Bilim kurgu yazarları Isaac Asimov, Stanislav Lem, Alexander Belyaev ve diğerlerinin daha önce yazdıkları uzun vadeli uzay uçuşları, diğer gezegenlerin keşfi, bilgi sayesinde tamamen mümkün bir gerçekliğe dönüşecek. Çünkü dünyanın yerçekimi seviyesini yeniden yaratarak, mikro yerçekiminin (ağırlıksızlık) insanlar için olumsuz sonuçlarından (kas atrofisi, duyusal, motor ve otonomik bozukluklar) kaçınabileceğiz. Yani isteyen hemen herkes, vücudunun fiziksel özellikleri ne olursa olsun uzaya gidebiliyor. Aynı zamanda uzay aracında kalışınız daha konforlu hale gelecektir. İnsanlar kendilerine tanıdık gelen mevcut cihaz ve tesisleri (örneğin duş, tuvalet) kullanabilecek.
Dünya'da yerçekimi seviyesi, ortalama 9,81 m/s 2'ye ("aşırı yük" 1 g) eşit olan yerçekimi ivmesi ile belirlenirken, uzayda ağırlıksızlık koşullarında yaklaşık 10 -6 g. K.E. Tsiolkovsky, suya daldırıldığında veya yatakta yatıldığında vücut ağırlığının hissi ile uzaydaki ağırlıksızlık durumu arasındaki benzerliklere değindi.
"Dünya aklın beşiğidir ama sonsuza kadar beşikte yaşayamazsınız."
“Dünya daha da basit olmalı.”
Konstantin Tsiolkovski
İlginç bir şekilde, yerçekimi biyolojisi için farklı yerçekimi koşulları yaratma yeteneği gerçek bir atılım olacaktır. Çalışmak mümkün olacak: yapının, fonksiyonların mikro ve makro düzeylerde nasıl değiştiği, farklı büyüklük ve yönlerin yerçekimi etkileri altındaki kalıplar. Bu keşifler, oldukça yeni bir yön olan yerçekimi terapisinin geliştirilmesine yardımcı olacaktır. Tedavi için yerçekimindeki değişikliklerin (Dünya'nınkine kıyasla daha yüksek) kullanılması olasılığı ve etkinliği değerlendirilmektedir. Sanki vücut biraz daha ağırlaşmış gibi yerçekiminde bir artış hissediyoruz. Günümüzde yerçekimi tedavisinin hipertansiyon için kullanılması ve kırıklarda kemik dokusunun restorasyonu üzerine araştırmalar yürütülmektedir.
(yapay yerçekimi) çoğu durumda atalet ve yerçekimi kuvvetlerinin eşdeğerliği ilkesine dayanır. Eşdeğerlik ilkesi, buna neden olan nedeni (yerçekimi veya eylemsizlik kuvvetleri) ayırt etmeden yaklaşık olarak aynı hareket ivmesini hissettiğimizi söylüyor. İlk versiyonda ivme, yerçekimi alanının etkisiyle, ikincisinde ise kişinin içinde bulunduğu eylemsiz olmayan referans sisteminin (ivmeyle hareket eden bir sistem) hareketinin hızlanması nedeniyle meydana gelir. Örneğin, atalet kuvvetlerinin benzer bir etkisi, asansördeki (ataletsiz referans çerçevesi) bir kişi tarafından keskin bir yükseliş (hızlanmayla birlikte, vücudun birkaç saniyeliğine ağırlaştığı hissi) veya frenleme sırasında yaşanır. (zemin ayakların altından uzaklaşıyormuş hissi). Fizik açısından bakıldığında: ataletsiz bir sistemde asansör yukarı doğru yükseldiğinde, kabin hareketinin ivmesi serbest düşüşün ivmesine eklenir. Düzgün hareket yeniden sağlandığında, ağırlıktaki “kazanç” ortadan kalkar, yani normal vücut ağırlığı hissi geri döner.
Bugün, neredeyse 50 yıl önce olduğu gibi, yapay yerçekimi oluşturmak için santrifüjler kullanılıyor (uzay sistemlerini döndürürken merkezkaç ivmesi kullanılıyor). Basitçe söylemek gerekirse, uzay istasyonunun kendi ekseni etrafında dönmesi sırasında, bir kişiyi dönme merkezinden uzaklaştıracak ve bunun sonucunda astronot veya diğer nesneler "itecek" merkezkaç ivmesi meydana gelecektir. zemin". Bu süreci ve bilim adamlarının karşılaştığı zorlukları daha iyi anlamak için, bir santrifüjü döndürürken merkezkaç kuvvetini belirleyen formüle bakalım:
F=m*v 2 *r, burada m kütle, v doğrusal hız, r ise dönme merkezinden uzaklıktır.
Doğrusal hız şuna eşittir: v=2π*rT, burada T saniyedeki devir sayısıdır, π ≈3,14…
Yani uzay aracı ne kadar hızlı dönerse ve astronot merkezden ne kadar uzak olursa, oluşturulan yapay yerçekimi de o kadar güçlü olacaktır.
Şekle dikkatlice baktığımızda, küçük bir yarıçapla, bir kişinin başı ve bacakları için yerçekimi kuvvetinin önemli ölçüde farklı olacağını ve bunun da hareketi zorlaştıracağını fark edebiliriz.
Astronot dönüş yönünde hareket ettiğinde Coriolis kuvveti ortaya çıkar. Bu durumda kişinin sürekli olarak hareket tutması yaşama ihtimali yüksektir. Gemi dakikada 2 devirlik bir dönüş frekansında dönerse bu durum aşılabilir, bu da 1g'lik yapay bir yerçekimi kuvveti yaratır (Dünya'da olduğu gibi). Ancak yarıçap 224 metre olacaktır (yaklaşık ¼ kilometre, bu mesafe 95 katlı bir binanın yüksekliğine veya iki büyük sekoya ağacının uzunluğuna eşdeğerdir). Yani teorik olarak bu büyüklükte bir yörünge istasyonu veya uzay aracı inşa etmek mümkün. Ancak uygulamada bu, küresel felaketlerin yaklaşması bağlamında önemli miktarda kaynak, çaba ve zaman harcamayı gerektirir (bkz. rapor).
) ihtiyacı olanlara gerçek yardıma daha insani bir şekilde yönlendirmek.
Bir yörünge istasyonunda veya uzay aracında bir kişi için gerekli yerçekimi seviyesini yeniden yaratmanın imkansızlığı nedeniyle, bilim adamları "ayar çubuğunu düşürme", yani Dünya'dakinden daha az bir yerçekimi kuvveti yaratma olasılığını araştırmaya karar verdiler. Bu da yarım asrı aşkın süredir yapılan araştırmalarda tatmin edici sonuçlar elde edilemediği anlamına geliyor. Bu şaşırtıcı değil çünkü deneylerde atalet kuvvetinin veya diğer kuvvetlerin yerçekiminin Dünya üzerindeki etkisine benzer bir etkiye sahip olacağı koşullar yaratmaya çalışıyorlar. Yani yapay yerçekiminin aslında yer çekimi olmadığı ortaya çıktı.
Bugün bilimde yalnızca yerçekiminin ne olduğuna dair teoriler var ve bunların çoğu görelilik teorisine dayanıyor. Üstelik hiçbiri tam değil ( gidişatı, hiçbir deneyin sonucunu hiçbir koşulda açıklamıyor ve ayrıca bazen deneysel olarak doğrulanan diğer fiziksel teorilerle tutarlı değil). Yerçekiminin ne olduğu, yer çekiminin uzay ve zamanla nasıl bir ilişkisi olduğu, hangi parçacıklardan oluştuğu ve özelliklerinin neler olduğu konusunda net bir bilgi ve anlayış yoktur. Bunların ve daha birçok sorunun yanıtlarını A. Novykh'in “Ezoosmos” kitabında sunulan bilgiler ile PRIMORDIAL ALLATRA FİZİĞİ raporu karşılaştırılarak bulunabilir. Fiziğin temel ilkelerine ilişkin temel bilgilere dayanan tamamen yeni bir yaklaşım sunuyor temel parçacıklar, etkileşimlerinin kalıpları. Yani, yerçekimi sürecinin özünün derinlemesine anlaşılmasına ve bunun sonucunda, hem uzayda hem de Dünya'da (yerçekimi terapisi) yerçekimi koşullarının herhangi bir değerini yeniden oluşturmak için doğru hesaplamalar yapma olasılığına dayanarak, sonuçları tahmin etme Hem insanın hem de doğanın gerçekleştirdiği akla yatkın ve akıl almaz deneyler.
İLKEL ALLATRA FİZİĞİ fizikten çok daha fazlasıdır. Her türlü karmaşıklıktaki sorunlara olası çözümler sunar. Ama en önemlisi, parçacıklar düzeyinde meydana gelen süreçler ve gerçek eylemler hakkındaki bilgi sayesinde, her insan hayatının anlamını anlayabilir, sistemin nasıl çalıştığını anlayabilir ve manevi dünyayla temasta pratik deneyim kazanabilir. Spiritüel olanın küreselliğini ve önceliğini fark etmek, bilincin çerçeve/şablon sınırlamalarından çıkmak, sistemin sınırlarının ötesine geçmek, Gerçek Özgürlüğü bulmak.
"Dedikleri gibi, elinizde evrensel anahtarlar olduğunda (temel parçacıkların temelleri hakkında bilgi), (mikro ve makro dünyanın) herhangi bir kapısını açabilirsiniz."
"Bu koşullar altında, medeniyetin manevi kişisel gelişimin ana akımına niteliksel olarak yeni bir geçişi, dünya ve kendisi hakkında geniş ölçekli bilimsel bilgi mümkündür."
“Bu dünyada takıntılı düşüncelerden, saldırgan duygulara ve egoist bir tüketicinin basmakalıp arzularına kadar insanı ezen her şey ‒ bu, kişinin septon alanı lehine yaptığı seçimin sonucudur- insanlığı rutin olarak sömüren maddi bir akıllı sistem. Ancak kişi manevi başlangıcının seçimini takip ederse ölümsüzlüğü kazanır. Ve bunda din yok ama fizik bilgisi, onun ilkel temelleri var.”
Elena Fedorova
Uzayda, Evrendeki tüm kütle her zamanki gibi yerçekimi kuvvetine tabi olmasına rağmen, uzay aracı ve gemideki her şey aynı anda yerçekimi tarafından hızlandırıldığı için Dünya'daki gibi "yukarı" ve "aşağı" hissi yoktur. oran.
Bir insanı Dünya yüzeyinde yaşanan çekim etkilerinden uzağa, uzaya yerleştirirseniz, ağırlıksızlık yaşayacaktır. Evrenin tüm kütleleri onu çekmeye devam edecek olsa da, uzay gemisini de çekmeye devam edecekler, böylece kişi içeride "yüzecek". Star Trek, Star Wars, Battlestar Galactica ve daha birçok dizi ve filmde, mürettebat üyelerinin diğer koşullar ne olursa olsun geminin zemininde nasıl sabit bir şekilde durduğunu her zaman gösteriyoruz. Bu, yapay yerçekimi yaratma yeteneğini gerektirir; ancak bugün bildiğimiz fizik yasaları göz önüne alındığında, bu çok zor bir görevdir. 
Kaptan Gabriel Lorca, Klingonlarla savaş simülasyonu sırasında Discovery'nin köprüsünde. Tüm ekip yapay yerçekimi tarafından "aşağı" çekiliyor; bugün teknoloji bilim kurgudan çıkmış durumda.
Eşdeğerlik ilkesinden alınan önemli bir ders yerçekimi ile ilişkilidir: düzgün şekilde hızlanan bir referans çerçevesi, yerçekimi alanından ayırt edilemez. Eğer bir roketin içindeyseniz ve dışarı bakamıyorsanız, neler olduğunu anlamanın hiçbir yolu olmayacaktır: yerçekimi tarafından mı, yoksa roketin tek yöndeki düzgün ivmesi tarafından mı "aşağıya" itiliyorsunuz? Bu fikir genel görelilik teorisinin formüle edilmesine yol açtı ve yüz yılı aşkın bir süre sonra bu, yerçekimi ve ivmenin bildiğimiz en iyi açıklaması oldu.
Hızlanan bir rokette ve Dünya'da yere düşen topun aynı davranışı, Einstein'ın eşdeğerlik ilkesini gösteriyor
Kullanabileceğimiz başka bir numara daha var: gemiyi döndürmek. Doğrusal ivme (bir roketin hızlanma kuvveti) yerine, gemideki kişinin geminin gövdesi tarafından çekildiğini hissedeceği merkezkaç ivmesini elde edebilirsiniz. “2001: A Space Odyssey” filmi bununla ünlüdür ve yeterince büyük bir gemiyle bu kuvvet, yerçekiminden ayırt edilemez.
Ama hepsi bu. Üç tür ivme (yerçekimi, doğrusal ve dönme) yerçekimi etkisine sahip olan elimizdeki tek kuvvettir. Ve uzay aracındakiler için bu çok büyük bir sorun.
Kullanılmış Apollo sahnelerinden yörüngede bir araya getirilmesi beklenen bir uzay istasyonu için 1969 tarihli bir konsept. İstasyonun merkezi bir eksen etrafında dönmesi ve yapay yerçekimi üretmesi gerekiyordu.
Neden? Çünkü başka bir yıldız sistemine seyahat etmek için, oraya giderken gemiyi hızlandırmanız ve vardığınızda yavaşlatmanız gerekecek. Bu hızlanmalara karşı savunma yapamazsanız başarısız olursunuz. Örneğin, Star Trek'in ışık hızının yüzde birkaçı kadar olan "nabız hızına" ulaşmak için, bir saat boyunca 4.000 g'lik bir hızlanmaya katlanmak gerekir. Bu, kanın vücudunuzdan akmasını engelleyecek ivmenin 100 katıdır; ne açıdan bakarsanız bakın oldukça kötü bir durumdur.
Columbia mekiğinin 1992'de fırlatılması, roket ivmesinin anında gerçekleşmediğini, oldukça uzun bir süre, birkaç dakika sürdüğünü gösteriyor. Uzay aracının insan vücudunun dayanabileceğinden çok daha büyük bir ivmeye sahip olması gerekiyordu.
Üstelik uzun bir yolculuk sırasında ağırlıksız kalmak ve kemik kaybı, uzay körlüğü gibi korkunç biyolojik etkilere maruz kalmak istemiyorsanız, vücudunuza sürekli bir kuvvet etki etmesi gerekir. Yer çekimi dışındaki kuvvetler için bu bir sorun olmayacaktır. Örneğin, elektromanyetik girişim için komutu iletken bir kabuk içine yerleştirmek mümkün olabilir ve bu, tüm dış elektromanyetik alanları ortadan kaldıracaktır. Ve sonra içeride iki paralel plaka düzenlemek ve yükleri belirli bir yönde hareket etmeye zorlayacak sabit bir elektrik alanı düzenlemek mümkün olacaktır.
Keşke yer çekimi de aynı şekilde çalışsaydı.
Aralarında bir elektrik alanı oluşturan, eşit büyüklükte ve zıt işaretli yüklere sahip iki paralel iletken plakadan oluşan bir kapasitörün şematik diyagramı
"Yerçekimi iletkenleri" yoktur ve kendinizi yer çekiminden korumanın bir yolu yoktur. Uzayın belirli bir bölgesindeki herhangi bir plaka arasında düzgün bir çekim alanı oluşturmak imkansızdır. Bunun nedeni, pozitif ve negatif yükler tarafından oluşturulan elektriğin aksine, yerçekimi "yükünün" tek bir türde, kütle enerjisinde gelmesidir. Yer çekimi kuvveti her zaman çeker ve bu konuda hiçbir şey yapılamaz. Mevcut üç ivme türüyle (yerçekimi, doğrusal ve dönme) elinizden gelenin en iyisini yapmanız gerekecek.
Evrendeki kuarkların ve leptonların büyük çoğunluğu maddeden oluşur, ancak bunların her biri için ayrıca çekimsel kütleleri belirlenmemiş antimadde parçacıkları da vardır.
Sizi gemi ivmesinin etkilerinden koruyabilecek ve ivme olmadan sabit bir "aşağı" çekme kuvveti sağlayacak yapay yerçekimi yaratmanın tek yolu, yeni bir tür negatif yerçekimi kütlesi keşfetmek olacaktır. Keşfettiğimiz tüm parçacıklar ve antiparçacıklar pozitif kütleye sahiptir, ancak bunlar eylemsiz kütlelerdir, yani parçacıkların ivmelenmesi veya yaratılmasıyla ilgili kütlelerdir (yani bu, F = ma ve E = mc 2 denklemlerinden m'dir). Eylemsizlik ve yerçekimi kütlelerinin bilinen tüm parçacıklar için aynı olduğunu gösterdik, ancak antimadde ve antiparçacıklar için henüz yeterince kapsamlı testler yapmadık.
ALPHA işbirliği, nötr antimaddenin yerçekimi alanındaki davranışını ölçmeye diğer deneylerden daha fazla yaklaştı.
Ve şu anda bu alanda deneyler yapılıyor! CERN'deki ALPHA deneyi, nötr antimaddenin kararlı bir formu olan antihidrojeni üretti ve şimdi onu düşük hızlarda diğer tüm parçacıklardan izole etmek için çalışıyor. Yeterince hassas olduğu ortaya çıkarsa antimaddenin çekim alanında hangi yöne hareket edeceğini ölçebileceğiz. Normal bir cisim gibi düşerse, yerçekimi kütlesi sıfırdan büyüktür ve bir yerçekimi iletkeni oluşturmak için kullanılamaz. Ama yükselirse her şey değişecek. Tek bir deneysel sonuç aniden yapay yerçekimini fiziksel olarak mümkün kılacaktır.
Yapay yerçekimi olasılığı caziptir, ancak negatif yerçekimi kütlesinin varlığını gerektirir. Antimadde bu kadar büyük bir kütleye dönüşebilir ama bu hala bilinmiyor.
Antimaddenin yerçekimi kütlesi negatifse, o zaman odanın tavanını antimaddeden ve zemini maddeden yaparak, sizi sürekli "aşağı" çeken yapay bir yerçekimi alanı yaratabiliriz. Geminin kabuğunu yerçekimsel bir iletkenden inşa ederek, içindeki herkesi, aksi takdirde ölümcül olabilecek aşırı yüksek ivme kuvvetlerinden koruyacağız. Ve hepsinden önemlisi, uzaydaki insanlar artık modern astronotları rahatsız eden vestibüler fonksiyon bozukluğundan kalp kası atrofisine kadar olumsuz fizyolojik etkilerden muzdarip olmayacak. Ancak negatif yerçekimi kütlesine sahip bir parçacık (veya parçacıklar kümesi) keşfedene kadar yapay yerçekimine yalnızca ivme yoluyla ulaşılabilir.
Vestibüler sistemdeki sorunlar, mikro yerçekimine uzun süre maruz kalmanın tek sonucu değildir. ISS'de bir aydan fazla zaman geçiren astronotlar genellikle uyku bozuklukları, yavaş kardiyovasküler fonksiyonlar ve gazdan muzdariptir.
NASA kısa süre önce bilim adamlarının ikiz kardeşlerin genomunu incelediği bir deneyi tamamladı: bunlardan biri neredeyse bir yılını ISS'de geçirdi, diğeri ise yalnızca kısa uçuşlar yaptı ve zamanın çoğunu Dünya'da geçirdi. Uzayda uzun süre kalmak, ilk astronotun DNA'sının% 7'sinin sonsuza kadar değişmesine neden oldu - bağışıklık sistemi, kemik oluşumu, oksijen açlığı ve vücuttaki aşırı karbondioksit ile ilişkili genlerden bahsediyoruz.
NASA, insan vücudunun uzayda nasıl değiştiğini görmek için ikiz astronotları karşılaştırdı
Mikro yerçekimi koşullarında, kişi hareketsiz kalmaya zorlanacak: ISS'de kalan astronotlardan değil, derin uzaya uçuşlardan bahsediyoruz. Böyle bir rejimin astronotların sağlığını nasıl etkileyeceğini öğrenmek için Avrupa Uzay Ajansı (ESA), 14 gönüllüyü 21 gün boyunca başlarının yanına eğik bir yatağa yerleştirdi. Geliştirilmiş egzersiz ve beslenme rejimleri gibi ağırlıksızlıkla mücadelede en son yöntemlerin test edileceği deneyin NASA ve Roscosmos tarafından ortak yürütülmesi planlanıyor.
Ancak insanlar Mars'a veya Venüs'e gemi göndermeye karar verirse, daha uç çözümlere ihtiyaç duyulacak: yapay yerçekimi.
Uzayda yerçekimi nasıl var olabilir?
Her şeyden önce, yerçekiminin her yerde var olduğunu anlamaya değer - bazı yerlerde daha zayıf, diğerlerinde ise daha güçlü. Ve uzay da bir istisna değildir.
ISS ve uydular sürekli olarak yerçekiminin etkisi altındadır: Eğer bir nesne yörüngedeyse, basitçe söylemek gerekirse, Dünya'nın çevresine düşer. Bir topu ileri doğru fırlattığınızda da benzer bir etki meydana gelir - yere çarpmadan önce atış yönünde biraz uçacaktır. Topu daha sert atarsanız daha uzağa uçacaktır. Eğer Süpermen iseniz ve top bir roket motoruysa, yere düşmeyecek, onun etrafında uçacak ve dönmeye devam ederek yavaş yavaş yörüngeye girecek.
Mikro yerçekimi, geminin içindeki insanların havada olmadığını, gemiden düştüklerini ve geminin de Dünya'nın çevresine düştüğünü varsayar.
Yerçekimi iki kütle arasındaki çekim kuvveti olduğundan, üzerinde yürüdüğümüz zaman gökyüzüne uçmak yerine Dünya yüzeyinde kalırız. Bu durumda Dünya'nın tüm kütlesi vücudumuzun kütlesini merkezine çeker.
Gemiler yörüngeye girdiğinde uzayda serbestçe yüzerler. Onlar hala Dünya'nın çekim kuvvetine maruz kalıyorlar, ancak gemi ve içindeki nesneler veya yolcular da aynı şekilde yerçekimine maruz kalıyor. Mevcut cihazlar gözle görülür bir çekim yaratacak kadar büyük değil, bu nedenle içlerindeki insanlar ve nesneler yerde durmuyor, havada "yüzüyor".
Yapay yerçekimi nasıl oluşturulur?
Yapay yerçekimi mevcut değildir; onu yaratmak için kişinin doğal yerçekimi hakkında her şeyi öğrenmesi gerekir. Bilimkurguda yerçekimini simüle etme kavramı vardır: uzay gemisi mürettebatının güvertede yürümesine ve nesnelerin üzerinde durmasına olanak tanır.
Teorik olarak, yerçekimini simüle etmenin iki yolu vardır ve bunların hiçbiri gerçek hayatta henüz kullanılmamıştır. Birincisi, yerçekimini simüle etmek için merkezcil kuvvetin kullanılmasıdır. Gemi veya istasyon, sürekli dönen birkaç parçadan oluşan tekerleğe benzer bir yapı olmalıdır.
Bu kavrama göre, cihazın merkezcil ivmesi, modülleri merkeze doğru iterek, Dünya'dakine benzer bir yerçekimi veya koşullar yaratacaktır. Bu konsept Stanley Kubrick'in 2001: A Space Odyssey ve Christopher Nolan'ın Interstellar filmlerinde gösterildi.
Yerçekimini simüle etmek için merkezcil ivme yaratan bir cihaz konsepti
Bu projenin yazarının, Apollo 11 mürettebatını ve diğer birçok insanlı aracı Ay'a ulaştıran Satürn 5 roketinin geliştirilmesine öncülük eden Alman roket bilimcisi ve mühendisi Wernher von Braun olduğu düşünülüyor.
NASA'nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi'nin yöneticisi olan von Braun, Rus bilim adamı Konstantin Tsiolkovsky'nin bisiklet tekerleğini anımsatan göbek tasarımına dayanan toroidal bir uzay istasyonu oluşturma fikrini popüler hale getirdi. Tekerlek uzayda dönüyorsa, atalet ve merkezkaç kuvveti, nesneleri tekerleğin dış çevresine doğru çeken bir tür yapay yer çekimi yaratabilir. Bu, insanların ve robotların, ISS'de olduğu gibi havada uçmak yerine, Dünya'da olduğu gibi yerde yürümesine olanak tanıyacak.
Bununla birlikte, bu yöntemin önemli dezavantajları vardır: uzay aracı ne kadar küçük olursa, o kadar hızlı dönmesi gerekir - bu, merkezden daha uzakta bulunan noktaların yerçekimi tarafından diğer noktalara göre daha güçlü etkileneceği Cornolis kuvveti olarak adlandırılan kuvvetin ortaya çıkmasına yol açacaktır. ona daha yakın. Başka bir deyişle, astronotların başlarındaki yerçekimi kuvveti bacaklarından daha güçlü olacak ve bu da onlar için pek hoş olmayacak.
Bu etkiyi önlemek için, geminin boyutu bir futbol sahasının boyutundan birkaç kat daha büyük olmalıdır - ticari fırlatmalar sırasında bir kilogram kargonun maliyetinin 1,5 bin dolardan değiştiği göz önüne alındığında, böyle bir cihazı yörüngeye yerleştirmek son derece pahalı olacaktır. 3 bin dolara kadar.
Yerçekimi simülasyonu oluşturmanın başka bir yöntemi daha pratiktir ancak aynı zamanda son derece pahalıdır; hızlandırma yönteminden bahsediyoruz. Gemi önce yolun belirli bir bölümünde hızlanır, sonra dönüp yavaşlamaya başlarsa yapay yerçekiminin etkisi ortaya çıkacaktır.
Bu yöntemi uygulamak için çok büyük yakıt rezervleri gerekli olacaktır - gerçek şu ki, geminin dönüşü sırasında, yolculuğun ortasındaki kısa bir mola dışında motorların neredeyse sürekli çalışması gerekir.
Gerçek örnekler
Yerçekimini simüle eden uzay aracını fırlatmanın yüksek maliyetine rağmen, dünyanın dört bir yanındaki şirketler bu tür gemiler ve istasyonlar inşa etmeye çalışıyor.
Dünya yörüngesinde dönen bir istasyon inşa etmeyi planlayan bir araştırma vakfı olan Gateway Vakfı, Von Braun'un konseptini uygulamaya çalışıyor. Kamu ve özel havacılık şirketlerinin araştırma amacıyla satın alabileceği kapsüllerin tekerleğin çevresine yerleştirileceği varsayılıyor. Kapsüllerin bir kısmı dünyanın en zengin sakinlerine villa olarak satılacak, bir kısmı ise uzay turistleri için otel olarak kullanılacak. gemide.
Projenin yalnızca 3,7 milyar dolara (bu tür cihazlar için çok az bir miktar) mal olacağı ve inşasının 64 ay süreceği varsayılmıştı. Ancak Nautilus-X hiçbir zaman ilk çizimlerin ve önerilerin ötesine geçmedi.
Çözüm
Gemiyi ivmenin etkilerinden koruyacak ve sürekli motor kullanmaya gerek kalmadan sabit yerçekimi sağlayacak simüle edilmiş bir yerçekimi elde etmenin şimdilik en olası yolu, negatif kütleli bir parçacığı tespit etmektir. Bilim adamlarının şimdiye kadar keşfettiği her parçacık ve antiparçacık pozitif kütleye sahiptir. Negatif kütle ile çekimsel kütlenin birbirine eşit olduğu biliniyor ancak şu ana kadar araştırmacılar bu bilgiyi pratikte ortaya koyamadı.
CERN'deki ALPHA deneyindeki araştırmacılar, nötr antimaddenin kararlı bir formu olan antihidrojeni zaten yarattılar ve onu çok düşük hızlarda diğer tüm parçacıklardan izole etmek için çalışıyorlar. Eğer bilim insanları bunu başarabilirse, yakın gelecekte yapay yerçekiminin şimdi olduğundan daha gerçek hale gelmesi muhtemeldir.
Eserin metni görseller ve formüller olmadan yayınlanmaktadır.
Çalışmanın tam versiyonuna PDF formatında "Çalışma Dosyaları" sekmesinden ulaşılabilir.
Çalışmanın amaç ve hedefleri
Araştırma çalışmamın amacı yerçekimi, fenomeni ve yapay yerçekimi ile uzay yerleşimleri sorunu gibi temel bir etkileşimi ele almak, yapay yerçekimi oluşturmak için çeşitli motor türlerini kullanmanın özelliklerini dikkate almak, uzayda yaşam hakkında fikirler geliştirmektir. Yapay yerçekimi koşullarında ve bu projenin oluşturulması sırasında ortaya çıkan sorunları çözmek için, yapay yerçekimi sorunlarını çözmek için ileri teknolojilerin patentlerinin entegrasyonu.
Çalışmanın alaka düzeyi.
Uzay yerleşimleri, bir kişinin uzun bir süre, hatta ömür boyu yaşayabileceği bir tür uzay istasyonudur. Bu tür yerleşim yerleri oluşturmak için, optimal yaşam aktivitesi için gerekli tüm koşulları - yaşam destek sistemi, yapay yerçekimi, uzay etkilerinden korunma vb. - düşünmeniz gerekir. Ve tüm koşulları uygulamak oldukça zor olsa da, bir dizi bilim kurgu yazarı ve mühendisi, gelecekte belki de harika uzay yerleşimleri yaratacak birkaç proje yarattı.
Araştırmanın önemi ve yeniliği.
Yapay yerçekimi, uzayda uzun süreli kalma ve uzun mesafeli uzay uçuşlarına olanak sağlaması nedeniyle gelecek vaat eden bir araştırma alanıdır. Uzay yerleşimlerinin inşası daha ileri araştırmalar için fon sağlayabilir; Çok pahalı bir keyif olacak bir uzay turizmi programı başlatırsak, uzay şirketlerine ek bir finansman akışı sağlanacak ve olanaklarla sınırlı olmaksızın her yönde araştırma yapılabilecek.
Yer çekimi. Yerçekimi olayları. Yer çekimi.
Yerçekimi, dört temel etkileşim türünden biridir veya başka bir deyişle, herhangi bir nesnenin kütle merkezine ve bir nesne kümesinin kütle merkezine yönlendirilen böylesine çekici bir kuvvettir; kütle ne kadar büyük olursa yerçekimi de o kadar yüksek olur. Bir nesneden uzaklaştıkça ona yönelik çekim kuvveti sıfıra düşer, ancak ideal koşullar altında hiçbir zaman kaybolmaz. Yani, herhangi bir kökene sahip tek bir ekstra parçacığın olmadığı mutlak bir boşluk hayal edersek, o zaman bu uzayda, başka herhangi bir dış kuvvetin yokluğunda, son derece küçük bir kütleye sahip olan herhangi bir nesne, herhangi bir sonsuz mesafeden birbirini çekecektir. mesafe.
Düşük hızlarda yerçekimi Newton mekaniği tarafından tanımlanır. Ve ışık hızıyla karşılaştırılabilecek hızlarda kütleçekimsel olaylar SRT tarafından tanımlanır.
A.Einstein.
Newton mekaniği çerçevesinde yerçekimi, iki nokta (veya küresel) cismin, bu cisimlerin kütlelerinin çarpımıyla doğru orantılı, kuvvetle ters orantılı bir kuvvetle birbirine çekildiğini belirten evrensel yerçekimi yasasıyla tanımlanır. aralarındaki mesafenin karesi ve bu cisimleri birleştiren düz çizgi boyunca hareket eden.
Yüksek hız yaklaşımında yerçekimi, iki önermeye sahip özel görelilik ile açıklanmaktadır:
Einstein'ın görelilik ilkesi, doğal olayların tüm eylemsiz referans çerçevelerinde eşit olarak meydana geldiğini belirtir.
Işığın boşluktaki hızının sabit olduğunu belirten ışık hızının sabitliği ilkesi (hızların toplamı yasasına aykırıdır).
Yer çekimini tanımlamak için, uzay-zamanın eğriliğine izin verilen görelilik teorisinin özel bir uzantısı geliştirilmiştir. Bununla birlikte, SRT çerçevesindeki dinamikler bile, yerçekimi alanı potansiyeli çok daha küçük olduğu sürece, yerçekimi etkileşimini içerebilir. Ayrıca STR'nin tüm Evren ölçeğinde çalışmayı bıraktığını ve GTR ile değiştirilmesini gerektirdiğini de belirtmek gerekir.
Yerçekimi olayları.
En dikkat çekici yerçekimsel olay çekimdir. Yerçekimiyle ilgili başka bir olgu daha var - ağırlıksızlık.
Yerçekimi kuvvetleri sayesinde dünya üzerinde yürüyoruz ve tüm Evren gibi gezegenimiz de var. Peki gezegeni terk edersek ne olur? En parlak yerçekimi olaylarından birini deneyimleyeceğiz - ağırlıksızlık. Ağırlıksızlık, bir cismin yerçekimi kuvvetleri dışında hiçbir kuvvetin kendisine etki etmediği veya bu kuvvetlerin telafi edildiği bir durumdur.
ISS'de kalan astronotların ağırlıksız bir durumda olması sağlıklarını olumsuz etkiliyor. Dünyanın yerçekimi koşullarından ağırlıksızlık koşullarına geçiş sırasında (özellikle bir uzay aracı yörüngeye girdiğinde), çoğu astronot uzay adaptasyon sendromu adı verilen bir organizma reaksiyonu yaşar. Bir kişi uzun süre (bir haftadan fazla) uzayda kaldığında, yerçekimi eksikliği vücutta olumsuz bazı değişikliklere neden olmaya başlar. Ağırlıksızlığın ilk ve en belirgin sonucu kasların hızla körelmesidir: kaslar aslında insan aktivitesinden kapatılır, bunun sonucunda vücudun tüm fiziksel özellikleri bozulur. Ayrıca kas dokusunun aktivitesinde keskin bir azalmanın sonucu olarak vücudun oksijen tüketiminde bir azalma meydana gelir ve aşırı hemoglobin nedeniyle onu sentezleyen kemik iliğinin aktivitesi azalabilir. Sınırlı hareketliliğin kemiklerdeki fosfor metabolizmasını bozduğuna ve bunun da güçlerinin azalmasına yol açtığına inanmak için de nedenler var.
Ağırlıksızlığın olumsuz etkilerinden kurtulmak için uzayda yapay yerçekiminin yaratılması gerekmektedir.
Yapay yerçekimi ve uzay yerleşimleri. 20. yüzyılın ilk araştırmaları.
Tsiolkovsky, kendi ekseni etrafında yavaşça dönen bir torus olan eterik yerleşimler teorisini önerdi. Ancak o zamanlar bu tür fikirler bir ütopyaydı ve tüm projeleri taslaklarda kaldı.
Geliştirilen ilk proje 1928 yılında Avusturyalı bilim adamı Hermann Nordrung tarafından önerildi. Aynı zamanda yerleşim modülleri, bir güç jeneratörü ve astronomik bir gözlemevi modülü içeren torus şeklinde bir istasyondu.
Bir sonraki proje, Amerikan uzay programının önde gelen uzmanlarından Wernher von Braun tarafından önerildi; bu aynı zamanda insanların büyük bir koridora bağlanan odalarda yaşayacağı ve çalışacağı torus şeklinde bir istasyondu. Werner'in projesi, 60'larda Skylab projesi ortaya çıkana kadar NASA'nın önceliklerinden biriydi.
ABD'nin ilk ve tek ulusal yörünge istasyonu olan Skylab, teknolojik, astrofizik, tıbbi ve biyolojik araştırmaların yanı sıra Dünya gözlemi için de tasarlanmıştı. 14 Mayıs 1973'te fırlatılan, Mayıs 1973'ten Şubat 1974'e kadar üç Apollo görevine ev sahipliği yapan, 11 Temmuz 1979'da yörüngeden çıkarak çöktü.
Ayrıca 1965 yılında Amerikan Uzay Topluluğu, uzay yerleşimleri için ideal şeklin torus olacağını, tüm modüllerin bir arada konumlandırılması nedeniyle yerçekimi kuvvetinin maksimum değere sahip olacağını öne sürdü. Yapay yerçekimi sorunu büyük ölçüde çözülmüş görünüyordu.
Bir sonraki proje Gerard O'Neill tarafından öne sürüldü; bir çerçeve içine alınmış ve farklı yönlerde dönen iki dev boyutlu silindirin kullanılması önerilen kolonilerin oluşturulmasını öngördü. Bu silindirler, kolonide insanlara tanıdık gelen yerçekimi kuvvetinin yaratılması nedeniyle kendi eksenleri etrafında dakikada yaklaşık 0,53 devir hızla döner.
Parker, 1975 yılında Dünya'dan ve Ay'dan yaklaşık 400.000 km uzaklıkta bulunan ve 10.000 kişi için tasarlanmış, 100 m çapında ve 1 km uzunluğunda bir koloni oluşturma projesini ortaya koydu. Boyuna eksen etrafında 21 saniyede 1 devirlik bir hızla dönüş, Dünya'nınkine yakın bir yerçekimi yaratacaktır.
1977'de NASA Ames Araştırma Merkezi araştırmacısı Richard Johnson ve Colgate Üniversitesi'nden Profesör Charles Holbrow, torus şeklindeki yerleşimlerle ilgili umut verici araştırmalara bakan Space Settlements adlı makaleyi yayınladılar.
1994 yılında, Dr. Rodney Galloway'in başkanlığında, Phillips Laboratuvarı ve Sandia Laboratuvarları'ndaki bilim adamlarının ve laboratuvar bilimcilerinin yanı sıra Amerika Birleşik Devletleri Hava Kuvvetleri'nin diğer araştırma merkezleri ve Arizona Üniversitesi Uzay Araştırma Merkezi'nin katılımıyla, torus şeklindeki uzay yerleşimlerinin tasarımı için ciltli bir kılavuz derlendi.
Modern araştırma.
Uzay yerleşimleri alanındaki modern projelerden biri, Wernher von Braun'un fikirlerinin doğrudan soyundan gelen Stanford Torus'tur.
Stanford Torus, 1975 yazında Stanford Üniversitesi öğrencileri tarafından gelecekteki uzay kolonilerinin tasarımını kavramsallaştırmak için NASA'ya önerildi. Gerard O'Neill daha sonra torusa alternatif olarak "Island One" veya "Bernal Sphere" i tanıttı. Halka şeklinde dönen bir uzay istasyonu konseptini temsil eden yalnızca daha ayrıntılı bir versiyon olan "Stanford Torus", Wernher von Braun'un yanı sıra Slovenya doğumlu Avusturyalı mühendis Hermann Potocnik tarafından sunuldu.
Çapı yaklaşık 1,8 kilometre olan (1975 çalışmasında açıklandığı gibi 10 bin kişinin yerleşimi için) bir torustur ve kendi ekseni etrafında döner (dakikada devir), halka üzerinde 0,9 - 1 g'lık yapay bir yerçekimi oluşturur. merkezkaç kuvveti nedeniyle.
Güneş ışığı bir ayna sistemi aracılığıyla girer. Halka, insanların ve malların aksa ve arkaya hareketi için koridorlar olan "jant telleri" aracılığıyla göbeğe bağlanır. İstasyonun dönme ekseni olan göbek, uzay aracını almak için yerleştirme istasyonu için en uygunudur, çünkü burada yapay yerçekimi ihmal edilebilir: istasyonun eksenine sabitlenmiş sabit bir modül vardır.
Torusun iç kısmı yaşanabilir, yapay bir ekosistem, doğal bir ortam yaratacak kadar geniştir ve içi uzun, dar bir buzul vadisi gibidir ve uçları sonunda bir daire oluşturacak şekilde yukarı doğru kıvrılır. Nüfus burada yoğun nüfuslu bir banliyöye benzer koşullarda yaşıyor ve halkanın içinde tarıma yönelik şubeler ve bir yerleşim bölgesi var. (Ek 1)
Kültürde uzay yerleşimleri ve yapay yerçekimi. Elysium
Bilim kurgu aksiyon filmi Elysium'da veya Halo video oyununda tasvir edilenler gibi halka dünyalar, belki de gelecekteki uzay istasyonları için en ilginç fikirlerden bazılarıdır. Elysium'da istasyon Dünya'ya yakın ve boyutunu göz ardı ederseniz belli bir gerçekçiliğe sahip. Ancak buradaki en büyük sorun, yalnızca görünüşte saf fantezi olan “açıklığı”.
“Elysium İstasyonu ile ilgili belki de en tartışmalı konu uzay ortamına açık olmasıdır.”
“Film, uzay gemisinin uzaydan geldikten sonra nasıl çimenliğe indiğini gösteriyor. Bağlantı kapısı veya buna benzer bir şey yok. Ancak böyle bir istasyonun dış ortamdan tamamen izole edilmesi gerekir. Aksi takdirde buradaki atmosfer uzun sürmeyecek. Belki de istasyonun açık alanları, güneş ışığının içeri girmesine izin verecek ve orada dikilen bitki ve ağaçlardaki yaşamı destekleyecek bir tür görünmez alanla korunabilir. Ama şimdilik bu sadece bir hayal. Böyle bir teknoloji yok."
Halka şeklindeki bir istasyon fikri harika ama şu ana kadar gerçekleştirilemez.
Yıldız Savaşları
Hemen hemen her bilim kurgu filmi hayranı Ölüm Yıldızı'nın ne olduğunu bilir. Bu, Star Wars film destanından kalma, Ay'a çok benzeyen, büyük, gri ve yuvarlak bir uzay istasyonu. Bu, aslında kendisi de çelikten yapılmış ve fırtına birliklerinin yaşadığı yapay bir gezegen olan galaksiler arası bir gezegen yok edicisidir.
Gerçekten böyle yapay bir gezegen inşa edip onun üzerinde galaksinin enginliğini dolaşabilir miyiz? Teorik olarak - evet. Bu tek başına inanılmaz miktarda insan ve mali kaynak gerektirecektir.
Ölüm Yıldızı'nın inşası meselesi, toplumun değerlendirilmek üzere ilgili bir dilekçe göndermesinin ardından Amerikan Beyaz Saray tarafından bile gündeme getirildi. Yetkililerin resmi yanıtı, yalnızca inşaat çeliği için 852.000.000.000.000.000$'ın gerekli olacağı yönündeydi.
Ancak finans konusu bir öncelik olmasa bile, insanlık Ölüm Yıldızı'nı yeniden yaratacak teknolojiye sahip değil çünkü onu hareket ettirmek için çok büyük miktarda enerji gerekiyor.
(Ek 2)
Uzay yerleşimleri projesinin uygulanmasındaki sorunlar.
Uzay yerleşimleri geleceğin uzay endüstrisinde umut verici bir yön, ancak her zaman olduğu gibi bu görevi tamamlamak için aşılması gereken zorluklar var.
radyasyondan;
ısı sağlamak;
yabancı cisimlerden;
Başlangıç sermaye maliyetleri;
Dahili yaşam destek sistemleri;
Yapay yerçekiminin yaratılması;
Düşmanca dış koşullardan korunma:
Sorunu çözmenin birkaç yolu vardır.
Farklı motor türlerinin verimliliğinin karşılaştırılması söz konusu olduğunda mühendisler genellikle belirli bir itici güçten bahseder. Spesifik dürtü, tüketilen yakıtın birim kütlesi başına darbedeki değişiklik olarak tanımlanır. Böylece motor ne kadar verimli olursa roketi uzaya fırlatmak için o kadar az yakıt gerekir. İtki ise bir kuvvetin belirli bir süre içindeki eyleminin sonucudur. Kimyasal roketler, çok yüksek itme gücüne sahip olmalarına rağmen yalnızca birkaç dakika çalışırlar ve bu nedenle çok düşük özgül itici güce sahiptirler. Yıllarca çalışabilen iyon motorları, çok düşük itme kuvvetiyle yüksek özgül itkiye sahip olabiliyor.
Başlangıç sermaye maliyetleri: İnsanlar kişisel hırslarını bir kenara bırakıp daha büyük bir iyilik için çalışırlarsa bu sorun birlikte çözülebilir. Sonuçta insanlığın geleceği sadece bize bağlı.
Dahili yaşam destek sistemleri - şu anda ISS'de suyu yeniden kullanmak için sistemler var, ancak bu yeterli değil; yörünge istasyonunda yeterli alan olması koşuluyla, maksimum oksijen salan bitkilerin büyüyeceği bir sera için yer bulabilirsiniz. Ayrıca GDO'ların yetiştirilmesi için istasyonun tüm nüfusuna gıda sağlayabilecek hidrofonik laboratuvarlar da oluşturulacak.
Yapay yerçekimi yaratmak, istasyonu döndürmek için gereken büyük miktardaki yakıtı sağlamak kadar zor bir iş değil.
Standart bir yaklaşım kullanın ve probleme jet motorlarını uygulayın. Hesaplamalar, bilinen herhangi bir jet motorunun kullanılmasının, istasyonu en az bir yıl çalıştırmak için çok büyük miktarda yakıt gerektireceğini gösteriyor.
Spesifik dürtü I (LPRE) = 4,6
Özgül itici güç I (katı yakıtlı roket motoru) = 2,65
Özgül dürtü I (EP) = 10
Spesifik Dürtü I (Plazma Motoru) = 290
Bu 1 yıllık yakıt tüketimidir, dolayısıyla jet motorlarının kullanılması pek akıllıca değildir.
Benim fikrim şu.
Temel bir durumu ele alalım.
Hareketsiz bir atlıkarıncamız olsun. Daha sonra, etkileşimlerinin kuvveti maksimum olacak şekilde n sayıda tek kutuplu elektromıknatısı karuselin kenarı boyunca sabitlersek, aşağıdakileri elde ederiz: 1 numaralı elektromıknatısı açarsak, 2 numaralı elektromıknatısa etki edecek şekilde açarsak, ikinciden x kat daha büyük kuvvet ilk olarak etki eder, ardından Newton'un III yasasına göre, 1 No'lu elektromıknatısın 2 No'lu taraftan 2 No'lu üzerindeki etki kuvveti, atlıkarınca desteğinin reaksiyon kuvveti ile telafi edilecektir. , bu da atlıkarıncayı hareketsiz hale getirecek. Şimdi 1 numarayı kapatın, 2 numaranın gücünü 1 numaraya yükseltin ve önceki aşamada 2 numaraya eşit bir kuvvetle 3 numarayı açın ve bu işleme devam edersek, dönmeyi başaracağız atlıkarınca. Bu yöntemi uzay istasyonuna uygulayarak yapay yerçekimi sorununa çözüm elde edeceğiz.
(Ek 3).
Düşman çevre koşullarına karşı koruma
Radyasyondan korunma patenti № 2406661
patent sahibi Alexey Gennadievich Rebeko
Buluş, uzay uçuşları sırasında mürettebatı ve ekipmanı iyonlaştırıcı radyasyondan (yüklü yüksek enerjili parçacıklar) korumaya yönelik yöntemler ve araçlarla ilgilidir. Buluşa göre uzay aracının etrafında, birbiri içine yuvalanmış iki kapalı, temas etmeyen yüzey arasındaki boşlukta konumlanan koruyucu bir statik elektrik veya manyetik alan oluşturulmaktadır. Uzay aracının korunan alanı iç yüzeyle sınırlıdır ve dış yüzey, uzay aracını ve korunan alanı gezegenler arası plazmadan izole eder. Yüzeylerin şekli isteğe bağlı olabilir. Bir elektrik koruma alanı kullanıldığında, bu yüzeylerde aynı büyüklükte ve zıt işaretli yükler oluşturulur. Böyle bir kapasitörde elektrik alanı plaka yüzeyleri arasındaki boşlukta yoğunlaşmıştır. Manyetik alan olması durumunda yüzeylerden ters yönde akımlar geçirilir ve akım kuvvetlerinin oranı, dışarıdaki artık alanın değerini en aza indirecek şekilde seçilir. Bu durumda yüzeylerin istenen şekli, sürekli koruma sağlamak için toroidaldir. Lorentz kuvvetinin etkisi altında, yüklü parçacıklar saptırıcı kavisli yörüngeler veya yüzeyler arasındaki kapalı yörüngeler boyunca hareket edeceklerdir. Yüzeyler arasında elektrik ve manyetik alanların aynı anda uygulanması mümkündür. Bu durumda yüklü parçacıkları absorbe etmek için yüzeyler arasındaki boşluğa uygun bir malzeme yerleştirilebilir: örneğin sıvı hidrojen, su veya polietilen. Buluşun teknik sonucu, kozmik radyasyona karşı güvenilir, sürekli (geometrik olarak sürekli) koruma oluşturmayı, koruyucu ekipmanın tasarımını basitleştirmeyi ve koruma alanını korumak için enerji maliyetlerini azaltmayı amaçlamaktadır.
Isı patenti sağlamak №2148540
Patent sahibiS.P. Korolev'in adını taşıyan Açık Anonim Şirket "Roket ve Uzay Şirketi "Energia"
Bir uzay aracı ve yörünge istasyonunun, en az bir ara sıvı-sıvı ısı eşanjörü aracılığıyla bağlanan kapalı soğutma ve ısıtma devreleri, kontrol ve ölçüm sistemleri, valf dağıtım ve drenaj doldurma valfleri içeren ve ısıtma devresi bir sirkülasyon uyarıcısı içeren termal kontrol sistemi. , gaz-sıvı ve bobinli ısı eşanjörleri ve termal plakalar ve soğutma devresinde en az bir sirkülasyon uyarıcısı, bir çıkışı birinci çek valf aracılığıyla soğutucu akış karıştırıcısının girişine bağlanan bir sıvı akış regülatörü ve diğeri ikinci çek valf aracılığıyla - çıkışı akış karıştırıcısının ikinci girişine bağlanan giriş radyasyon ısı eşanjörüne, akış karıştırıcısının çıkışı bir bağlantı boru hattı ile ısı alıcı boşluğuna bağlanır. çıkışı sirkülasyon stimülatörüne bağlı olan ara sıvı-sıvı ısı eşanjörü, bağlantı boru hattına sıcaklık sensörleri monte edilir, bir kontrol sistemi aracılığıyla akış düzenleyici sıvıya elektriksel olarak bağlanır, özelliği iki elektrikli pompa ünitesinin ek olarak sisteme dahil edilmesidir. soğutma devresi ve birinci elektrikli pompa ünitesinin girişi, bir filtre vasıtasıyla ara sıvı-sıvı ısı eşanjörünün ısı alma boşluğundan soğutucu çıkışına bağlanır ve çıkışı ikinci çek valfe ve paralel olarak bağlanır, çıkışı birinci çek valfe bağlanan ikinci bir elektrikli pompa ünitesinin girişine bir filtre aracılığıyla, her elektrikli pompa ünitesi bir diferansiyel basınç sensörüyle donatılmıştır ve çıkışını bağlayan boru hattına ek bir sıcaklık sensörü monte edilmiştir. sıvı-sıvı ısı eşanjörünün ısı alma boşluğuna sahip akış karıştırıcısı, kontrol sistemi aracılığıyla birinci elektrikli pompa ünitesine elektriksel olarak bağlanır.
Yabancı cisimlere karşı koruma
Yabancı cisimlerden korunmanın birçok yolu vardır.
Değişken spesifik darbeye sahip elektromanyetik hızlandırıcı gibi standart dışı motorlar kullanın;
Bir asteroidi yansıtıcı plastik bir güneş yelkenine sarın alüminyum kaplı PET film kullanılarak;
Bir nesneyi titanyum dioksit (beyaz) veya karbon siyahı (siyah) ile "boyayın" veya serpin. Yarkovsky etkisine neden olur ve yörüngesini değiştirin;
Gezegen bilimci Eugene Shoemaker'ın 1996'da önerdiği bir nesnenin yoluna bir buhar bulutu salıvermek yavaşça yavaşlatmak için. Nick Zabo 1990'da benzer bir konsept çizmişti. "Kuyruklu yıldızın aerodinamik frenlenmesi": Bir kuyruklu yıldız veya buz yapısı bir asteroidi hedef alır, ardından nükleer patlamalar buzu buharlaştırır ve asteroitin yolunda geçici bir atmosfer oluşturur;
Ağırlık merkezini değiştirerek yörüngesini değiştirmek için asteroite ağır balast ekleyin;
Lazer ablasyon kullanın;
Şok dalgası yayıcı kullanın;
Başka bir "temassız" yöntem yakın zamanda Madrid Teknik Üniversitesi'nden bilim adamları C. Bombardelli ve G. Pelez tarafından önerildi. Sunuyor iyon topu kullan düşük sapma ile yakındaki bir gemiden asteroit hedefleniyor. Asteroitin yüzeyine ulaşan iyonlar aracılığıyla iletilen kinetik enerji, tıpkı yerçekimi çekişinde olduğu gibi, asteroidi saptırabilecek zayıf ama sabit bir kuvvet oluşturacak ve daha hafif bir gemi kullanılacaktır.
Nükleer cihazın patlaması Bir asteroitin yüzeyinin üstünde, üstünde veya altında yer almak, tehdidi savuşturmak için potansiyel bir seçenektir. Optimum patlama yüksekliği nesnenin bileşimine ve boyutuna bağlıdır. Bir enkaz yığınından kaynaklanan bir tehdit durumunda, bunların dağılmasını önlemek için, bir radyasyon patlamasının, yani yüzeyin üzerinde bir patlamanın gerçekleştirilmesi önerilmektedir. Bir patlama sırasında nötronlar ve yumuşak x-ışınları (maddeye nüfuz etmeyen) formunda açığa çıkan enerji, nesnenin yüzeyine ulaştığında ısıya dönüşür. Isı, nesnenin maddesini bir patlamaya dönüştürür ve Newton'un üçüncü yasasına göre yörüngeden çıkacak, patlama bir yöne, nesne ise ters yöne gidecektir.
Elektromanyetik mancınık bir asteroit üzerinde bulunan ve kendisini oluşturan maddeyi uzaya salan otomatik bir sistemdir. Böylece yavaşça kayar ve kütlesini kaybeder. Elektromanyetik bir mancınık, düşük özgül itki sistemi olarak çalışmalıdır: çok fazla yakıt ama az enerji tüketir.
Buradaki fikir şu; eğer yakıt olarak asteroit malzemesini kullanırsanız, yakıt miktarı enerji miktarı kadar önemli değildir ve bu da büyük olasılıkla sınırlı olacaktır.
Bir diğer olası yöntem ise, doğal uydunun yörünge hızından ve sınırsız "kaya mermisi" arzından yararlanmak için Ay'a, Dünya'ya yakın bir nesneyi hedef alan elektromanyetik bir mancınık yerleştirmektir.
Çözüm.
Sunulan bilgileri analiz ettikten sonra, yapay yerçekiminin, bu projeyle ilgili tüm zorlukların üstesinden geldiğimizde, uzay endüstrisinde geniş bir uygulamaya sahip olacak çok gerçek bir olgu olduğu ortaya çıkıyor.
Uzay yerleşimlerini von Braun'un önerdiği biçimde görüyorum: uzayın optimum kullanımına sahip ve uzun vadeli yaşam aktivitesini sağlamak için ileri teknolojilerin kullanıldığı torus şeklindeki dünyalar, yani:
İstasyonun dönüşü Yapay yerçekimi oluşturma bölümünde anlattığım prensibe göre gerçekleşecektir. Ancak dönmenin yanı sıra uzayda da hareket olacağından istasyona düzeltme motorlarının takılması tavsiye edilir.
Topraksız
Bitkilerin çok fazla sulanmasına gerek yoktur. Bahçede yerde yetiştirirken olduğundan çok daha az su kullanılır. Buna rağmen doğru mineral ve bileşen seçimi ile bitkiler kurumaz veya çürümez. Bu yeterli oksijen alınmasıyla olur.
En büyük avantajı, bu yöntemin bitkileri birçok hastalık ve zararlılardan korumanıza olanak sağlamasıdır. Bitkilerin kendisi topraktaki zararlı maddeleri emmez.
Sonuç olarak istasyon sakinlerinin ihtiyaçlarını tamamen karşılayacak maksimum üretkenlik sağlanacak.
Havadaki nemin yoğunlaşması.
Kullanılmış suyun arıtılması.
İdrar ve katı atıkların işlenmesi.
İstasyonun ihtiyaçlarını karşılamak için ileri teknolojilerin kullanılması:
Su rejenerasyonu
Patent no'ya göre korunacak olan enerji tedariğinden bir grup nükleer reaktör sorumlu olacak. 2406661 radyoaktif parçacıkları istasyonun dışına çıkaracak şekilde uyarlanmıştır.
Uzay yerleşimleri yaratma görevi zor ama yapılabilir. Yakın gelecekte bilim ve teknolojinin hızla gelişmesi nedeniyle yapay yerçekimine dayalı uzay yerleşimlerinin yaratılması ve geliştirilmesi için gerekli tüm ön koşulların yerine getirileceğini umuyorum. Bu gerekli davaya olan katkım takdir edilecektir. İnsanlığın geleceği, uzay araştırmalarında ve insani gelişme sarmalının yeni, daha ümit verici, çevre dostu bir döngüsüne geçişte yatmaktadır.
Uygulamalar
Ek 1. Stanford simidi
Ek 2. Ölüm Yıldızı, Elysium.
Ek 3. Dönme hareketinin şeması.
Birinci yaklaşımda bileşke kuvvetler (yalnızca mıknatısların etkileşimi). Sonuç olarak istasyon bir dönme hareketi gerçekleştirir. İhtiyacımız olan şey bu.
Referanslar
ALYAKRİNSKİ. İnsan uzayda yaşıyor. Ağırlıksızlık: artı mı eksi mi?
Barer, M. Roket motorları.
Dobrovolsky, M. Sıvı roket motorları. Tasarımın temelleri.
Dorofeev, A. Termal roket motorları teorisinin temelleri.
Matveev. Mekanik ve görelilik teorisi: Üniversite öğrencileri için ders kitabı.
Myakishev. Moleküler fizik ve termodinamik.
Myakishev. Fizik. Mekanik.
Myakishev. Fizik. Elektrodinamik.
Russel, D. Topraksız.
Sanko. Astronomik Sözlük.
Sivuhin. Genel fizik dersi.
Feynman. Feynman yerçekimi üzerine ders veriyor.
Tsiolkovsky. Roket teknolojisine ilişkin bildiriler.
Shileiko. Bir enerji okyanusunda.
Golubev I.R. ve Novikov Yu.V. Çevre ve korunması
Zakhlebny A.N. Doğayı korumayla ilgili kitap okumak
Zverev I. Okul çocuklarının doğasını koruma ve çevre eğitimi.
Ivanov A.F. Çevresel içerikli fiziksel deney.
Kiselev S.V. Sera etkisinin gösterilmesi.
İnternet kaynakları:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Home_page
http://www.roscosmos.ru
http://allpatents.ru
Bir insanı dünya yüzeyindeki yerçekimsel bağlardan uzağa, uzaya yerleştirin; o, ağırlıksızlığı deneyimleyecektir. Evrenin tüm kütleleri hâlâ ona bir çekim kuvveti uygulayacak olsa da, aynı zamanda kişinin içinde bulunduğu herhangi bir uzay aracını da çekecek ve böylece kişi havada süzülecektir. Yine de bize televizyonda belli bir uzay gemisinin mürettebatının her koşulda ayakları yerde oldukça başarılı bir şekilde yürüdüğünü gösterdiler. Bu amaçla fantastik bir gemideki kurulumlarla oluşturulan yapay yerçekimi kullanılır. Bu gerçek bilime ne kadar yakın?
Kaptan Gabriel Lorca, Klingonlarla sahte bir savaş sırasında Discovery'nin köprüsünde. Tüm mürettebat yapay yerçekimi tarafından çekiliyor ve bu zaten kanon
Yerçekimiyle ilgili olarak Einstein'ın büyük keşfi eşdeğerlik ilkesiydi: düzgün ivmeyle referans çerçevesi yerçekimi alanından ayırt edilemez. Eğer bir roketin üzerindeyseniz ve evreni pencereden göremiyorsanız, ne olduğu hakkında hiçbir fikriniz olmazdı: Yer çekimi tarafından mı aşağı çekiliyorsunuz, yoksa roket belirli bir yönde mi hızlanıyor? Genel görelilik teorisine yol açan fikir buydu. 100 yıl sonra yerçekimi ve ivmenin bildiğimiz en doğru tanımı budur.
Bir rokette (solda) ve Dünya'da (sağda) yere düşen topun aynı davranışı, Einstein'ın eşdeğerlik ilkesini göstermektedir.
Ethan Siegel'in yazdığı gibi istersek kullanabileceğimiz başka bir numara daha var: Uzay gemisini döndürebiliriz. Doğrusal ivme (bir roketin itişi gibi) yerine merkezcil ivme çalıştırılarak gemideki kişinin uzay aracının dış gövdesinin kendisini merkeze doğru ittiğini hissetmesi sağlanabilir. Bu teknik 2001: A Space Odyssey'de kullanıldı ve eğer uzay geminiz yeterince büyük olsaydı, yapay yerçekimi gerçek yerçekiminden ayırt edilemezdi.
Tek bir şey var. Bu üç tür ivme (yerçekimi, doğrusal ve dönme), yerçekiminin etkilerini simüle etmek için kullanabileceğimiz tek ivmedir. Ve bu bir uzay aracı için büyük bir sorundur.
Apollo programının tamamlanan aşamalarından itibaren yörüngede bir araya getirilmesi beklenen istasyonun 1969 konsepti. İstasyonun yapay yerçekimi yaratmak için merkezi ekseni etrafında dönmesi gerekiyordu
Neden? Çünkü başka bir yıldız sistemine gitmek istiyorsanız, oraya varmak için geminizi hızlandırmanız ve vardığınızda da yavaşlatmanız gerekir. Eğer kendinizi bu hızlanmalardan koruyamazsanız felaket sizi bekliyor. Örneğin, Star Trek'te tam momentuma, yani ışık hızının yüzde birkaçına kadar hızlanmak için 4000 g'lik bir ivmenin yaşanması gerekir. Bu, vücuttaki kan akışını engellemeye başlayan ivmenin 100 katıdır.
1992 yılında Columbia uzay mekiğinin fırlatılışı, ivmenin uzun bir sürede gerçekleştiğini gösterdi. Uzay aracının ivmesi kat kat artacak ve insan vücudu bununla baş edemeyecek
Uzun bir yolculuk sırasında ağırlıksız olmak istemiyorsanız - kas ve kemik kaybı gibi korkunç biyolojik yıpranma ve yıpranmalara maruz kalmamak için - vücutta sürekli bir kuvvet olmalıdır. Diğer herhangi bir kuvvet için bunu yapmak oldukça kolaydır. Örneğin elektromanyetizmada, bir mürettebat iletken bir kabine yerleştirildiğinde, birçok dış elektrik alanı ortadan kaybolacaktır. İçerisine iki paralel plaka yerleştirerek yükleri belirli bir yöne iten sabit bir elektrik alanı oluşturmak mümkün olabilir.
Keşke yer çekimi de aynı şekilde çalışsaydı.
Yerçekimi iletkeni diye bir şey yoktur ve kendinizi yer çekimi kuvvetinden korumak da mümkün değildir. Uzayın bir bölgesinde, örneğin iki levha arasında, düzgün bir çekim alanı oluşturmak imkansızdır. Neden? Çünkü pozitif ve negatif yüklerin oluşturduğu elektriksel kuvvetten farklı olarak yerçekimi yükünün tek bir türü vardır, o da kütle enerjisidir. Yerçekimi kuvveti her zaman çeker ve ondan kaçış yoktur. Yalnızca üç tür ivme kullanabilirsiniz: yerçekimi, doğrusal ve dönme.
Evrendeki kuarkların ve leptonların büyük çoğunluğu maddeden oluşur, ancak her birinin aynı zamanda çekimsel kütleleri belirlenmemiş antimaddeden yapılmış antipartikülleri de vardır.
Sizi geminizin hızlanmasının etkilerinden koruyacak ve hızlanma olmadan sürekli "aşağı doğru" itme kuvveti sağlayacak yapay yerçekiminin yaratılmasının tek yolu, negatif yerçekimi kütle parçacıklarının kilidini açmanız olacaktır. Şu ana kadar bulduğumuz tüm parçacıklar ve antiparçacıklar pozitif kütleye sahip, ancak bu kütleler eylemsizdir, yani yalnızca parçacık yaratıldığında veya hızlandırıldığında değerlendirilebilirler. Eylemsizlik kütlesi ve yerçekimi kütlesi bildiğimiz tüm parçacıklar için aynıdır, ancak fikrimizi antimadde veya antipartiküller üzerine hiçbir zaman test etmedik.
Şu anda bu alanda deneyler yapılıyor. CERN'deki ALPHA deneyi, nötr antimaddenin kararlı bir formu olan antihidrojeni yarattı ve onu diğer tüm parçacıklardan izole etmeye çalışıyor. Eğer deney yeterince hassassa, bir antiparçacığın çekim alanına nasıl girdiğini ölçebileceğiz. Sıradan madde gibi düşerse, pozitif bir yerçekimi kütlesine sahip olur ve bir yerçekimi iletkeni oluşturmak için kullanılabilir. Eğer yerçekimi alanında yukarı doğru düşerse her şey değişir. Tek bir sonuçla yapay yerçekimi aniden mümkün hale gelebilir.
Yapay yerçekimi elde etme olasılığı bizim için inanılmaz derecede çekici, ancak negatif yerçekimi kütlesinin varlığına dayanıyor. bu kadar büyük bir kitle olabilir ama bunu henüz kanıtlayamadık
Eğer antimadde negatif kütleçekimsel kütleye sahipse, o zaman normal maddeden oluşan bir alan ve antimaddeden oluşan bir tavan oluşturarak, sizi her zaman aşağıya çekecek yapay bir yerçekimi alanı yaratabiliriz. Uzay aracımızın gövdesi şeklinde yerçekimsel olarak iletken bir kabuk oluşturarak mürettebatı, aksi takdirde ölümcül olabilecek ultra hızlı ivmelenme kuvvetlerinden koruyabiliriz. Ve hepsinden önemlisi, uzaydaki insanlar artık astronotların başına bela olan olumsuz fizyolojik etkileri artık yaşamayacaklar. Ancak negatif kütleçekimsel kütleye sahip bir parçacık bulana kadar yapay yerçekimi yalnızca ivme yoluyla elde edilecektir.