Znanstvena izmišljena umjetna gravitacija neće raditi; Razgovarajmo sa G-Forces

Gravitacija je teška. Newtonu je trebalo mnogo vremena da ga razbije i mnogo newtonskih fizičara stotinu godina da potvrdi Einsteinove gravitacijske teorije. I to je prirodna stvar. Umjetna gravitacija je mnogo više zbunjujuća.

Mining sci-fi - što je iznenađujuće plodonosno za futurističko rješavanje problema - ovdje je beznadno. Uzeti u obzir Ratovi zvijezda predaja, koja je gurnula prljav prst u svaku rupu veličine srednje klupine koja je mogla. Umjetna gravitacija na Millennium Falcon i svaki drugi komadić svemira? Generira ga umjetni generator gravitacije. Wookieepedia, koja ima deset tisuća gnarnih riječi na Darth Maulu, ima sve dvije rečenice na Lucasovoj logici pobjeđujući nultu g:

Umjetni generatori gravitacije korišteni su za stvaranje stabilnog polja gravitacije izvan prirodne gravitacije planeta, čime se pomaže život u svemiru. Također su korišteni za sabijanje objekata - u svrhu skladištenja s plinovitim robama, a ponekad i za stvaranje sintetskih dragulja.

Čak Zvjezdane staze koji bi trebao biti Ratovi zvijezda za djecu modela U.N. nije bolje. Ali nije stvarno pošteno birati znanstvenu fantastiku. Sintetička gravitacija, kao u gravitaciji koju su stvorili ljudi, trenutno je izvan našeg shvaćanja.

Problem

Problem je u tome što je, u usporedbi s drugim silama, gravitacija slaba - poundly magneti mogu ga pobijediti. To u praksi znači da je najlakši način da se izgradi svemirski brod s umjetnom gravitacijom jednakom zemaljskoj gravitaciji da bi mu se dala masa Zemlje. Izuzev nekih čudnih super-gustih besmislenih materijala ili neobjašnjivih studija koje se iznenada pojavljuju, to ne dolazi u obzir.

To ne znači, međutim, da nema složenijih rješenja. Umjetna nametanje normalne gravitacije jednostavno neće biti jedna od njih.

Vjerojatno rješenje

Ako ubrzate samo ispravnu količinu - bilo u redu ili krugu - možete stvoriti g-sile jednake sili gravitacije. Problem s ubrzanjem u jednom smjeru je da će vaše gorivo na kraju biti iscrpljeno. Srećom, prostor je vakuum, pa kad rotacijsko ubrzanje obavi svoj posao, nema ništa što bi usporilo svitak svemirske stanice. Vidjeli ste to na zaslonima raj, Marsovac, i Halo - i prožima čudnije NASA-ine koncepte. (Ne samo to star Koncepti poput umjetnosti iz 1969. - vrtnja svemirskih brodova nalaze se na NASA-inom planu za 2015. za budućnost.)

Kao i sve sile, koncept se svodi na ubrzanje mase puta. U ovom slučaju, kružno ubrzanje je ω ^ 2 puta R (gdje ω je kutna brzina i R je radijus broda). Budući da masa ostaje ista gdje god se nalazili, stvaranje pravog lažnog ekvivalenta gravitacije postaje vježba kako bi vaš brod bio prave veličine i okretao se pravom brzinom.

Problem s vjerojatno rješenjem

No, izgradnja broda za vrtnju zlatokosa nije lagana. Ako je radijus premali, naletite na Coriolisov efekt. Kada se unutarnji okvir brzo okreće, jednostavne radnje preuzimaju čudna svojstva. Možda ćete se osjećati ugodno poput g-sila poput Zemlje koje stoje mirno, ali čak i nagibanje glave može izbaciti vaša dva uha iz sinkronizacije. Zato ne možete baciti košarku ravno preko vrtuljka, ističe PBS-ova serija Space Time:

Ako brod učinite dovoljno velikim, ne morate ga vrtjeti tako brzo - ali ćete dobiti nevjerojatna mehanička naprezanja na vašoj letjelici ako to učinite ogromnim. Sci-fi slatko mjesto, PBS prostorno vrijeme kaže, blizu je Haloovog prstena. S obzirom na to da su desetine tisuća dolara po kilogramu za dobivanje materijala izvan planeta, "astronomski", kako je to rekao astronom iz Sveučilišta Cornell, morali bismo izgraditi tu stvar u svemiru. S obzirom na dovoljno velik Kickstarter, možete napraviti tu nulu-g u jednoznamenkaste.