당신이 차량이나 다른 기계 안에 있고 너무 빠르게 회전하여 힘이 몸을 벽이나 좌석에 대고 있다고 상상해보십시오. 더 빠르고 빠르게 회전할수록 벽에 가해지는 압력이 증가합니다 (반대로 회전 속도가 느려지면 감소합니다). 무게는 몸을 땅에 고정시키는 중력 과 같은 느낌 입니다.
당신이 대부분의 사람들과 같다면, 이러한 유형의 회전력에 대한 가장 극적인 경험은 아마도 놀이 공원 타기에서 일 것입니다. 특히 19 세기 중반 이후 많은 기쁨 (그리고 구토 ) 을 일으킨 고전적인 Rotor Ride 세기.
그러나 우주 비행사와 군사 조종사를 포함한 소수의 사람들은 가속이라고도하는 이러한 높은 "중력"을 생성하기 위해 회전하는 기계 인 인간 등급 원심 분리기에서 동일한 현상을 경험합니다. 그들은 고속 회전 중, 우주로 발사하는 동안, 그리고 우주선이 지구 대기로 재진입 할 때 빠르게 느려지는 동안 고성능 항공기에 탑승 한이 G- 포스를 경험합니다 .
인공 중력이란?
매우 실제적인 의미에서 이러한 유형의 회전은 중력을 생성합니다. 정확히 말하면 인공 중력입니다. 그것은 당신의 몸에 무게를 제공합니다. 당신의 뼈와 근육이 지구 나 다른 행성이 그 거대한 질량 때문에 제공하는 무게와 구별 할 수없는 무게입니다.
결과적으로 수십 년 동안 공상 과학 작가들은 우주 비행의 가장 긴 단계에서 우주 비행사에게 인공 중력을 생성하는 회전하는 우주선을 상상해 왔습니다. 이 단계는 선박이 속도를 높이기 위해 가속하거나 대기에서 감속하여 너무 무겁지 않지만 선박 타력으로 인해 무게가 없어 중력의 영향을 무효화하는 경우입니다.
공상 과학 소설에서 이러한 인공 중력의 두 가지 예는 2015 년 영화 "화성인"과 1968 년 서사시 "2001 : 우주 오디세이"입니다. "The Martian"은 지구와 화성 사이의 여정에서 회전하는 바퀴 모양의 커다란 섹션이있는 행성 간 우주선 인 Hermes를 특징으로합니다. 카메라가 확대됨에 따라 Hermes 내부의 우주 비행사에 대한 "위쪽"은 항상 바퀴의 중심을 향하고 "아래", "바닥"은 림입니다. " 2001 : A Space Odyssey "의 Space Station V 는 달의 중력과 동일한 인공 중력을 생성하는 회전하는 스테이션입니다.
단순한 편안함 외에도 장거리 우주 임무에서 인공 중력이 필요한 이유가 있습니다. 우선, 무중력 상태에서 우리 몸 은 우주 비행사가 화성과 같은 목적지에 도착하거나 지구로 돌아올 때 해로울 수있는 방식으로 변화 합니다. 뼈는 미네랄 함량을 잃습니다 (부드러워 져 골절에 취약 해짐). 근육 위축 (수축 및 약화); 체액 은 머리쪽으로 이동 하고 또한 신체에서 배설되어 심혈 관계와 폐에 변화를 일으 킵니다. 신경계는 구타에서 발생합니다; 그리고 최근 몇 년 동안 우주 의학 연구원들은 영구적 인 안구 손상을 발견했습니다일부 우주 비행사에서. 인간이 우주에서 정상적인 임신 을하려면 중력이 필요할 수 있으며 , 태양계 주위에 인간을 태우는 우주선이 회전하거나 우주선의 일부가 회전해야한다는 것은 거의 생각할 필요가없는 것처럼 보입니다. .
인공 중력 연구
NASA와 다른 사람들이이 가능성을 연구하고 있습니까?
대답은 '예'입니다. 1960 년대부터 NASA 과학자들은 회전을 통한 인공 중력의 전망을 고려해 왔습니다. 그러나 노력, 자금 및 전반적인 열정은 수십 년 동안 밀려 나고 약해졌습니다. 1960 년대에 NASA가 사람을 달에 보내는 작업을하면서 연구가 급증했습니다 (당시 NASA의 예산은 전체 연방 정부의 거의 5 %로 오늘날의 10 배였습니다).
NASA는 지난 반세기 동안 인공 중력에 대한 연구를 강조하지 않았지만 우주국 안팎의 과학자들은 다양한 상황을 연구하고 있습니다. 국제 우주 정거장의 작은 원심 분리기에서 회전하는 쥐는 아무런 문제없이 살아남 았으며 지구에 묶인 인간은 회전 실에서 적응하는 방법을 배우고 있습니다. 거기 애쉬튼 Graybiel 공간 방향 실험실에서 하나를 브랜다이스 대학과 쾰른, 독일 항공 우주 의학의 DLR 연구소의 고향입니다 DLR 짧은 - 팔 원심 분리기, 모듈 1 . 그것은 특히 미세 중력에서 발생하는 건강 위험과 관련하여 변화된 중력의 영향을 연구하는 세계에서 유일한 종류입니다.
회전하는 우주선이없는 이유는 무엇입니까?
그러나 인공 중력에 대한 필요성이 그렇게 분명하다면 우주 나 지구에서 연구를하는 이유는 무엇입니까? 엔지니어들이 단순히 Hermes와 같은 회전하는 선박을 설계하는 일에 착수하지 않는 이유는 무엇입니까?
그 대답은 모든 회전이 문제를 일으키기 때문에 인공 중력은 절충이 필요하다는 것입니다. Rotor Ride에서와 마찬가지로 빠르게 회전하는 동안 머리를 움직이면 메스꺼움이 발생합니다. 회전은 또한 내이의 체액과 회전하는 환경에서 움직이는 다른 신체 부위에 영향을 미칩니다.
그리고 메스꺼움, 방향 감각 상실 및 움직임 문제는 회전 속도가 빨라질수록 악화됩니다 (분당 회전 수 [RPM]). 그러나 생성 될 수있는 인공 중력의 양은 RPM과 회전하는 물체의 크기에 따라 다릅니다.
주어진 양의 중력 (예 : 지구에서 느끼는 일반적인 양의 절반)을 경험하기 위해 회전 반경의 길이 (바닥에 서있는 사용자로부터 회전하는 중심까지의 거리)가 속도를 결정합니다. 회전해야합니다. 반지름이 225 미터 (738 피트) 인 바퀴 모양의 우주선을 만들면 단 1RPM으로 회전하는 완전한 지구 중력 (1G)을 생성 할 수 있습니다 . 과학자들은 아무도 메스꺼움이나 방향 감각을 잃지 않을 것이라고 확신 할 정도로 느립니다.
바닥이 약간 구부러진 것 외에는 그런 공예품을 타고있는 것은 꽤 평범하게 느껴질 것입니다. 그러나 우주에서 이러한 거대한 구조물을 만들고 비행하는 것은 수많은 엔지니어링 과제를 수반합니다.
이것은 NASA와 미래에 사람들을 태양계 주변에 보낼 가능성이있는 다른 우주 기관이나 조직이 더 낮은 중력, 더 빠른 회전 (더 많은 RPM) 또는 둘 다를 해결해야한다는 것을 의미합니다. 달에는 표면 중력이 지구 표면의 약 16 % 인 실험실이 없기 때문에 무중력이 아닌 저 중력의 영향을 연구하기에 좋은 곳이므로 방법을 알 수있는 데이터가 충분하지 않습니다. 중력 인간은 장기적인 우주 임무 또는 우주 식민지에 필요할 수 있습니다 . 인간이 합리적으로 허용 할 수있는 회전 수에 대한 데이터와 마찬가지로 이러한 데이터가 필요하며, 이것이 진행중인 인공 중력 연구의 근거입니다.
이제 멋지다
콜로라도 대학교 볼더는 미래의 우주 정거장 이나 달 기지 의 방에 들어갈 수있는 회전 시스템을 설계하는 방법을 연구 하고 있습니다 . 우주 비행사는 매일 중력을 얻기 위해 하루에 몇 시간 만이 방으로 기어 들어갈 수 있습니다.
