Věda Fiktivní umělá gravitace nebude fungovat; Pojďme mluvit G-síly

Gravitace je tvrdá. Newtonovi trvalo dlouho, než se to podařilo a mnoho Newtonovských fyziků sto let potvrdilo Einsteinovy ​​gravitační teorie. A to je přirozeně se vyskytující věc. Umělá gravitace je mnohem matoucí.

Těžba sci-fi - která je překvapivě plodná pro futuristické řešení problémů - je beznadějná. Zvážit Hvězdné války tradice, která uvízla v každém díle střední velikosti, který by mohl být. Umělá gravitace na Millenium Falcon a každý další kus vesmírného odpadu? Je generován umělým gravitačním generátorem. Wookieepedia, která má deset tisíc drsných slov na Dartha Maula, má všechny dvě věty o Lucasově logice porážející nulu G:

Generátory umělé gravitace byly použity k vytvoření stabilního gravitačního pole mimo přirozenou gravitaci planety, čímž napomohly životu ve vesmíru. Oni byli také zvyklí na komprimaci objektů - pro účely ukládání s plynnými komoditami, a někdy vytvořit syntetické drahokamy.

Dokonce Star Trek, který má být Hvězdné války pro děti modelu U.N. není lepší. Ale není to fér, abych si vybral sci-fi. Syntetická gravitace, stejně jako gravitace vytvořená lidmi, je v současné době mimo naše chápání.

Problém

Problém je v tom, že ve srovnání s ostatními silami je gravitace slabá - piddly magnety ji mohou porazit. V praxi to znamená, že nejjednodušší způsob, jak vybudovat kosmickou loď s umělou gravitací rovnou zemské gravitaci, je dát jí hmotnost Země. Zamezit nějaké podivné superhusté nesmyslové hmotě nebo nerealizovatelné studii, která se najednou zopakuje, to je mimo otázku.

To však neznamená, že neexistují složitější řešení. Umělé uložení normální gravitace nebude jedním z nich.

Pravděpodobné řešení

Pokud zrychlíte správné množství - buď v přímce nebo v kruhu - můžete vytvořit g-síly rovné gravitaci. Problém s akcelerací v jednom směru je, že vaše palivo bude nakonec vyčerpáno. Prostor je naštěstí vakuem, takže jakmile rotační zrychlení provede svou práci, není nic, co by mohlo zpomalit jízdu vesmírné stanice. Viděli jste to na obrazovkách elysium, Marsu, a Svatozář - a proniká poněkud drsnějšími koncepty NASA. (Není to jen starý Koncepty, jako je umění z roku 1969, které jsou nadřazené spinningovým kosmickým lodím, jsou v plánu do roku 2015 NASA.)

Stejně jako všechny síly, i tento koncept se zredukuje na hmotnostní zrychlení. V tomto případě je kruhové zrychlení ω ^ 2 krát R (kde ω je úhlová rychlost a R je poloměr lodi). Vzhledem k tomu, že hmota zůstává stejná, ať jste kdekoli, vytvořením správného ekvivalentu gravitace se stane vaše loď správnou velikostí a točí se správnou rychlostí.

Problém s pravděpodobným řešením

Ale stavba spirálovité lodi Goldilocks není snadná. Pokud je poloměr příliš malý, narazíte na Coriolisův efekt. Když se váš vnitřní rám rychle otáčí, jednoduché akce nabývají zvláštních vlastností. Mohli byste se cítit pohodlně na zemi jako g-síly stojící, ale dokonce i naklonění hlavy by mohlo vyhodit vaše dvě vnitřní uši ze synchronizace. To je důvod, proč nemůžete hodit basketbal přímo přes kolotoč.

Pokud uděláte loď dostatečně velkou, nemusíte ji točit tak rychle - ale máte obrovskou mechanickou zátěž na své kosmické lodi, pokud ji uděláte obrovskou. Sci-fi sweet spot, PBS Space Time je blízko Haloho prstenu. Vzhledem k tomu, že je to desítky tisíc dolarů za libru, aby se materiál dostal mimo planetu, „astronomický“, jak to řekl astronom Cornell University, museli bychom tuto věc postavit ve vesmíru. Vzhledem k dostatečně velkému startéru Kickstarter můžete provést nulovou hodnotu g do jednotlivých číslic.