Bir aracın veya başka bir makinenin içinde o kadar hızlı döndüğünüzü ve kuvvetin vücudunuzu duvara veya koltuğa bastırdığını hayal edin. Daha hızlı ve daha hızlı döndükçe, sizi duvara karşı zorlayan basınç artar (ve tersine, dönüş yavaşladıkça azalır). Ağırlık, tıpkı vücudunuzu toprağa bağlı tutan yerçekimi kuvveti gibi hissediyor .
Çoğu insan gibiyseniz, bu tür eğirme gücüyle ilgili en dramatik deneyiminiz muhtemelen bir eğlence parkı yolculuğundan - özellikle de 19. yüzyılın ortalarından beri büyük bir keyif (ve evet kusmuk ) üreten klasik bir Rotor Ride'den kaynaklanmaktadır. yüzyıl.
Ancak astronotlar ve askeri pilotlar da dahil olmak üzere bir avuç insan, aynı fenomeni, hızlanma olarak da adlandırılan bu yüksek "G kuvvetlerini" üretmek için dönen bir makine olan insan dereceli bir santrifüjde yaşıyor. Bu G-kuvvetini , yüksek hızlı dönüşler sırasında ve uzaya fırlatmalar sırasında ve uzay araçları Dünya atmosferine yeniden girdiklerinde hızla yavaşladıklarında yüksek performanslı uçakta deneyimliyorlar .
Yapay Yerçekimi Nedir?
Çok gerçek anlamda, bu tür bir dönüş yerçekimi üretir - kesin olarak yapay yerçekimi. Vücudunuza ağırlık sağlar - kemiklerinizin ve kaslarınızın, Dünya'nın veya başka bir gezegenin kendi kütlesi nedeniyle sağladığı ağırlıktan ayırt edemediği ağırlık.
Sonuç olarak, onlarca yıldır bilim kurgu yazarları, uzay görevlerinin en uzun aşamalarında astronotlar için yapay yerçekimi yaratan dönen uzay gemileri tasarladılar. Bu aşamalar, geminin hızlanmak için hızlanması veya atmosferde yavaşlaması nedeniyle ekstra ağır olmadıkları, ancak geminin kayması nedeniyle ağırlıksız oldukları ve yerçekiminin etkilerini ortadan kaldırdığı zamandır.
Bilim kurgudaki bu tür yapay yerçekiminin iki örneği, 2015 filmi "The Martian" ve 1968 destanı "2001: A Space Odyssey" dir. "Marslı", Dünya ile Mars arasındaki yolculuğunda dönen büyük, tekerlek şeklinde bir bölüme sahip gezegenler arası bir araç olan Hermes'e sahiptir. Kamera yaklaştığında, Hermes'in içindeki astronotlar için "yukarı" nın her zaman tekerleğin merkezine doğru olduğunu, "aşağı" nın "zemin" in ise jant olduğunu fark edersiniz. " 2001: A Space Odyssey " deki Uzay İstasyonu V , ayın yerçekimine eşit yapay yerçekimi üreten bir eğirme istasyonudur.
Sadece konforun yanı sıra, uzun mesafeli uzay görevlerinde yapay yerçekimine ihtiyaç duymamızın iyi nedenleri var. Birincisi, ağırlıksızlık içinde bedenlerimiz , astronotlar Mars gibi hedeflerine vardıklarında veya Dünya'ya döndüklerinde zararlı olabilecek şekillerde değişir . Kemikler mineral içeriğini kaybeder (yumuşarlar, kırılmaya karşı savunmasız hale gelirler); kaslar atrofisi (küçülür ve zayıflar); sıvılar başa doğru kayar ve ayrıca vücuttan atılarak kardiyovasküler sistem ve akciğerlerde değişikliklere neden olur; sinir sistemi vurmak dışarı atılır; ve son yıllarda uzay tıbbı araştırmacıları kalıcı göz hasarının ne olabileceğini buldularbazı astronotlarda. İnsanların uzayda normal bir hamilelik yaşaması için yerçekiminin gerekli olabileceğini öne süren bu araştırmaya ek olarak , güneş sistemi etrafında insanları taşıyan herhangi bir uzay aracının ya dönmesi ya da geminin bir kısmına sahip olması neredeyse hiç akıllıca görünmüyor. .
Yapay Yerçekimini Araştırma
NASA ve diğerleri bu olasılığı araştırıyor mu?
Cevap Evet. 1960'lardan beri NASA bilim adamları, yapay yerçekimi olasılığını rotasyon yoluyla değerlendiriyorlar. Bununla birlikte, çaba, finansman ve genel coşku on yıllar boyunca arttı ve azaldı. 1960'larda NASA'nın aya insan göndermeye çalıştığı araştırmalarda bir artış oldu (o sırada NASA'nın bütçesi tüm federal hükümetin yaklaşık yüzde 5'iydi - bugünkünden 10 katıydı).
NASA son yarım yüzyılda yapay yerçekimi üzerine araştırmalara vurgu yapmasa da, uzay ajansının hem içindeki hem de dışındaki bilim adamları bir dizi durumu inceliyorlar. Uluslararası Uzay İstasyonunda küçük bir santrifüjde dönen fareler sorunsuz bir şekilde hayatta kaldı ve Dünya'ya bağlı insanlar eğirme odalarında nasıl adapte olacaklarını öğreniyorlar. Orada Ashton Graybiel Mekansal Oryantasyon Laboratuvarı'nda birini Brandeis Üniversitesi ve Almanya'nın Köln şehrinde Uzay Tıp DLR Enstitüsü'nde, ev DLR Kısa Kol Santrifüj, Modül 1 . Dünyada, özellikle mikro yerçekiminde meydana gelen sağlık riskleriyle ilgili olduğu için, değişen yerçekiminin etkilerini araştıran türünün tek örneğidir.
Neden Dönen Uzay Gemilerimiz Yok?
Ancak yapay yerçekimine duyulan ihtiyaç bu kadar açıksa, neden uzayda veya Dünya üzerinde araştırma yapmakla uğraşasınız ki? Mühendisler neden Hermes gibi dönen gemiler tasarlamaya başlamıyor?
Cevap, yapay yerçekiminin bir değiş tokuş gerektirmesidir, çünkü tüm bu eğirme problemler yaratır. Rotor Ride'da olduğu gibi, dönerken başınızı bu kadar hızlı hareket ettirmek mide bulantısına neden olur. Dönme ayrıca iç kulağınızdaki sıvıyı ve dönen bir ortamdayken hareket ettiğiniz diğer vücut kısımlarını da etkiler.
Ve bu mide bulantısı, yönelim bozukluğu ve hareket sorunları, ne kadar hızlı dönerseniz (dakikadaki devir sayısı [RPM]) daha da kötüleşir. Ancak üretilebilecek yapay yerçekimi miktarı hem RPM'lere hem de dönen şeyin boyutuna bağlıdır.
Belirli bir miktarda yerçekimini deneyimlemek için - örneğin Dünya'da hissettiğiniz normal miktarın yarısı - dönme yarıçapının uzunluğu (yerde durmanızdan dönmekte olan şeyin merkezine olan mesafe) ne kadar hızlı olduğunuzu belirler. dönmem gerekiyor. 738 fit (225 metre) yarıçaplı tekerlek şeklinde bir tekne yapın ve sadece 1 RPM'de dönen tam Dünya yerçekimi (1G olarak bilinir) üreteceksiniz . Bu yeterince yavaş ki bilim adamları, kimsenin midesi bulanmayacağından veya kafasını karıştırmayacağından eminler.
Zeminin biraz kavisli olması dışında, böyle bir gemideki şeyler oldukça normal hisseder. Ancak uzayda böylesine devasa bir yapıyı inşa etmek ve uçurmak çok sayıda mühendislik zorluğunu beraberinde getirir.
Bu, NASA'nın ve gelecekte insanları güneş sisteminin çevresine göndermesi muhtemel diğer uzay ajanslarının veya kuruluşlarının daha düşük bir yerçekimi miktarına, daha hızlı bir dönüşe (daha fazla RPM) veya her ikisine yerleşmesi gerektiği anlamına gelir. Ay'da yüzey yerçekiminin Dünya yüzeyinin yaklaşık yüzde 16'sı olduğu bir laboratuvar olmadığından, ağırlıksızlık yerine düşük yerçekiminin etkilerini araştırmak için harika bir yer olduğundan, nasıl olduğunu bilmek için yeterli veri yoktur. insanların uzun vadeli uzay görevleri veya uzay kolonileri için çok fazla yerçekimine ihtiyacı olabilir . İnsanların makul bir şekilde ne kadar dönüşü tolere edebileceğine dair veriler gibi bu tür verilere de ihtiyaç var ve bu, devam eden yapay yerçekimi araştırmalarının mantığı.
Şimdi Harika
Colorado Üniversitesi, Boulder, gelecekteki bir uzay istasyonu veya ay üssünün bir odasına sığabilecek döner sistemler tasarlamanın yollarını araştırıyor . Astronotlar, günlük yerçekimi dozlarını almak için bu odalara günde sadece birkaç saat girebilirlerdi.
