Hvorfor Har Vi Ikke Kunstig Tyngdekraft I Rummet? - Alternativ Visning

Hvorfor Har Vi Ikke Kunstig Tyngdekraft I Rummet? - Alternativ Visning
Hvorfor Har Vi Ikke Kunstig Tyngdekraft I Rummet? - Alternativ Visning

Video: Hvorfor Har Vi Ikke Kunstig Tyngdekraft I Rummet? - Alternativ Visning

Video: Hvorfor Har Vi Ikke Kunstig Tyngdekraft I Rummet? - Alternativ Visning
Video: Mennesket i rummet - Rummet og vores solsystem - Natur og teknologi på hovedet - NTPH 2024, Marts
Anonim

Placer en person i rummet, væk fra jordoverfladenes gravitationsbånd, og han vil føle vægtløshed. Selvom alle universets masser stadig vil handle på tyngdekraften mod ham, tiltrækker de også ethvert rumfartøj, som personen er i, så han vil flyde. Og alligevel, på tv, blev vi vist, at besætningen på et bestemt rumfartøj ganske heldigt går på gulvet med deres fødder under alle forhold. For at gøre dette bruges kunstig tyngdekraft oprettet af installationer om bord på et fantastisk skib. Hvor tæt er dette med den virkelige videnskab?

Kaptajn Gabriel Lorca på Discovery-broen under en simuleret kamp med Klingonerne. Hele besætningen tiltrækkes af kunstig tyngdekraft, og det er som sådan en kanon
Kaptajn Gabriel Lorca på Discovery-broen under en simuleret kamp med Klingonerne. Hele besætningen tiltrækkes af kunstig tyngdekraft, og det er som sådan en kanon

Kaptajn Gabriel Lorca på Discovery-broen under en simuleret kamp med Klingonerne. Hele besætningen tiltrækkes af kunstig tyngdekraft, og det er som sådan en kanon

Angående tyngdekraften var Einsteins store opdagelse ækvivalensprincippet: med ensartet acceleration kan referencerammen ikke skelnes fra tyngdefeltet. Hvis du var på en raket og ikke kunne se universet gennem et vindue, ville du ikke have nogen idé om, hvad der sker: bliver du trukket ned af tyngdekraften, eller er raketens acceleration i en bestemt retning? Dette var den idé, der førte til generel relativitet. 100 år senere er dette den mest nøjagtige beskrivelse af tyngdekraft og acceleration, som vi kender.

Den samme opførsel af en bold, der rammer gulvet i en raket under flyvning (til venstre) og på Jorden (højre), demonstrerer Einsteins ækvivalensprincip
Den samme opførsel af en bold, der rammer gulvet i en raket under flyvning (til venstre) og på Jorden (højre), demonstrerer Einsteins ækvivalensprincip

Den samme opførsel af en bold, der rammer gulvet i en raket under flyvning (til venstre) og på Jorden (højre), demonstrerer Einsteins ækvivalensprincip

Der er et andet trick, siger Ethan Siegel, som vi kan bruge, hvis vi vil: vi kan få rumskibet til at dreje. I stedet for lineær acceleration (som drivkraften fra en raket) kan centripetal-acceleration gøres til at fungere, så personen ombord kan føle det ydre skrog i rumfartøjet skubbe det mod midten. Dette var det trick, der blev brugt i 2001 A Space Odyssey, og hvis dit rumfartøj var stort nok, ville den kunstige tyngdekraft ikke kunne skelnes fra den reelle tyngdekraft.

Kun én men. Disse tre typer af acceleration - tyngdekraft, lineær og roterende - er de eneste, vi kan bruge til at simulere virkningerne af tyngdekraften. Og dette er et enormt problem for rumfartøjet.

Konceptet med 1969-stationen, der skulle samles i kredsløb fra Apollo-programmets brugte faser. Stationen måtte rotere på sin centrale akse for at skabe kunstig tyngdekraft
Konceptet med 1969-stationen, der skulle samles i kredsløb fra Apollo-programmets brugte faser. Stationen måtte rotere på sin centrale akse for at skabe kunstig tyngdekraft

Konceptet med 1969-stationen, der skulle samles i kredsløb fra Apollo-programmets brugte faser. Stationen måtte rotere på sin centrale akse for at skabe kunstig tyngdekraft

Hvorfor? For hvis du vil rejse til et andet stjernesystem, bliver du nødt til at fremskynde dit skib for at komme dertil og derefter bremse det ved ankomsten. Hvis du ikke kan isolere dig selv fra disse accelerationer, venter katastrofe dig. For eksempel for at accelerere til fuld impuls i Star Trek, op til et par procent af lysets hastighed, skulle man opleve en acceleration på 4000 g. Dette er 100 gange den acceleration, der begynder at hindre blodgennemstrømningen i kroppen.

Salgsfremmende video:

Lanceringen af Space Shuttle Columbia i 1992 viste acceleration over en lang periode. Rumfartøjets acceleration vil være mange gange højere, og den menneskelige krop vil ikke være i stand til at klare det
Lanceringen af Space Shuttle Columbia i 1992 viste acceleration over en lang periode. Rumfartøjets acceleration vil være mange gange højere, og den menneskelige krop vil ikke være i stand til at klare det

Lanceringen af Space Shuttle Columbia i 1992 viste acceleration over en lang periode. Rumfartøjets acceleration vil være mange gange højere, og den menneskelige krop vil ikke være i stand til at klare det.

Hvis du ikke ønsker at være vægtløs på en lang rejse - for ikke at udsætte dig for frygtelig biologisk slid, som f.eks. Tab af muskler og knoglemasse - skal konstant udøves kraft på kroppen. For enhver anden styrke er dette ganske let at gøre. Ved elektromagnetisme kunne man for eksempel placere besætningen i en ledende cockpit, og en masse eksterne elektriske felter ville simpelthen forsvinde. Det ville være muligt at arrangere to parallelle plader indeni og få et konstant elektrisk felt ved at skubbe ladningerne i en bestemt retning.

Hvis tyngdekraften fungerede på samme måde.

Et sådant koncept som en tyngdekonduktor eksisterer simpelthen ikke såvel som evnen til at beskytte sig mod tyngdekraft. Det er umuligt at skabe et ensartet tyngdefelt i et rumområde, for eksempel mellem to plader. Hvorfor? For i modsætning til den elektriske kraft, der genereres af positive og negative ladninger, er der kun en type tyngdekraft, og det er masseenergi. Tyngdekraft tiltrækker altid, og der er ingen steder at gemme sig for den. Du kan kun bruge tre typer af acceleration - tyngdekraft, lineær og roterende.

Det overvældende flertal af kvarker og leptoner i universet består af stof, men hver af dem har også antipartikler fra antimaterie, hvis gravitationsmasse ikke bestemmes
Det overvældende flertal af kvarker og leptoner i universet består af stof, men hver af dem har også antipartikler fra antimaterie, hvis gravitationsmasse ikke bestemmes

Det overvældende flertal af kvarker og leptoner i universet består af stof, men hver af dem har også antipartikler fra antimaterie, hvis gravitationsmasse ikke bestemmes

Den eneste måde, hvorpå man kan skabe kunstig tyngdekraft, der ville beskytte dig mod virkningerne af dit skibs acceleration og give dig konstant nedadgående pres uden acceleration, ville være tilgængelig, hvis du opdager partikler med negativ tyngdekraft. Alle partikler og antipartikler, som vi hidtil har fundet, har en positiv masse, men disse masser er treghed, det vil sige, de kan kun bedømmes, når en partikel oprettes eller accelereres. Træningsmasse og gravitationsmasse er de samme for alle partikler, som vi kender, men vi har aldrig testet vores idé om antimateriale eller antipartikler.

Der udføres i øjeblikket eksperimenter på denne særlige del. ALPHA-eksperimentet ved CERN har skabt antihydrogen: en stabil form for neutral antimaterie og arbejder på at isolere det fra alle andre partikler. Hvis eksperimentet er følsomt nok, kan vi måle, hvordan en antipartikel rammer et tyngdefelt. Hvis det falder ned, som almindeligt stof, har den en positiv tyngdekraft og kan bruges til at opbygge en tyngdekonduktor. Hvis det falder op i tyngdefeltet, ændrer det alt. Et resultat, og kunstig tyngdekraft kan pludselig blive mulig.

Muligheden for at opnå kunstig tyngdekraft vinker os utroligt, men den er baseret på eksistensen af negativ gravitationsmasse. Antimaterie kan være så massiv, men vi har ikke bevist det endnu
Muligheden for at opnå kunstig tyngdekraft vinker os utroligt, men den er baseret på eksistensen af negativ gravitationsmasse. Antimaterie kan være så massiv, men vi har ikke bevist det endnu

Muligheden for at opnå kunstig tyngdekraft vinker os utroligt, men den er baseret på eksistensen af negativ gravitationsmasse. Antimaterie kan være så massiv, men vi har ikke bevist det endnu

Hvis antimateriale har en negativ gravitationsmasse, kunne vi ved at skabe et felt af almindeligt stof og et loft af antimaterie skabe et kunstigt tyngdekraftfelt, der altid vil trække dig ned. Ved at skabe et tyngdepunkt ledende skald i form af skibet i vores rumfartøj, ville vi beskytte besætningen mod ultrahurtige accelerationskræfter, der ellers ville blive dødelige. Og bedst af alt, ville mennesker i rummet ikke længere opleve de negative fysiologiske virkninger, der plager astronauter i dag. Men indtil vi finder en partikel med negativ tyngdekraft, opnås kun kunstig tyngdekraft gennem acceleration.

Ilya Khel