Thật khó với trọng lực, nhưng còn tệ hơn nếu không có nó

Đã từng thấy hơn một lần trong các bộ phim, việc “bật” trọng lực trên tàu vũ trụ du hành trong không gian trông rất tuyệt. Ngoại trừ việc những người sáng tạo của họ hầu như không bao giờ giải thích cách nó được thực hiện. Đôi khi, như trong năm 2001: Cuộc phiêu lưu trong không gian (1) hoặc Hành khách mới hơn, con tàu được cho là phải quay để mô phỏng lực hấp dẫn.

Người ta có thể hỏi hơi khiêu khích - tại sao trên tàu vũ trụ lại cần có trọng lực? Rốt cuộc, mọi việc sẽ dễ dàng hơn khi không có trọng lực chung, mọi người ít mệt mỏi hơn, mọi thứ mang theo không nặng nề gì và nhiều công việc đòi hỏi sức lực thể chất ít hơn nhiều.

Tuy nhiên, hóa ra nỗ lực này, kết hợp với việc liên tục vượt qua trọng lực, là cực kỳ cần thiết cho chúng ta và cơ thể của chúng ta. Không có trọng lựcCác phi hành gia từ lâu đã được chứng minh là bị mất xương và cơ. Các phi hành gia trên ISS tập thể dục, chống chọi với chứng yếu cơ và mất xương, nhưng vẫn mất khối lượng xương trong không gian. Họ cần tập thể dục XNUMX-XNUMX giờ mỗi ngày để duy trì khối lượng cơ bắp và sức khỏe tim mạch. Hơn nữa, không chỉ những yếu tố này, liên quan trực tiếp đến tải trọng trên cơ thể, bị ảnh hưởng bởi sự vắng mặt của trọng lực. Có vấn đề với việc duy trì sự cân bằng, cơ thể bị mất nước. Và đây chỉ là sự khởi đầu của các vấn đề.

Hóa ra anh ấy cũng ngày càng yếu đi. Một số tế bào miễn dịch không thể thực hiện công việc của chúng và các tế bào hồng cầu sẽ chết. Nó gây ra sỏi thận và làm suy yếu tim. Một nhóm các nhà khoa học đến từ Nga và Canada đã phân tích hậu quả của những năm gần đây vi trọng lực về thành phần của protein trong mẫu máu của mười tám phi hành gia người Nga đã sống trên Trạm vũ trụ quốc tế trong nửa năm. Kết quả cho thấy trong trạng thái không trọng lượng, hệ thống miễn dịch hoạt động giống như khi cơ thể bị nhiễm bệnh, vì cơ thể con người không biết phải làm gì và cố gắng kích hoạt tất cả các hệ thống phòng thủ có thể.

Cơ hội trong lực ly tâm

Vì vậy, chúng tôi đã biết rất rõ rằng không có trọng lực nó không tốt, thậm chí nguy hiểm cho sức khỏe. Và bây giờ thì sao? Không chỉ các nhà làm phim, mà cả các nhà nghiên cứu cũng nhìn thấy cơ hội trong lực ly tâm. Tử tế lực quán tính, nó bắt chước tác động của trọng lực, tác dụng theo hướng ngược lại với tâm của hệ quy chiếu quán tính.

Khả năng ứng dụng đã được nghiên cứu trong nhiều năm. Ví dụ, tại Viện Công nghệ Massachusetts, cựu phi hành gia Lawrence Young đã thử nghiệm một chiếc máy ly tâm, phần nào gợi nhớ đến hình ảnh trong bộ phim 2001: A Space Odyssey. Mọi người nằm nghiêng trên bệ, đẩy cơ cấu quán tính quay theo.

Vì chúng ta biết rằng lực ly tâm ít nhất có thể thay thế một phần trọng lực, tại sao chúng ta không đóng tàu lần này? Chà, hóa ra không phải mọi thứ đều đơn giản như vậy, bởi vì, trước tiên, những con tàu như vậy sẽ phải lớn hơn nhiều so với những con tàu mà chúng ta đang đóng, và mỗi kg khối lượng bổ sung được đưa vào không gian sẽ tốn rất nhiều chi phí.

Ví dụ, hãy coi Trạm vũ trụ quốc tế như một tiêu chuẩn để so sánh và đánh giá. Nó có kích thước bằng một sân bóng đá, nhưng các khu sinh hoạt chỉ bằng một phần nhỏ của nó.

Mô phỏng lực hấp dẫn Trong trường hợp này, lực ly tâm có thể được tiếp cận theo hai cách. Hoặc mỗi phần tử sẽ quay riêng biệt, điều này sẽ tạo ra các hệ thống nhỏ, nhưng sau đó, như các chuyên gia lưu ý, điều này có thể là do không phải lúc nào cũng có ấn tượng dễ chịu đối với các phi hành gia, ví dụ, những người có thể cảm thấy trọng lực ở chân khác với phần trên của cơ thể. Trong một phiên bản lớn hơn, toàn bộ ISS sẽ xoay, mà tất nhiên, sẽ phải được định cấu hình theo cách khác, giống như một cái vòng (2). Hiện tại, việc xây dựng một cấu trúc như vậy đồng nghĩa với chi phí rất lớn và có vẻ không thực tế.

2. Tầm nhìn của một vòng quỹ đạo cung cấp trọng lực nhân tạo

Tuy nhiên, cũng có những ý kiến khác. Ví dụ, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Colorado ở Boulder đang nghiên cứu một giải pháp với ít tham vọng hơn. Thay vì đo "tái tạo lực hấp dẫn", các nhà khoa học đang tập trung giải quyết các vấn đề sức khỏe liên quan đến việc thiếu trọng lực trong không gian.

Theo quan niệm của các nhà nghiên cứu Boulder, các phi hành gia có thể chui vào những căn phòng đặc biệt trong vài giờ mỗi ngày để nhận được một lượng trọng lực hàng ngày, giúp giải quyết các vấn đề về sức khỏe. Các đối tượng được đặt trên một bệ kim loại tương tự như xe đẩy của bệnh viện (3). Đây được gọi là máy ly tâm quay với tốc độ không đều. Vận tốc góc do máy ly tâm tạo ra sẽ đẩy chân của người đó về phía chân bệ, như thể họ đang đứng dưới trọng lượng của chính mình.

3. Thiết bị được thử nghiệm tại Đại học Boulder.

Thật không may, loại bài tập này chắc chắn có liên quan đến cảm giác buồn nôn. Các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm hiểu xem liệu cảm giác buồn nôn có thực sự là một cái giá cố hữu đi kèm với nó hay không. trọng lực nhân tạo. Các phi hành gia có thể huấn luyện cơ thể của họ để sẵn sàng tiếp nhận thêm lực G không? Vào cuối buổi học thứ XNUMX, tất cả các đối tượng đều quay với tốc độ trung bình khoảng XNUMX vòng / phút mà không gây ra hậu quả khó chịu, buồn nôn,… Đây là một thành tích đáng kể.

Có những ý tưởng thay thế cho trọng lực trên một con tàu. Chúng bao gồm, chẳng hạn như Thiết kế Hệ thống Kiểu Canada (LBNP), bản thân nó tạo ra vật dằn xung quanh eo của một người, tạo ra cảm giác nặng nề ở phần dưới cơ thể. Nhưng liệu có đủ để một người tránh được những hậu quả của chuyến bay vũ trụ gây khó chịu cho sức khỏe không? Thật không may, điều này không chính xác.