоть прыгайте, хоть стойте — у Вас нет возможности почувствовать саму гравитацию, т.е. искривление пространства, которое называется гравитацией. Нет у нас органов чувств для таких штук. Всё что Вы чувствуете — это как Вы стоите или как шмякнулись об Землю после свободного падения. И для Вас гравитация не распространяется по Вашему телу как волна со скоростью света — Ваше тело просто находится в искривленном пространстве.
                                                                                                                                                                                      0
                                                                                                                                                                                      Хотелось пошутить «денег нет, но вы держитесь» но похоже не к месту.

                                                                                                                                                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                                                                                                                      Самое читаемое