Asetage inimene kosmosesse, eemal maapinna gravitatsioonilistest sidemetest ja ta tunneb raskust. Ehkki kõik Universumi massid tegutsevad tema suhtes endiselt gravitatsiooniliselt, meelitavad nad ka kõiki kosmoselaevu, milles inimene asub, nii et ta hõljub. Ja veel, televiisorist näidati meile, et teatud kosmoselaeva meeskond kõnnib üsna edukalt jalgadega põrandal mis tahes tingimustel. Selleks kasutatakse kunstlikku gravitatsiooni, mis on loodud fantastilise laeva pardal asuvate installatsioonide abil. Kui lähedal on see reaalteadusele?
Kapten Gabriel Lorca avastuse sillal Klingonitega simuleeritud lahingu ajal. Kogu meeskonda köidab kunstlik raskusjõud ja see on justkui kaanon
Gravitatsiooni osas oli Einsteini suur avastus ekvivalentsuse põhimõte: ühtlase kiirenduse korral on võrdlusraam gravitatsiooniväljast lahutamatu. Kui oleksite raketi peal ja ei saaks akna kaudu universumit näha, poleks teil aimugi, mis toimub: kas teid tõmbab raskusjõud või raketi teatud suunas kiirendus alla? See oli idee, mis viis üldise relatiivsuse juurde. 100 aastat hiljem on see kõige täpsem gravitatsiooni ja kiirenduse kirjeldus, mida me teame.
Raketis põrandale löönud kuuli identne käitumine lennu ajal (vasakul) ja Maa peal (paremal) näitab Einsteini samaväärsuse põhimõtet
Ethan Siegel ütleb, et on veel üks trikk, mida saame kasutada, kui tahame: saame kosmoselaeva keerutada. Lineaarse kiirenduse (nagu raketi tõukejõu) asemel saab tööle panna tsentripetaalse kiirenduse, nii et pardal olev inimene tunneks kosmoselaeva väliskere, surudes seda keskele. See oli trikk, mida kasutati 2001. aastal kosmose odüsseias, ja kui teie kosmoseaparaadid oleksid piisavalt suured, oleks tehisjõud tegelikust gravitatsioonist eristamatu.
Ainult üks, kuid. Need kolm kiirendustüüpi - gravitatsiooniline, lineaarne ja pöörlev - on ainsad, mida saame kasutada gravitatsiooni mõju simuleerimiseks. Ja see on kosmoselaeva jaoks tohutu probleem.
1969. aasta jaama idee, mis pidi Apollo programmi kulutatud faasidest orbiidile kokku monteerima. Jaam pidi kunstliku gravitatsiooni loomiseks pöörlema oma kesktelje peal
Miks? Sest kui soovite reisida mõnda teise tähesüsteemi, peate oma kohale jõudmiseks oma laeva kiirendama ja saabumisel seda aeglustama. Kui te ei saa end nende kiirenduste eest isoleerida, ootab teid katastroof. Näiteks Star Treki täieliku impulsi kiirendamiseks, kuni mõne protsendini valguse kiirusest, tuleks kogeda kiirendust 4000 g. See on 100-kordne kiirendus, mis hakkab takistama verevoolu kehas.
Reklaamvideo:
Columbia kosmosesüstiku käivitamine 1992. aastal näitas pika aja jooksul kiirenemist. Kosmoselaeva kiirendus on mitu korda suurem ja inimkeha sellega hakkama ei saa.
Kui te ei soovi pikal teekonnal kaalutu olla - vältimaks end kohutava bioloogilise kulumise, näiteks lihaste ja luumassi kaotuse allutamise eest, peab keha olema pidev jõud. Mis tahes muu jõu puhul on seda üsna lihtne teha. Näiteks elektromagnetilisuse korral võiks meeskonna paigutada juhtivasse kokpitisse ja palju väliseid elektrivälju lihtsalt kaoks. Võimalik oleks korraldada kaks paralleelset plaati sees ja saada pidev elektriväli, surudes laengud teatud suunas.
Kui gravitatsioon toimis samamoodi.
Niisugust mõistet nagu gravitatsiooniline juht lihtsalt ei eksisteeri, samuti puudub võimalus end gravitatsioonijõust kaitsta. Ruumi piirkonnas, näiteks kahe plaadi vahel, on võimatu luua ühtlast gravitatsioonivälja. Miks? Sest erinevalt positiivsetest ja negatiivsetest laengutest tekitatavast elektrijõust on gravitatsioonilaenguid ainult ühte tüüpi ja see on massienergia. Gravitatsioonijõud tõmbab alati tähelepanu ja selle eest pole kuhugi varjuda. Võite kasutada ainult kolme tüüpi kiirendust - gravitatsioonilist, lineaarset ja pöörlevat.
Valdav enamus kvarke ja leptoneid universumis koosneb mateeriast, kuid kõigil neist on ka antimaterjalist pärinevaid antiosakesi, mille gravitatsioonilisi masse pole määratud
Ainus viis, kuidas saaks luua kunstliku gravitatsiooni, mis kaitseks teid laeva kiirenduse mõjude eest ja tagaks pideva allapoole suunatud tõuke ilma kiirenduseta, oleks saadaval, kui avastaksite negatiivse gravitatsioonimassiga osakesi. Kõigil seni leitud osakeste ja antiosakeste mass on positiivne, kuid need massid on inertsed, see tähendab, et neid saab hinnata ainult osakese loomisel või kiirendamisel. Inertsiaalne mass ja gravitatsioonimass on kõigi teadaolevate osakeste jaoks ühesugused, kuid me pole kunagi oma ideed antimaterjalide või osakeste peal katsetanud.
Selle konkreetse osaga tehakse praegu katseid. ALPHA eksperiment CERNis on loonud antihüdrogeeni: neutraalse antimaterjali stabiilse vormi ja töötab selle eraldamiseks kõigist teistest osakestest. Kui eksperiment on piisavalt tundlik, saame mõõta, kuidas osakeste gravitatsiooniväli tabab. Kui see kukub alla, nagu tavaline mateeria, siis on sellel positiivne gravitatsioonimass ja seda saab kasutada gravitatsioonijuhi ehitamiseks. Kui see langeb gravitatsiooniväljas, muudab see kõike. Üks tulemus ja kunstlik raskusjõud võivad ühtäkki muutuda võimalikuks.
Kunstliku gravitatsiooni saamise võimalus kutsub meid uskumatult esile, kuid see põhineb negatiivse gravitatsioonimassi olemasolul. Antimaterjal võib olla nii massiline, kuid me pole seda veel tõestanud
Kui antimaterjalil on negatiivne gravitatsioonimass, siis luues tavalise aine välja ja antimaterjali ülemmäära, saaksime luua kunstliku gravitatsioonivälja, mis tõmbaks teid alati alla. Luues oma kosmoselaeva kere kujulise gravitatsiooniliselt juhtiva kesta, kaitseksime meeskonda ülikiirete kiirendusjõudude eest, mis muidu muutuksid surmavaks. Ja mis kõige parem, ei kogeks kosmoses elavad inimesed enam negatiivseid füsioloogilisi mõjusid, mida tänapäeval astronaudid vaevavad. Kuid kuni me leiame negatiivse gravitatsioonimassiga osakese, saavutatakse kunstlik gravitatsioon ainult kiirenduse kaudu.
Ilja Khel
