211service.com
Kan konstant acceleration användas för att producera artificiell gravitation i rymden?
Tracy Caldwell Dyson ISS NASA
Varje vecka skickar läsarna av vårt rymdnyhetsbrev, The Airlock , in sina frågor som rymdreportern Neel V. Patel ska svara på. Denna vecka: hur man producerar artificiell jordliknande gravitation genom acceleration i rymden.
Ditt inlägg för några veckor sedan om hur gravitation alltid bara fungerar i sci-fi-filmer fick mig att undra: Kommer du ihåg den stackars killen på 50-talet som åkte på en raketsläde för att se hur många g:n en människa kunde uthärda? Filmen från dessa tester visade hur hans ansikte klämdes och förvrängdes när han tog större och större belastningar. Det var uppenbart att människor inte kan gå från noll till relativistiska hastigheter direkt utan att bli en biopasta. Så om man antar att en person – efter att ha uppnått en omloppsbana – ville accelerera bekvämt med 1 g upp till ljusets hastighet, hur lång tid skulle det ta?
Under tiden, skulle de njuta av en normal gravitationsliknande tillvaro när de kryssar fram, med rymdfarkostens bakvägg som golv? Kanske då rymdresenärer kunde äta en skål flingor till frukost som naturen tänkt sig. — Clayton
För de som inte är bekanta syftar Clayton på Eli Beeding Jr., en flygvapnetskapten som 1958 åkte bakåt på en raketdriven släde som en del av ett militärt program för att lära sig mer om effekterna av g-krafter på kroppen . Accelerometern på hans bröst klockade in på 82,6 g när släden accelererade till cirka 34 miles per timme på 0,1 sekunder. Beeding mörknade men som tur var drabbades han inte av något mer än några blåmärken på ryggen.
G-krafter kan orsaka förödelse på människokroppen. (TV-serien Expansen illustrerar ganska bra hur plågsam denna process kan vara .) När g-krafter upplevs vertikalt, från topp till tå (som astronauter skulle uppleva dem på väg till rymden), rör sig blod ut från huvudet mot extremiteterna, vilket gör att du förlorar synen eller till och med medvetandet. Den fysiska kraften i sig sätter ett enormt tryck på din hud, muskler och ben och kan vara förödande under en längre tid.
Den fysiska känslan av g-krafter som verkar på din kropp är inte en effekt av hastighet, utan av acceleration. När du kör i en bil eller flyger med ett kommersiellt flygbolag känner du bara g-kraften trycka på din kropp när fordonet accelererar. När du väl når en jämn marschhastighet börjar saker och ting kännas normalt.
Om du accelererar tillräckligt snabbt för att producera en konstant 1 g, så kommer du säkert att kunna skapa artificiell, jordliknande gravitation. Från jordens referensram, om du accelererar med en konstant hastighet av 1 g, skulle du nå nära ljusets hastighet om ungefär ett år , efter att ha täckt cirka 0,5 ljusår i avstånd. (Kom ihåg att om du är en passagerare i rymdfarkosten kommer tiden att gå annorlunda, som diskuteras i a tidigare nummer av The Airlock .) Medan du rampar upp till nästan ljushastighet, skulle du teoretiskt sett kunna äta din frukost av mästare som du skulle göra på jorden.
På baksidan måste du vara beredd på att bromsa in ordentligt när du kommer närmare din destination. Detta kan ta månader eller till och med år - det beror på vad som är acceptabelt för resenärerna i rymdfarkosten. Om du försöker efterlikna en 1 g-miljö igen, måste du i princip planera för ett års retardation på vägen till din destination.
Och sanningen är att om du kan accelerera tillräckligt snabbt för att nå nära ljushastigheten på ungefär ett år, så är det rimligt att tro att du förmodligen skulle kunna nå den hastigheten snabbare genom att acceptera ännu högre g-krafter. Det är ett lockande perspektiv, men återigen - människor är inte riktigt designade för att hantera allt det. Bruce Thompson från NASA Quest sa en gång till Gizmodo : Föreställ dig att resa till Mars, accelerera hela vägen med 3 graviteter. Du skulle väga tre gånger din normala vikt under hela resan och knappt kunna röra dig [...] Vävnader bryts ner, kapillärer bryts ner och hjärtat måste göra många gånger sitt korrekta arbete. Du kunde inte räkna med att vara i bra form när du kom. Absolut inte som naturen tänkt sig.