با گرانش سخت است، اما بدون آن حتی بدتر است

که بیش از یک بار در فیلم ها دیده شده است، "روشن کردن" گرانش در سفینه فضایی که در فضای بیرونی سفر می کند بسیار جالب به نظر می رسد. با این تفاوت که سازندگان آنها تقریباً هرگز توضیح نمی دهند که چگونه این کار انجام شده است. گاهی اوقات، مانند سال 2001: ادیسه فضایی (1) یا مسافران جدیدتر، نشان داده می شود که کشتی باید برای شبیه سازی گرانش بچرخد.

می توان تا حدودی تحریک آمیز پرسید - اصلاً چرا گرانش روی یک فضاپیما لازم است؟ از این گذشته، بدون گرانش عمومی آسان تر است، مردم کمتر خسته می شوند، وسایل حمل شده وزنی ندارند و بسیاری از کارها به تلاش فیزیکی بسیار کمتری نیاز دارند.

با این حال، معلوم می شود که این تلاش، همراه با غلبه مداوم بر جاذبه، برای ما و بدن ما بسیار ضروری است. بدون جاذبهمدتهاست ثابت شده است که فضانوردان از دست دادن استخوان و عضله را تجربه می کنند. فضانوردان در تمرین ISS، با ضعف عضلانی و از دست دادن استخوان دست و پنجه نرم می کنند، اما همچنان توده استخوانی را در فضا از دست می دهند. آنها برای حفظ توده عضلانی و سلامت قلب و عروق نیاز به دو تا سه ساعت ورزش در روز دارند. علاوه بر این، نه تنها این عناصر، که مستقیماً با بار روی بدن مرتبط هستند، تحت تأثیر نبود گرانش قرار می گیرند. مشکلاتی در حفظ تعادل وجود دارد، بدن کم آب می شود. و این تازه شروع مشکلات است.

معلوم می شود که او نیز ضعیف تر می شود. برخی از سلول های ایمنی نمی توانند کار خود را انجام دهند و گلبول های قرمز خون می میرند. باعث ایجاد سنگ کلیه و ضعیف شدن قلب می شود. گروهی از دانشمندان روسیه و کانادا پیامدهای سال‌های اخیر را تحلیل کردند ریز جاذبه در مورد ترکیب پروتئین ها در نمونه های خون هجده فضانورد روسی که به مدت نیم سال در ایستگاه فضایی بین المللی زندگی می کردند. نتایج نشان داد که در شرایط بی وزنی، سیستم ایمنی مانند زمانی که بدن آلوده می شود، رفتار می کند، زیرا بدن انسان نمی داند چه باید بکند و سعی می کند تمام سیستم های دفاعی ممکن را فعال کند.

شانس در نیروی گریز از مرکز

بنابراین ما از قبل به خوبی می دانیم که بدون جاذبه خوب نیست، حتی برای سلامتی خطرناک است. و حالا چی؟ نه تنها فیلمسازان، بلکه محققان نیز فرصتی را در آن می بینند نیروی گریز از مرکز. مهربان بودن نیروهای اینرسی، عمل گرانش را تقلید می کند و به طور مؤثر در جهت مخالف مرکز چارچوب اینرسی مرجع عمل می کند.

کاربرد سال ها مورد تحقیق قرار گرفته است. به عنوان مثال، در موسسه فناوری ماساچوست، فضانورد سابق لارنس یانگ یک سانتریفیوژ را آزمایش کرد که تا حدودی یادآور تصویری از فیلم 2001: A Space Odyssey است. افراد به پهلو روی سکو دراز می کشند و ساختار اینرسی را که می چرخد ​​فشار می دهند.

از آنجایی که می دانیم نیروی گریز از مرکز می تواند حداقل تا حدی جایگزین گرانش شود، چرا کشتی ها را با این چرخش نمی سازیم؟ خوب، معلوم می شود که همه چیز به این سادگی نیست، زیرا اولاً، چنین کشتی هایی باید بسیار بزرگتر از کشتی هایی باشند که ما می سازیم، و هر کیلوگرم جرم اضافی که به فضا منتقل می شود هزینه زیادی دارد.

به عنوان مثال، ایستگاه فضایی بین المللی را به عنوان معیاری برای مقایسه و ارزیابی در نظر بگیرید. اندازه آن تقریباً به اندازه یک زمین فوتبال است، اما محل زندگی تنها کسری از اندازه آن است.

گرانش را شبیه سازی کنید در این مورد، نیروی گریز از مرکز را می توان از دو طریق نزدیک کرد. یا هر عنصر به طور جداگانه می چرخد، که می تواند سیستم های کوچکی ایجاد کند، اما سپس، همانطور که کارشناسان خاطرنشان می کنند، این می تواند به دلیل تأثیرات نه همیشه خوشایند برای فضانوردان باشد، که مثلاً می توانند در پاهای خود جاذبه متفاوتی نسبت به قسمت بالای بدن خود احساس کنید. در یک نسخه بزرگتر، کل ISS می چرخد، که، البته، باید به شکل دیگری پیکربندی شود، و نه مانند یک حلقه (2). در حال حاضر، ساخت چنین سازه ای هزینه های هنگفتی را به همراه خواهد داشت و غیر واقعی به نظر می رسد.

2. دید یک حلقه مداری که گرانش مصنوعی را فراهم می کند

با این حال، ایده های دیگری نیز وجود دارد. برای مثال، گروهی از دانشمندان دانشگاه کلرادو در بولدر در حال کار بر روی راه حلی با جاه طلبی اندکی هستند. به جای اندازه گیری "بازآفرینی گرانش"، دانشمندان بر رسیدگی به مشکلات بهداشتی مرتبط با کمبود گرانش در فضا تمرکز می کنند.

همانطور که توسط محققان بولدر تصور شد، فضانوردان می‌توانند برای چندین ساعت در روز به اتاق‌های ویژه خزیده شوند تا دوز روزانه گرانش را دریافت کنند، که باید مشکلات سلامتی را حل کند. آزمودنی ها روی یک سکوی فلزی شبیه به چرخ دستی بیمارستان قرار می گیرند (3). به این سانتریفیوژ می گویند که با سرعتی نابرابر می چرخد. سرعت زاویه ای ایجاد شده توسط سانتریفیوژ، پاهای فرد را به سمت پایه سکو فشار می دهد، گویی که زیر وزن خود ایستاده اند.

3. دستگاه تست شده در دانشگاه بولدر.

متأسفانه این نوع ورزش به طور اجتناب ناپذیری با حالت تهوع همراه است. محققان تصمیم گرفتند تا دریابند که آیا تهوع واقعاً یک برچسب قیمت ذاتی مرتبط با آن است یا خیر. جاذبه مصنوعی. آیا فضانوردان می توانند بدن خود را برای آماده شدن برای نیروهای G اضافی آموزش دهند؟ در پایان جلسه دهم داوطلبان، تمامی آزمودنی ها با سرعت متوسط ​​حدود هفده دور در دقیقه بدون هیچ عواقب ناخوشایند، حالت تهوع و ... می چرخیدند که این یک دستاورد قابل توجه است.

ایده های جایگزینی برای جاذبه در کشتی وجود دارد. به عنوان مثال، طراحی سیستم نوع کانادایی (LBNP) از جمله این موارد است که خود بالاست را در اطراف کمر فرد ایجاد می کند و احساس سنگینی را در قسمت پایین بدن ایجاد می کند. اما آیا برای انسان کافی است از عواقب ناخوشایند پرواز فضایی که برای سلامتی ناخوشایند است اجتناب کند؟ متاسفانه این درست نیست.