Plasați o persoană în spațiu, departe de legăturile gravitaționale ale suprafeței pământului, iar el va simți lipsa de greutate. Deși toate masele Universului vor acționa în continuare gravitațional asupra lui, ele vor atrage și orice navă spațială în care persoana se află, așa că va pluti. Și totuși, la TV, ni s-a arătat că echipajul unei anumite nave spațiale merge destul de cu succes pe podea cu picioarele în orice condiții. Pentru a face acest lucru, se folosește gravitația artificială, creată de instalațiile de la bordul unei nave fantastice. Cât de aproape este acest lucru de știința reală?
Căpitanul Gabriel Lorca pe podul Discovery în timpul unei bătălii simulate cu Klingonii. Întregul echipaj este atras de gravitația artificială și acesta este, așa cum era, un canon
În ceea ce privește gravitația, marea descoperire a lui Einstein a fost principiul echivalenței: cu o accelerare uniformă, cadrul de referință nu se distinge de câmpul gravitațional. Dacă te-ai afla pe o rachetă și nu ai putea vedea universul printr-o fereastră, nu ai habar ce se întâmplă: ești tras în jos de forța gravitației sau este accelerarea rachetei într-o anumită direcție? Aceasta a fost ideea care a dus la relativitate generală. 100 de ani mai târziu, aceasta este cea mai precisă descriere a gravitației și accelerației pe care o cunoaștem.
Comportamentul identic al unei mingi care lovește podeaua într-o rachetă în zbor (stânga) și pe Pământ (dreapta) demonstrează principiul echivalenței lui Einstein
Există un alt truc, spune Ethan Siegel, pe care îl putem folosi dacă vrem: putem face ca nava spațială să se rotească. În loc de accelerare liniară (cum ar fi tracțiunea unei rachete), accelerația centripetă poate fi făcută să funcționeze, astfel încât persoana de la bord să poată simți coada exterioară a navei spațiale împingând-o spre centru. Acesta a fost trucul folosit în Odiseea spațială din 2001, iar dacă nava dvs. spațială ar fi suficient de mare, gravitația artificială nu va fi distinctă de gravitația reală.
Doar unul, dar. Aceste trei tipuri de accelerație - gravitațională, liniară și rotativă - sunt singurele pe care le putem folosi pentru a simula efectele gravitației. Și aceasta este o problemă uriașă pentru nava spațială.
Conceptul stației din 1969, care urma să fie asamblat pe orbită din fazele petrecute ale programului Apollo. Stația a trebuit să se rotească pe axa sa centrală pentru a crea gravitație artificială
De ce? Pentru că, dacă doriți să călătoriți într-un alt sistem de stele, va trebui să vă grăbiți nava pentru a ajunge acolo, apoi să o încetiniți la sosire. Dacă nu te poți izola de aceste accelerații, te așteaptă dezastru. De exemplu, pentru a accelera până la impulsul maxim în Star Trek, până la câteva procente din viteza luminii, trebuie să experimentați o accelerație de 4000 g. Aceasta este de 100 de ori mai mare decât accelerația care începe să obstrucționeze fluxul de sânge în organism.
Video promotional:
Lansarea Space Shuttle Columbia în 1992 a arătat o accelerare pe o perioadă lungă. Accelerația navei spațiale va fi de multe ori mai mare, iar corpul uman nu va putea face față.
Dacă nu doriți să fiți fără greutate într-o călătorie lungă - pentru a nu vă expune la o uzură biologică oribilă, cum ar fi pierderea musculaturii și a masei osoase - forța trebuie exercitată constant asupra corpului. Pentru orice altă forță, acest lucru este destul de ușor de făcut. În electromagnetism, de exemplu, s-ar putea plasa echipajul într-o cabină de conducere și multe câmpuri electrice externe ar dispărea pur și simplu. Ar fi posibil să aranjați două plăci paralele în interior și să obțineți un câmp electric constant, împingând sarcinile într-o anumită direcție.
Dacă gravitația ar funcționa la fel.
Un astfel de concept ca conductor gravitațional pur și simplu nu există, precum și capacitatea de a se proteja de forța gravitațională. Este imposibil să se creeze un câmp gravitațional uniform într-o regiune a spațiului, de exemplu, între două plăci. De ce? Deoarece, spre deosebire de forța electrică generată de sarcinile pozitive și negative, există un singur tip de sarcină gravitațională și aceasta este energia de masă. Forța gravitațională atrage întotdeauna și nu există unde să se ascundă de ea. Puteți utiliza doar trei tipuri de accelerație - gravitațională, liniară și rotativă.
Majoritatea covârșitoare a quark-urilor și a leptonilor din Univers este formată din materie, dar fiecare dintre ele are și antiparticule din antimaterie, a căror masă gravitațională nu este determinată
Singurul mod în care poate fi creată gravitația artificială care te-ar proteja de efectele accelerării navei tale și îți va oferi o tracțiune descendentă constantă fără accelerație, va fi disponibil dacă descoperiți particule de masă gravitațională negativă. Toate particulele și antiparticulele pe care le-am găsit până acum au o masă pozitivă, dar aceste mase sunt inerțiale, adică nu pot fi judecate decât atunci când o particulă este creată sau accelerată. Masa inerțială și masa gravitațională sunt aceleași pentru toate particulele pe care le cunoaștem, dar niciodată nu ne-am testat ideea pe antimaterie sau antiparticule.
În prezent se desfășoară experimente în această parte. Experimentul ALPHA de la CERN a creat antihidrogen: o formă stabilă de antimaterie neutră și lucrează pentru a-l izola de toate celelalte particule. Dacă experimentul este suficient de sensibil, putem măsura modul în care un antiparticul lovește un câmp gravitațional. Dacă acesta se încadrează, ca materia obișnuită, atunci are o masă gravitațională pozitivă și poate fi folosit pentru a construi un conductor gravitațional. Dacă se încadrează în câmpul gravitațional, schimbă totul. Un rezultat și gravitația artificială poate deveni brusc posibilă.
Posibilitatea obținerii unei gravitații artificiale ne avertizează incredibil, dar se bazează pe existența masei gravitaționale negative. Antimateria poate fi atât de masivă, dar încă nu am dovedit-o
Dacă antimateria are masă gravitațională negativă, atunci prin crearea unui câmp de materie obișnuită și a unui plafon de antimaterie, am putea crea un câmp gravitațional artificial care te-ar trage mereu în jos. Prin crearea unei cochilii gravitaționale conductoare sub forma scaunului navei noastre spațiale, am proteja echipajul de forțele de accelerare ultra-rapide care altfel ar deveni letale. Și cel mai bine, oamenii din spațiu nu ar mai experimenta efectele fiziologice negative pe care le ciumează astronauții astăzi. Dar până când vom găsi o particulă cu masă gravitațională negativă, gravitația artificială va fi obținută numai prin accelerație.
Ilya Khel
