あなたが車（または他の機械）の中にいて、力があなたの体を壁や座席に押し付けるほど速く回転していると想像してみてください。スピンがどんどん速くなると、壁に押し付けられる圧力が増加します（逆に、スピンが遅くなると圧力が減少します）。重さは、体を地球に固定する重力のように感じます。
ほとんどの人と同じように、このタイプの回転力で最も劇的な体験は、おそらく遊園地の乗り物、特に19世紀半ばから大きな喜び（そしてはい嘔吐）を生み出した古典的なローターライドからのものです。世紀。
しかし、宇宙飛行士や軍のパイロットを含む少数の人々は、加速とも呼ばれるこれらの高い「G力」を生成するために回転する機械である有人遠心分離機で同じ現象を経験します。彼らは、高速ターン中、宇宙への打ち上げ中、および宇宙船が地球の大気圏に再び入るときに急速に減速するときに、高性能航空機に乗ってこのG力を経験します。
人工重力とは何ですか？
非常に現実的な意味で、このタイプの回転は重力、正確には人工重力を生成します。それはあなたの体に重さを提供します—あなたの骨と筋肉が地球または他の惑星がその純粋な質量のために提供する重さと区別できない重さ。
その結果、何十年もの間、空想科学小説の作家は、宇宙ミッションの最も長い段階の間に宇宙飛行士のために人工重力を作り出す回転する宇宙船を想像してきました。これらの段階は、船が速度を上げるために加速したり、大気中で減速したりするために特別に重くはないが、船の惰性走行のために無重力であり、重力の影響を打ち消す場合です。
サイエンスフィクションにおけるこのような人工重力の2つの例は、2015年の映画「火星人」と1968年の叙事詩「2001年宇宙の旅」です。 「火星」は、惑星間宇宙飛行のエルメスを特徴としており、地球と火星の間を移動するときに回転する大きな車輪の形をしたセクションがあります。カメラがズームインすると、エルメス内の宇宙飛行士の「上」は常にホイールの中心に向かっており、「下」は「床」が縁になっていることがわかります。 「2001年宇宙の旅」の宇宙ステーションVは、月の重力と同じ人工重力を発生させる回転ステーションです。
単なる快適さは別として、長距離宇宙ミッションで人工重力が必要なのには十分な理由があります。一つには、無重力状態では、宇宙飛行士が火星などの目的地に到着したとき、または地球に戻ったときに有害となる可能性のある方法で私たちの体が変化します。骨はミネラル含有量を失います（それらは柔らかくなり、骨折しやすくなります）;筋萎縮（収縮して弱くなる）;体液は頭に向かって移動し、体から排泄され、心臓血管系と肺に変化を引き起こします。神経系は、強打の外にスローされます。そして近年、宇宙医学の研究者は、永久的な眼の損傷である可能性があるものを発見しました一部の宇宙飛行士で。その研究に加えて、人間が宇宙で正常な妊娠をするためには重力が必要かもしれないことを示唆しており、太陽系の周りに人間を運ぶ宇宙船は回転するか、船の一部を回転させる必要があることはほとんど簡単に思えます。
人工重力の研究
NASAや他の人たちはこの可能性を研究していますか？
答えはイエスです。1960年代以来、NASAの科学者たちは、回転による人工重力の可能性を検討してきました。しかし、努力、資金提供、そして全体的な熱意は、何十年にもわたって衰退してきました。NASAが人を月に送ることに取り組んでいた1960年代に研究が急増しました（当時のNASAの予算は連邦政府全体のほぼ5％で、現在の10倍でした）。
NASAは過去半世紀にわたって人工重力の研究を強調していませんが、宇宙機関の内外の科学者はさまざまな状況を研究しています。国際宇宙ステーションに搭載された小さな遠心分離機で回転しているマウスは問題なく生き残り、地球に縛られた人間は回転する部屋で適応する方法を学んでいます。ブランダイス大学のアシュトングレイビール空間オリエンテーション研究所に1つあり、ドイツのケルンにあるDLR航空宇宙医学研究所にはDLR短腕遠心分離機モジュール1があります。これは、特に微小重力で発生する健康リスクに関連するため、重力の変化の影響を研究している世界で唯一の種類です。
なぜ回転する宇宙船を持っていないのですか？
しかし、人工重力の必要性が非常に明確である場合、なぜ宇宙や地球での研究に悩むのでしょうか。エルメスのように、エンジニアが単に回転する船の設計に取り掛からないのはなぜですか？
答えは、人工重力はトレードオフを必要とするということです。なぜなら、そのすべての回転が問題を引き起こすからです。ローターライドと同様に、回転中に頭を動かすと吐き気がします。回転は、回転環境にいるときに移動する内耳やその他の体の部分の液体にも影響を与えます。
そして、その吐き気、見当識障害、および動きの問題は、回転が速いほど悪化します（1分あたりの回転数[RPM]）。しかし、生成できる人工重力の量は、RPMと回転しているもののサイズの両方に依存します。
与えられた量の重力（たとえば、地球上で感じる通常の半分）を体験するには、回転半径の長さ（床に立っている人から回転しているものの中心までの距離）によって、速度が決まります。回転する必要があります。半径738フィート（225メートル）の車輪型のクラフトを作成すると、わずか1 RPMで回転する完全な地球の重力（1Gと呼ばれる）が生成されます。それは十分に遅いので、科学者は誰も吐き気を催したり混乱したりしないと確信しています。
床が少し曲がっている以外は、そのような船に乗っているものはかなり普通に感じるでしょう。しかし、そのような巨大な構造物を宇宙で構築して飛行させることは、多くの工学的課題を伴います。
つまり、NASAや、将来太陽系の周りに人を送る可能性のある他の宇宙機関や組織は、重力の量を減らしたり、回転を速くしたり（RPMを増やしたり）、あるいはその両方を行う必要があります。表面重力が地球の表面の約16％である月の実験室がないので、無重力とは対照的に、低重力の影響を研究するのに最適な場所になります。人間が長期の宇宙ミッションや宇宙コロニーのために必要とするかもしれない多くの重力。人間が合理的に許容できる回転量に関するデータと同様に、そのようなデータが必要であり、それが進行中の人工重力研究の理論的根拠です。
今それはクールです
コロラド大学ボルダー校は、将来の宇宙ステーションや月面基地の部屋に収まる回転システムを設計する方法を研究しています。宇宙飛行士は、これらの部屋に1日数時間だけ這い入って、毎日の重力を得ることができました。
