Научная вымышленная искусственная гравитация не сработает; Давайте поговорим о G-Force

Гравитация жесткая. Ньютону потребовалось много времени, чтобы взломать его, а многим ньютоновским физикам сто лет, чтобы подтвердить гравитационные теории Эйнштейна. И это естественные вещи. Искусственная гравитация намного сложнее.

Научная фантастика в горном деле - которая на удивление плодотворна для решения футуристических задач - здесь безнадежна. Рассматривать Звездные войны знания, которые вонзали грязный палец в каждую дыру размером с мидихлориану. Искусственная гравитация на Тысячелетний сокол и любой другой кусок космического мусора? Он генерируется искусственным гравитационным генератором. В Вукипедии, в которой есть десять тысяч грубых слов о Дарте Моле, есть все два предложения по логике Лукаса, побеждающие ноль. г:

Искусственные гравитационные генераторы использовались для создания стабильного гравитационного поля вне естественного гравитационного колодца планеты, помогая тем самым жизни в космосе. Они также использовались для сжатия объектов - для целей хранения с газообразными товарами, а иногда и для создания синтетических камней.

Четное Звездный путь, который должен быть Звездные войны для детей модели U.N. не лучше. Но не совсем справедливо выбирать научную фантастику. Синтетическая гравитация, как и гравитация, созданная людьми, в настоящее время находится за пределами нашего понимания.

Эта проблема

Проблема в том, что, по сравнению с другими силами, гравитация слабая - магниты могут ее победить. На практике это означает, что самый простой способ построить космический корабль с искусственной гравитацией, равной земной гравитации, - это дать ему массу Земли. За исключением какого-то странного сверхплотного бессмысленного материала или не поддающегося повторению исследования, внезапно повторяющегося, об этом не может быть и речи.

Это не значит, однако, нет более сложных решений. Искусственное наложение нормальной гравитации просто не будет одним из них.

Вероятное решение

Если вы ускоряете только нужную величину - либо по линии, либо по кругу - вы можете создать g-силы, равные силе тяжести. Проблема с ускорением в одном направлении заключается в том, что ваше топливо в конечном итоге будет исчерпано. К счастью, космос - это вакуум, поэтому, как только вращательное ускорение сработает, ничто не замедлит крен космической станции. Вы видели это на экранах в элизиум, Марсианин, а также Гало - и это пронизывает более странные концепции НАСА. (Это не только старый такие концепции, как вышеприведенное искусство 1969 года - вращающиеся космические корабли включены в план НАСА на 2015 год.)

Как и все силы, концепция сводится к массовому ускорению. В этом случае круговое ускорение ω ^ 2 раза R (где ω угловая скорость, а R - радиус корабля). Поскольку масса остается неизменной, где бы вы ни находились, создание правильного фальшивого гравитационного эквивалента становится упражнением для того, чтобы сделать ваш корабль нужного размера и вращать его с нужной скоростью.

Проблема с вероятным решением

Но построить вращающийся корабль Златовласка нелегко. Если радиус слишком мал, вы столкнетесь с эффектом Кориолиса. Когда ваша внутренняя рамка вращается быстро, простые действия приобретают странные свойства. Вы можете чувствовать себя комфортно, как земные g-силы, стоящие на месте, но даже наклон головы может привести к потере синхронизации между двумя внутренними ушами. Вот почему вы не можете бросить баскетбол прямо через карусель, указывает на сериал PBS на YouTube «Пространство-время»:

Если вы сделаете корабль достаточно большим, вам не нужно будет крутить его так быстро, но вы получите невероятные механические напряжения на своем космическом корабле, если сделаете его огромным. Научная фантастика, PBS Space Time говорит, близко к кольцу Halo. Принимая во внимание, что это десятки тысяч долларов за фунт, чтобы получить материалы вне планеты, «астрономические», как выразился астроном Корнелльского университета, нам придется строить это в космосе. Учитывая достаточно большой Kickstarter, вы можете превратить это ноль в одну цифру.