Gravitáció a Marson a Földhöz képest. A tudósok összeállították a Mars eddigi legrészletesebb gravitációs térképét. Miért veszítette el a Mars mágneses terét?
Sokszor nagyon nehéz szavakkal elmagyarázni a legegyszerűbb dolgokat vagy ennek vagy annak a mechanizmusnak az eszközét. De általában a megértés elég könnyen jön, ha a szemeddel látod őket, vagy még jobb, ha a kezedben csavarod őket. Néhány dolog azonban láthatatlan a szemünk számára, és még egyszerűségüket is nagyon nehéz megérteni.Például, mi az elektromos áram - sok definíció létezik, de egyik sem írja le pontosan a mechanizmusát, kétértelműség és bizonytalanság nélkül.
Másrészt az elektrotechnika meglehetősen fejlett tudomány, amelyben minden elektromos folyamatot matematikai képletek segítségével részletesen leírnak.
Tehát miért ne mutathatnánk meg hasonló folyamatokat ugyanezen képletek és számítógépes grafika segítségével.
De ma egy egyszerűbb folyamat, mint az elektromosság - a gravitációs erő - hatását fogjuk figyelembe venni. Úgy tűnik, hogy van valami bonyolult, mert az egyetemes gravitáció törvényét tanulják az iskolában, de ennek ellenére... A matematika úgy írja le a folyamatot, ahogy az ideális körülmények között zajlik, egy bizonyos virtuális térben, ahol nincsenek korlátozások.
Az életben általában nem minden így van, és számos, első pillantásra észrevehetetlen vagy jelentéktelen körülmény folyamatosan rárakódik a vizsgált folyamatra.
A képlet ismerete és működésének megértése két különböző dolog.
Tehát tegyünk egy kis lépést a gravitáció törvényének megértése felé. Maga a törvény egyszerű - a gravitációs erő egyenesen arányos a tömegekkel és fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével, de a bonyolultság a kölcsönhatásban lévő objektumok elképzelhetetlen számában rejlik.
Igen, csak a gravitációs erőt fogjuk figyelembe venni, mondhatni, teljes magányban, ami biztosan nem igaz, de ebben az esetben megengedhető, hiszen ez csak egy módja annak, hogy megmutassuk a láthatatlant.
Pedig a cikkben van JavaScript kód, pl. Valójában az összes rajz Canvas használatával készült, így a teljes cikket átveheti.
A gravitáció lehetőségeinek feltérképezése a Naprendszerben
A klasszikus mechanika keretében a gravitációs kölcsönhatást Newton egyetemes gravitációs törvénye írja le, amely kimondja, hogy a gravitációs vonzás ereje F két anyagi tömegpont között m 1És m2 távolság választja el r, arányos mindkét tömeggel és fordítottan arányos a távolság négyzetével – azaz:Ahol G- gravitációs állandó, körülbelül 6,67384 × 10 -11 N × m 2 × kg -2.
De szeretnék képet látni a gravitációs erő változásáról az egész Naprendszerben, és nem két test között. Ezért a második test tömege m2 vegyünk egyenlőt 1-gyel, és jelöljük egyszerűen az első test tömegét m. (Azaz az objektumokat anyagi pont formájában ábrázoljuk - egy pixel méretű, és megmérjük a vonzás erejét egy másik, virtuális objektumhoz, nevezzük „próbatestnek”, 1 kilogramm tömegű. ) Ebben az esetben a képlet így fog kinézni:
Most ahelyett m helyettesítjük a vizsgált test tömegét, és ahelyett r az összes távolságot 0-tól az utolsó bolygó pályájának értékéig rendezzük, és megkapjuk a gravitációs erő változását a távolság függvényében.
Különböző tárgyakból származó erők alkalmazásakor nagyobb értéket választunk.
Továbbá ezt az erőt nem számokban fejezzük ki, hanem a megfelelő színárnyalatokban. Ebben az esetben tiszta képet kapunk a gravitáció eloszlásáról a Naprendszerben. Vagyis fizikai értelemben a színárnyalat egy 1 kilogramm súlyú test súlyának felel meg a Naprendszer megfelelő pontján.
Meg kell említeni, hogy:
- a gravitációs erő mindig pozitív, nincs negatív értéke, pl. tömeg nem lehet negatív
- a gravitációs erő nem lehet egyenlő nullával, azaz. egy objektum vagy létezik valamilyen tömeggel, vagy egyáltalán nem létezik
- a gravitációs erőt nem lehet sem átvilágítani, sem visszaverni (mint egy tükör fénysugara).
Most nézzük meg, hogyan jeleníthetjük meg a gravitációs értékeket színnel.
A számok szín szerinti megjelenítéséhez létre kell hozni egy tömböt, amelyben az index megegyezik a számmal, az érték pedig a színérték az RGB rendszerben.
Itt van egy színátmenet fehértől pirosig, majd sárga, zöld, kék, lila és fekete. Összesen 1786 színárnyalatot sikerült elérni.
A színek száma nem olyan nagy, egyszerűen nem elegendőek a gravitációs erők teljes spektrumának megjelenítéséhez. Korlátozzuk magunkat a gravitációs erőkre a maximumtól - a Nap felszínén és a minimumtól - a Szaturnusz pályáján. Ez azt jelenti, hogy ha a Nap felületére kifejtett vonzási erőt (270,0 N) az 1-es index alatti táblázatban szereplő szín jelzi, akkor a Szaturnusz pályáján lévő Nap vonzási ereje (0,00006 N) színnel kell jelölni, amelynek indexe jóval meghaladja az 1700-at. Ennek ellenére nem lesz elég szín a gravitációs erő nagyságának egységes kifejezéséhez.
Ahhoz, hogy tisztán lássuk a kijelzett vonzási erők legérdekesebb helyeit, szükséges, hogy az 1N-nál kisebb vonzási erő értékei nagy színváltozásoknak feleljenek meg, 1N-től és afelettitől pedig az egyezések nem ilyenek. érdekes - látható, hogy a vonzás ereje mondjuk a Földé különbözik a Mars vagy a Jupiter vonzásától, oké. Vagyis a szín nem lesz arányos a vonzási erő nagyságával, különben a legérdekesebbet „elveszítjük”.
Ahhoz, hogy a vonzási erő értékét a színtábla indexébe hozzuk, a következő képletet használjuk:
Igen, ez ugyanaz a hiperbola, amit a gimnázium óta ismerünk, csak korábban a négyzetgyököt vonták ki az argumentumból. (Tisztán "a lámpásból", csak azért, hogy csökkentsék a vonzási erő legnagyobb és legkisebb értéke közötti arányt.)
Nézze meg, hogyan oszlanak el a színek a Nap és a bolygók vonzásától függően.
Amint a Nap felszínén látható, a teszttestünk körülbelül 274 N vagy 27,4 kgf lesz, mivel 1 H = 0,10197162 kgf = 0,1 kgf. A Jupiteren pedig majdnem 26 N vagy 2,6 kgf, a Földön a teszttestünk körülbelül 9,8 N vagy 0,98 kgf.
Elvileg ezek a számok nagyon-nagyon közelítőek. A mi esetünkben ez nem túl fontos, ezeket a vonzási erő értékeket a megfelelő színértékekre kell fordítanunk.
Tehát a táblázatból látható, hogy a vonzóerő maximális értéke 274N, a legkisebb pedig 0,00006N. Vagyis több mint 4,5 milliószor különböznek egymástól.
Azt is láthatja, hogy az összes bolygó majdnem azonos színűnek bizonyult. De nem számít, fontos, hogy a bolygók vonzásának határai jól láthatóak legyenek, mivel a kis értékek vonzási erejének színe meglehetősen jól változik.
Természetesen a pontosság nem nagy, de csak általános képet kell kapnunk a Naprendszer gravitációs erőiről.
Most „rendezzük” a bolygókat a Naptól való távolságuknak megfelelő helyekre. Ehhez valamilyen távolságskálát kell csatolni a kapott színátmenethez. A pályák görbületét szerintem figyelmen kívül lehet hagyni.
De mint mindig, a kozmikus lépték e szavak legigazibb értelmében nem teszi lehetővé a teljes kép megtekintését. Nézd, a Szaturnusz körülbelül 1430 millió kilométerre található a Naptól, a pályája színének megfelelő index 1738. Azaz. egy pixelben (ha ezen a skálán egy színárnyalat egyenlő egy pixellel) körülbelül 822,8 ezer kilométer derül ki. A Föld sugara pedig hozzávetőlegesen 6371 kilométer, i.e. az átmérő 12742 kilométer, körülbelül 65-ször kevesebb, mint egy pixel. Így tarthatod meg az arányokat.
Mi a másik irányba megyünk. Mivel minket a bolygóközeli tér gravitációja érdekel, külön vesszük a bolygókat és színezzük őket és a körülöttük lévő teret a maguk és a Nap gravitációs erőinek megfelelő színnel. Például vegyük a Merkúrt - a bolygó sugara 2,4 ezer km. és egyenlővé tesszük egy 48 pixel átmérőjű körrel, azaz. 100 km van egy pixelben. Ekkor a Vénusz és a Föld 121, illetve 127 pixeles lesz. Elég kényelmes méretek.
Tehát készítünk egy 600 x 600 pixel méretű képet, meghatározzuk a Naphoz való vonzóerő értékét a Merkúr pályáján plusz / mínusz 30 000 km-re (úgy, hogy a bolygó a bolygó közepén legyen kép), és fesse át a hátteret ezeknek az erőknek megfelelő színárnyalatok gradiensével.
Ugyanakkor a feladat egyszerűsítése érdekében nem a megfelelő sugarú ívekkel festünk át, hanem egyenes, függőleges vonalakkal. (Nagyjából véve a „Napunk” „négyzet” lesz, és mindig a bal oldalon lesz.)
Annak érdekében, hogy a háttérszín ne jelenjen meg a bolygó képén és a bolygó vonzási zónáján, meghatározzuk annak a zónának megfelelő kör sugarát, ahol a bolygó vonzása nagyobb, mint a Nap vonzása, és fesd fehérre.
Ezután a kép közepére helyezünk egy skálán a Merkúr átmérőjének megfelelő kört (48 pixel), és kitöltjük a felületén lévő bolygó vonzási erejének megfelelő színnel.
A bolygótól távolabb festünk egy gradienssel a rá irányuló vonzási erő változásának megfelelően, és ugyanakkor folyamatosan összehasonlítjuk a Merkúr vonzási rétegének minden pontjának színét egy azonos koordinátájú ponttal, hanem a Naphoz való vonzódás rétegében. Amikor ezek az értékek egyenlővé válnak, ezt a pixelt feketévé tesszük, és leállítjuk a festést.
Így a bolygó és a Nap gravitációs erejében valamilyen látható változást kapunk, amelyek között világos fekete határvonal van.
(Én is ezt akartam, de... nem jött össze, nem tudtam pixelenként összehasonlítani a kép két rétegét.)
A távolságot tekintve 600 pixel 60 ezer kilométernek felel meg (azaz egy pixel 100 km).
A Naphoz való vonzóerő a Merkúr pályáján és annak közelében csak kis tartományban változik, amit esetünkben egy színárnyalat jelez. 
Tehát a Merkúr és a gravitációs erő a bolygó közelében.
Rögtön meg kell jegyezni, hogy nyolc finom sugár a vászonra rajzolt körök hibája. Semmi közük a tárgyalt témához, és egyszerűen figyelmen kívül kell hagyni őket.
A négyzet méretei 600 x 600 pixel, azaz. ez a tér 60 ezer kilométer. A Merkúr sugara 24 pixel - 2,4 ezer km. A vonzáskörzet sugara 23,7 ezer km.
A középen lévő, szinte fehér színű kör maga a bolygó, színe pedig megfelel a bolygó felszínén lévő egy kilogrammos teszttestünk súlyának - körülbelül 373 grammnak. Vékony kék kör jelzi a határt a bolygó felszíne és az a zóna között, amelyben a bolygó felé irányuló gravitációs erő meghaladja a Nap felé irányuló gravitációs erőt.
A továbbiakban a szín fokozatosan változik, egyre pirosabb lesz (azaz csökken a teszttest súlya), végül egyenlővé válik az adott helyen a Naphoz ható vonzási erőnek megfelelő színnel, pl. a Merkúr pályáján. Ugyancsak kék körrel jelöljük a határt azon zóna között, ahol a bolygó vonzási ereje meghaladja a Nap vonzási erejét.
Amint látja, nincs semmi természetfeletti.
De az élet egy kicsit más. Például ezen és az összes többi képen a Nap a bal oldalon van, tehát valójában a bolygó vonzáskörzetét bal oldalon kissé "le kell lapítani", jobbra pedig meg kell feszíteni. A kép pedig egy kör.
Természetesen a legjobb megoldás az, ha pixelről pixelre hasonlítjuk össze a Nap vonzáskörzetét és a bolygó vonzási területét, és a nagyobbat választjuk (megjelenítjük). De sem én, mint a cikk szerzője, sem a JavaScript nem vagyok képes ilyen bravúrokra. A többdimenziós tömbök használata ennél a nyelvnél nem prioritás, de szinte minden böngészőben megjeleníthető, ami megoldotta az alkalmazás problémáját.
Igen, és a Merkúr és a földi csoport összes többi bolygója esetében a Naphoz való vonzóerő változása nem olyan nagy, hogy azt a rendelkezésre álló színárnyalatokkal megjelenítse. De ha figyelembe vesszük a Jupitert és a Szaturnuszt, a Naphoz való vonzóerő változása nagyon észrevehető.
Vénusz
Valójában minden ugyanaz, mint az előző bolygóé, csak a Vénusz mérete és tömege sokkal nagyobb, és a bolygó pályáján a Nap vonzási ereje kisebb (a színe sötétebb, vagy inkább több vörös), és a bolygó tömege nagyobb, így a bolygó korongjának színe világosabb.Annak érdekében, hogy egy 1 kg tömegű teszttest vonzási zónájával rendelkező bolygót 600 x 600 pixeles számba illesszük, a léptéket 10-szeresére csökkentjük. Most 1 ezer kilométer van egy pixelben.
Föld+Hold
A Föld és a Hold megjelenítéséhez nem elég a lépték 10-szeres megváltoztatása (mint a Vénusz esetében), növelni kell a kép méretét (a Hold pályájának sugara 384,467 ezer km). A kép 800 x 800 pixeles lesz. A lépték 1000 kilométer egy pixelben (jól értjük, hogy a kép hibája még tovább fog nőni).
A képen jól látható, hogy a Hold és a Föld vonzási zónáit a Nap vonzási zónája választja el. Vagyis a Föld és a Hold két egyenértékű, különböző tömegű bolygó rendszere.
Mars Phobosszal és Deimosszal
A skála egy pixelben 1000 kilométer. Azok. mint a Vénusz, és a Föld a Holddal. Ne feledje, hogy a távolságok arányosak, és a gravitáció kijelzése nem lineáris.
Itt azonnal látható az alapvető különbség a műholdakkal ellátott Mars és a Holddal rendelkező Föld között. Ha a Föld és a Hold két bolygó rendszere, és eltérő méretük és tömegük ellenére egyenrangú partnerként működnek, akkor a Mars műholdai a Mars gravitációs zónájában vannak.
Maga a bolygó és a műholdak gyakorlatilag „elveszett”. A fehér kör a távoli műhold, a Deimos pályája. Nagyítson 10-szer a jobb kilátás érdekében. 100 kilométer van egy pixelben.
Ezek a "hátborzongató" sugarak a Canvas-ból elég csúnyán elrontják a képet.
A Phobos és Deimos mérete aránytalanul, 50-szeresére nő, különben egyáltalán nem láthatóak. E műholdak felületének színe sem logikus. Valójában ezeknek a bolygóknak a felületén a vonzás ereje kisebb, mint a pályájukon lévő Mars vonzásereje.
Vagyis mindent elfúj Phobos és Deimos felszínéről a Mars gravitációja. Ezért felületük színének meg kell egyeznie a pályájuk színével, de csak a jobb láthatóság érdekében a műholdak korongjait a gravitációs erő színével színezzük, ha nincs vonzási erő. Mars.
Ezeknek a műholdaknak egyszerűen monolitoknak kell lenniük. Ráadásul, mivel a felszínen nincs gravitáció, ez azt jelenti, hogy nem tudtak ilyen formában kialakulni, vagyis mind a Phobos, mind a Deimos valami más, nagyobb objektum részei voltak. Nos, vagy legalábbis más helyen voltak, kisebb gravitációs erővel, mint a Mars vonzáskörzetében.
Például itt Phobos. A skála 100 méter egy pixelben.
A műhold felszínét kék kör, a műhold teljes tömegére eső gravitációs erőt pedig fehér kör jelzi.
(Valójában a kis égitestek, Phobos, Deimos stb. alakja korántsem gömb alakú)
A közepén lévő kör színe megfelel a műhold tömegének gravitációjának. Minél közelebb van a bolygó felszínéhez, annál kisebb a gravitációs erő.
(Itt ismét egy pontatlanság történt. Valójában a fehér kör az a határ, ahol a bolygóhoz való vonzóerő egyenlővé válik a Mars vonzási erejével a Phobos pályáján.
Ez azt jelenti, hogy a fehér körön kívüli színnek meg kell egyeznie a műhold felületét képviselő kék kör színével. De a látható színátmenetnek a fehér körön belül kell lennie. De akkor nem fogsz látni semmit.)
Kiderül, mintha egy rajz a bolygóról egy metszetben.
A bolygó integritását csak annak az anyagnak az erőssége határozza meg, amelyből a Phobos készül. Kisebb erővel a Marsnak olyan gyűrűi lennének, mint a Szaturnusz, a műholdak megsemmisülésétől.
És úgy tűnik, hogy az űrobjektumok bomlása nem is olyan kivételes esemény. Még a Hubble Űrteleszkóp is hasonló esetet észlelt.
A Naptól több mint 480 millió kilométerre (a Ceresnél távolabbi kisbolygóövben) található P/2013 R3 aszteroida szétesése. Az aszteroida négy legnagyobb töredékének átmérője eléri a 200 métert, össztömegük körülbelül 200 ezer tonna.
És ez Deimos. Minden ugyanaz, mint Phobos. A skála 100 méter egy pixelben. Csak a bolygó kisebb és ennek megfelelően világosabb, ráadásul a Marstól távolabb helyezkedik el és itt kisebb a Marshoz való vonzóerő (a kép háttere sötétebb, azaz pirosabb). 
Ceres
Nos, a Ceres semmi különös, kivéve a színezést. A Naphoz való vonzóerő itt kisebb, ezért a szín megfelelő. A skála egy pixelben 100 kilométer (ugyanaz, mint a Mercury képen).A kis kék kör a Ceres felszíne, a nagy kék kör pedig az a határ, ahol a bolygó vonzási ereje egyenlővé válik a Nap vonzási erejével.
Jupiter
A Jupiter nagyon nagy. Itt van egy 800 x 800 pixeles kép. A lépték 100 ezer kilométer egy pixelben. Ez a bolygó egészének gravitációs területét mutatja be. Maga a bolygó egy kis pont a közepén. A műholdak nem jelennek meg.Csak a legtávolabbi műhold, az S/2003 J 2 pályája (fehér külső kör) látható.
A Jupiternek 67 holdja van. A legnagyobbak Io, Europa, Ganymedes és Callisto.
A legtávolabbi műhold - az S / 2003 J 2 - teljes forradalmat hajt végre a Jupiter körül, átlagosan 29 541 000 km távolságban. Átmérője körülbelül 2 km, súlya körülbelül 1,5 × 10 13 kg. Amint látja, messze túlmutat a bolygó gravitációs szféráján. Ez a számítások hibáival magyarázható (elvégre elég sok átlagolás, kerekítés és néhány részlet elvetése).
Bár van mód a Jupiter gravitációs befolyásának a Hill gömb által meghatározott határának kiszámítására, amelynek sugarát a képlet adja meg
ahol a Jupiter és m Jupiter az ellipszis fél-főtengelye és a Jupiter tömege, M nap pedig a Nap tömege. Ez 52 millió km-es lekerekített sugarat eredményez. Az S/2003 J 2 excentrikus pályán távolodik el 36 millió km-re a Jupitertől
A Jupiternek 4 fő komponensből álló gyűrűrendszere is van: részecskékből álló vastag belső tórusz, amelyet "halogyűrűnek" neveznek; viszonylag világos és vékony "főgyűrű"; és két széles és halvány külső gyűrű – úgynevezett „pókgyűrűk”, amelyek a műholdak anyagáról kapták a nevét –, amelyek alkotják őket: Amalthea és Théba.
Egy halogyűrű, amelynek belső sugara 92 000, külső sugara 122 500 kilométer.
Főgyűrű 122500-129000 km.
Amalthea Gossamer gyűrűje 129000-182000 km.
Thébai Gossamer gyűrű 129000-226000 km.
Nagyítsuk ki a képet 200-szorosra, egy pixelben 500 kilométer van.
Ezek a Jupiter gyűrűi. A vékony kör a bolygó felszíne. Ezután következnek a gyűrűk határai - a halogyűrű belső határa, a halogyűrű külső határa és ez a főgyűrű belső határa is, stb.
A bal felső sarokban lévő kis kör az a terület, ahol a Jupiter Io holdjának gravitációja egyenlő lesz az Io körül keringő Jupiterével. Maga a műhold egyszerűen nem látható ebben a léptékben.
Elvileg a műholdakkal rendelkező nagy bolygókat külön kell figyelembe venni, mivel a gravitációs erők értékeinek különbsége nagyon nagy, csakúgy, mint a bolygó vonzáskörzetének mérete. Ennek eredményeként minden érdekes részlet egyszerűen elveszik. És nincs sok értelme egy sugárirányú színátmenettel rendelkező képet figyelembe venni.
Szaturnusz
A kép mérete 800 x 800 pixel. A lépték 100 ezer kilométer egy pixelben. Maga a bolygó egy kis pont a közepén. A műholdak nem jelennek meg.Jól látható a Naphoz való vonzóerő változása (ne feledje, hogy a Nap a bal oldalon van).
A Szaturnusznak 62 ismert holdja van. A legnagyobbak közülük Mimas, Enceladus, Tethys, Dione, Rhea, Titan és Iapetus.
A legtávolabbi műhold a Fornjot (ideiglenes jelölése S/2004 S 8). Más néven Szaturnusz XLII. A műhold átlagos sugara körülbelül 3 kilométer, tömege 2,6 × 10 14 kg, a fél-főtengely 25 146 000 km.
A bolygógyűrűk csak jelentős távolságra jelennek meg a Naptól. Az első ilyen bolygó a Jupiter. Mivel tömege és mérete nagyobb, mint a Szaturnuszé, gyűrűi nem olyan lenyűgözőek, mint a Szaturnusz gyűrűi. Vagyis a bolygó mérete és tömege a gyűrűk kialakulásához kevésbé fontos, mint a Naptól való távolság.
De nézz tovább, egy gyűrűpár veszi körül a Chariklo (10199 Chariklo) aszteroidát (az aszteroida átmérője körülbelül 250 kilométer), amely a Szaturnusz és az Uránusz között kering a Nap körül.
Wikipédia a Chariklo aszteroidáról
A gyűrűrendszer egy 7 km széles sűrű belső gyűrűből és egy 3 km széles külső gyűrűből áll. A gyűrűk közötti távolság körülbelül 9 km. A gyűrűk sugara 396, illetve 405 km. Chariklo a legkisebb tárgy, amelynek gyűrűi kinyíltak.
A gravitációs erő azonban csak közvetett kapcsolatban áll a gyűrűkkel.
Valójában a műholdak megsemmisítéséből gyűrűk jelennek meg, amelyek nem elég erős anyagból állnak, pl. nem kőmonolitok, mint a Phobos vagy a Deimos, hanem egy egésszé fagyott szikladarabok, jég, por és egyéb űrtörmelék.
Tehát a bolygó magával rántja őt a gravitációjával. Egy hasonló műhold, amelynek nincs saját vonzása (vagy inkább saját vonzási ereje kisebb, mint a pályáján lévő bolygó vonzási ereje), a pályán repül, megsemmisült anyag nyomát hagyva maga után. Így jön létre a gyűrű. Továbbá, a bolygó vonzási erejének hatására ez a törmelékanyag megközelíti a bolygót. Vagyis a gyűrű kitágul.
Bizonyos szinten a gravitációs erő elég erős lesz ahhoz, hogy ezeknek a törmelékeknek a lehullásának sebessége megnő, és a gyűrű eltűnik.
Utószó
A cikk közzétételének célja, hogy esetleg valakit programozási ismeretekkel érdekeljen ez a téma, és jobb modellt készítsen a Naprendszer gravitációs erőiről (igen, háromdimenziós, animációval.És talán még azt is megcsinálják, hogy a pályák ne legyenek rögzítettek, hanem kalkuláltak is - ez is lehetséges, a pálya olyan hely lesz, ahol a vonóerőt a centrifugális erő kompenzálja.
Majdnem olyan lesz, mint az életben, mint egy igazi naprendszer. (Itt készíthetsz egy űrlövőt, az űrnavigáció minden bonyodalmával az aszteroidaövben. A valós fizikai törvények szerint ható erőket figyelembe véve, nem pedig kézzel rajzolt grafikák között.)
És ez egy kiváló fizika tankönyv lesz, amelyet érdekes lesz tanulmányozni.
P.S. A cikk szerzője egy hétköznapi ember:
nem fizikus
nem csillagász
nem programozó
nem rendelkezik felsőfokú végzettséggel.
Technikai szempontból emberi repülés Mars A kozmonautika fejlődésének jelenlegi szakaszában nem tűnik nehezebb vállalkozásnak, mint annak idején egy expedíció hold. A szakértők úgy vélik, hogy maga a technológia már majdnem készen áll az első bolygóközi expedíció megszervezésére. Mielőtt azonban a marsi emberes küldetés megtörténik, a tudósoknak számos orvosbiológiai problémát kell megoldaniuk. Sőt, ma már nyilvánvaló, hogy a marsi projekt stratégiájának kidolgozásakor az emberi tényező lesz a fő prioritás, az ember pedig a legsebezhetőbb láncszem a küldetésben, ami nagyban meghatározza a megvalósítás lehetőségét is.
A marsi emberes expedíció orvosi és biológiai támogatása új feladat a tudósok számára. Elfogadhatatlan, hogy számos jól bevált elv, módszer és eszköz orvosbiológiai támogatást alkalmazzanak egy marsi küldetésben az orbitális, emberes repülésekhez. A bolygóközi repülés jellemzői közé tartozik különösen a Földdel való kommunikáció egyéb feltételei, a gravitációs hatások váltakozása és a gravitációhoz való alkalmazkodás korlátozott ideje a tevékenység megkezdése előtt a Mars felszínén, a fokozott sugárzás és a mágneses erő hiánya. terület.
Az állomáson a múlt század végén végrehajtott 438 napos orbitális repülés " Világ» orvos-űrhajós Valeria Polyakova kimutatta, hogy nincsenek alapvető orvosbiológiai korlátozások a hosszú távú űrmissziók számára. Jelenleg nem észleltek olyan jelentős változásokat az emberi szervezetben, amelyek megakadályozhatnák az űrrepülések időtartamának további szisztematikus növelését és a marsi expedíció megvalósítását – hangsúlyozza az Orvosbiológiai Probléma Intézet igazgatója, akadémikus Anatolij Grigorjev.
Egy másik dolog az űrhajósok galaktikus és napkozmikus sugárzás elleni védelme, amely jelentősen megnövekszik a Föld magnetoszféráján kívül. Két év repülés során a teljes sugárdózis kétszer is meghaladhatja a megengedettet. Ezért speciális sugárzás elleni védelmet kell kidolgozni. A fejlesztők jelenleg a szerkezeti védelmet részesítik előnyben: az üzemanyag-, víz- és egyéb tartályok a lakótér körül helyezkednek el. Ez körülbelül 80-100 g/cm 2 védelmet biztosít.
Az űrhajósok komoly besugárzást kaphatnak, amikor a Mars felszínén vannak. Az amerikai készülékre telepített orosz HAND készülékkel végzett mérések Mars Odüsszea kimutatták, hogy a napkitörések során a bolygó felszínéről visszaverődő neutronáram intenzitása több százszorosára nőhet, és elérheti az űrhajósok számára halálos dózisokat. Következésképpen csak a szoláris "nyugalom" időszakában tudnak leszállni a Mars felszínére.
Egy másik probléma az űrhajósok táplálkozása. Úgy tűnik, hogy a gyakorlat már évek óta kidolgozott. Az űrrepülőgép személyzete a maihoz hasonló, szublimált (szárított) termékeket várja. Elég vizet adni, felmelegíteni - és az asztalra. Azonban bármennyire is jók és ízletesek ezek a termékek, változatosabbá kell tenni őket ismerősebb ételekkel. Elveszett az ötlet, hogy madarak legyenek a hajón, hogy az űrhajósok tojást egyenek. Mint a kísérletek kimutatták, az újszülött csibék nem tudtak alkalmazkodni a súlytalansághoz. A halakkal és a kagylókkal könnyebbnek bizonyult, de túl lassan nőnek, és az űrhajósok valószínűleg nem tudnak friss halat enni a Mars felé vezető úton. Teljes bizonyossággal kijelenthető, hogy a bolygóközi hajó fedélzetén lesz egy üvegház. Igaz, kicsi.
Az Orvosbiológiai Probléma Intézet szakemberei megtervezték az "űrkert" prototípusát. Ez egy henger, amelybe egy csomó műtrágyával impregnált hengert helyeznek el. Belső felületét több száz vörös és kék dióda borítja, amelyek a napfény szerepét töltik be. A görgők a növények növekedése közben forognak, így a csúcsuk közelebb kerül a fényforráshoz. Míg egyes hengereken csak kihajt a zöld, addig másokon már lehet szüretelni. A telepítés prototípusa lehetővé teszi, hogy négynaponta körülbelül 200 gramm zöldet kapjon. A görgők és a fényforrások számának növekedésével a gép termelékenysége nő. Az élelmezés mellett az „űrmezőgazdaság” segít megoldani a bolygóközi hajó fedélzetén a légkör regenerációjának problémáját is.
Aztán ott vannak a vízzel kapcsolatos problémák. Becslések szerint egy űrhajósnak napi 2,5 liter vízre van szüksége. Tehát több tonnának kell lennie a fedélzeten. A víz egy részét regeneráló rendszerek segítségével visszavezetik a körforgásba. Az ideális megoldás a zárt fizikai és kémiai rendszerek kialakítása a hajón, amelyek segítségével teljes anyagkeringést érünk el. De úgy tűnik, ez egy meglehetősen távoli jövő kérdése.
Vannak pszichológiai problémák is. A Marstól való nagy távolság miatt a rádiójel csak egy irányba fog terjedni 20-30 percig. Az irányítóközpontnak egyszerűen nincs elég ideje a vészhelyzetekben történő beavatkozásra. A Föld a legjobb esetben is tanácsadóvá válik, és a fő döntéshozatali folyamat a hajó fedélzetére költözik.
És mielőtt a marsi emberes expedíció elindulna, a tudósok megpróbálják megoldani sok ilyen problémát az orosz Mars-500 kísérlet során. Ez nem igazi repülés lesz, hanem annak nagyon pontos utánzata: egy hatfős legénység 520 napot tölt majd egy öt túlnyomásos, egymással kommunikáló modulból álló földi komplexumban. Az egyik a Mars felszínét fogja szimulálni.
A modulok tele vannak olyan berendezéssel, amely mindenféle paramétert regisztrál bennük, és figyeli a tesztelők egészségügyi mutatóit. Fontos lesz, hogy a tudósok megértsék, hogyan viselkednek az emberek egy csapatban egy marsi repülés körülményeihez közeli környezetben. Az összes eredményt – a csapaton belüli kapcsolatok alakulásától kezdve az étrendig – szakemberek elemzik. Ez figyelembe veszi a valós repülés során felmerülő maximális helyzeteket, és hozzájárul azok megoldásához.
A mai napig már elég sok ember szeretne részt venni a "földi bolygóközi repülésben" - többnyire férfiak. Ez bizonyos mértékig érthető is: már most kiderült, hogy a nők fiziológiai és pszichológiai tulajdonságait tekintve sokkal ritkábban teszik meg lábukat a Marson, mint a férfiak. Hat ember vesz részt a kísérletben, bár a bolygóra való valódi repülés során csak négyen vesznek részt az expedícióban.
Figyelemre méltó, hogy nem sokkal a Mars-500 kísérlet oroszországi bejelentése után az Egyesült Államok is megkezdte az önkéntesek toborzását egy szimulációs repülésre. Igaz, a tesztelők mindössze négy hónapot töltenek majd benne.
Pénzügy kérdése
Amerika körülbelül 25 milliárd dollárt fektetett be az Apollo Hold-programba az 1960-as és 1970-es években. Az Apollo 11 után végrehajtott küldetések valamivel kevesebbe kerültek. A Marsra vezető út sokkal többe fog kerülni a földlakóknak. A Vörös Bolygóhoz való eljutáshoz 52-402 millió km-t kell megtenni. Ennek oka a Mars pályájának sajátossága.
Ráadásul a titokzatos tér tele van különféle veszélyekkel. Emiatt több űrhajóst kell egyszerre küldeni. Ugyanakkor egyetlen ember repülése körülbelül egymilliárd dollárba kerül. Általánosságban elmondható, hogy a repülés magas költsége biztonságosan szerepelhet a "Marsra repülés problémái" listájában.
Az űrtechnológiával és -eszközökkel kölcsönhatásba lépő embereknek különleges ruhájuk van. Az űrviszonyok között élni képes mikrobák ellen védekezni kell. Egy meglehetősen összetett szervezet a deinococcus radiodurans, amelyre 5000 szürke gammasugárzás nem veszélyes. Ebben az esetben egy felnőtt halála öt szürkeségből következik be. A baktérium elpusztításához körülbelül 25 percig kell forralni.
A Deinococcus élőhelye szinte bármilyen hely lehet. Nehéz megjósolni, mi történik, ha egy baktérium az űrben köt ki. Valóságos katasztrófa lehet. Ebben a tekintetben heves vita folyik a kritikusok részéről azokról a kérdésekről, amelyek egy személynek olyan bolygókra való leszállásával kapcsolatosak, ahol élet létezhet.
Az utazás módja
Ma minden űrtevékenységet rakéták segítségével hajtanak végre. A talajról való felszálláshoz szükséges sebesség 11,2 km/s (vagy 40 000 km/h). Vegye figyelembe, hogy a golyó sebessége körülbelül 5000 km / h.
Az űrbe küldött repülő eszközök üzemanyaggal működnek, amelynek tartalékai sokszorosan terhelik a rakétát. Ráadásul bizonyos veszéllyel jár. A közelmúltban azonban a rakétaeszközök alapvető hatástalansága különösen aggodalomra ad okot.
A repülésnek egyetlen módját ismerjük: a sugárhajtású repülőgépet. De az üzemanyag elégetése oxigén nélkül nem lehetséges. Ezért a repülőgépek nem képesek elhagyni a Föld légkörét.
A tudósok aktívan keresik az égés alternatíváját. Nagyon jó lenne antigravitációt létrehozni!
Klausztrofóbia
Tudniillik az ember társas lény. Nehéz számára egy zárt térben, kommunikáció nélkül tartózkodni, valamint hosszú ideig egy csapat tagjaként maradni. Az Apollo űrhajósok körülbelül nyolc hónapig repülhettek. Ez a kilátás nem csábító.
Nagyon fontos, hogy az űrhajós ne érezze magát magányosnak az űrutazás során. A leghosszabb repülést Valerij Poljakov hajtotta végre, aki 438 napig volt az űrben, ennek több mint fele szinte teljesen egyedül érkezett oda. Egyetlen beszélgetőpartnere az Űrrepülési Irányító Központ volt. A teljes időszak alatt Polyakov 25 tudományos kísérletet végzett.
Az űrhajós repülésének ilyen hosszú időszaka annak volt köszönhető, hogy be akarta bizonyítani, hogy lehetséges hosszú repüléseket végrehajtani, és ugyanakkor fenntartani a normális pszichét. Igaz, Poljakov földreszállása után a szakértők változásokat észleltek viselkedésében: az űrhajós visszahúzódóbb és ingerlékenyebb lett.
Azt hiszem, most már világos, hogy miért olyan fontos a pszichológusok szerepe az űrhajósok küldésekor. A szakemberek olyan személyeket választanak ki, akik hosszú ideig ugyanabban a csoportban lehetnek. Aki könnyen megtalálja a közös nyelvet, az a világűrbe kerül.
öltöny
Az űrruha fő feladata, hogy megnövekedett nyomást hozzon létre benne, mivel űrviszonyok között az ember tüdeje „felrobbanhat”, és ő maga is megduzzadhat ... Minden szkafander megvédi az űrhajósokat az ilyen bajoktól.
A modern szkafanderek hátránya a terjedelmességük. Amint az űrhajósok megjegyezték, különösen kényelmetlen volt ilyen öltönyben mozogni a Holdon. Megfigyelték, hogy a holdjárást megkönnyíti az ugrás. A Mars gravitációja szabadabb mozgást sugall. Mindazonáltal nehéz hasonló feltételeket teremteni a Földön ahhoz, hogy eredeti kiképzést lehessen végezni.
Ahhoz, hogy az ember jól érezze magát a Marson, szűkebb szkafanderre van szüksége, amelynek súlya körülbelül két kilogramm lesz. Biztosítani kell továbbá az öltöny hűtésének módját, és megoldani azt a kényelmetlenséget, amelyet az ilyen ruházat a férfiaknál az ágyékban és a nőknél a mellkasban okoz.
Marsi kórokozók
A híres tudományos-fantasztikus író, HG Wells "A világok háborúja" című regényében elmondta, hogy a marslakókat földi mikroorganizmusok győzték le. Ez az a probléma, amellyel szembesülhetünk, amikor a Marsra érünk.
Vannak javaslatok az élet jelenlétével kapcsolatban a Vörös bolygón. A legegyszerűbb élőlények valójában veszélyes ellenfelek lehetnek. Mi magunk is szenvedhetünk ezektől a mikrobáktól.
A Mars bármely kórokozója képes megölni bolygónkon az összes életet. Ezzel kapcsolatban az Apollo 11, 12 és 14 űrhajósai 21 napig karanténban voltak, amíg megállapították, hogy nincs élet a Holdon. Igaz, a Holdnak nincs légköre, ellentétben a Marssal. A Marsra utazni szándékozó űrhajósokat a Földre való visszatérésük után hosszú távú karanténba kell helyezni.
mesterséges gravitáció
Az űrhajósok másik problémája a súlytalanság. Ha a Föld gravitációját egységnek vesszük, akkor például a Jupiter gravitációs ereje 2,528 lesz. Súlytalanságban az ember fokozatosan elveszíti a csonttömeget, és izmai sorvadni kezdenek. Ezért az űrrepülés körülményei között az űrhajósoknak hosszú távú képzésre van szükségük. A tavaszi trénerek segíthetnek ebben, de nem a szükséges mértékben. A mesterséges gravitációra példa a centrifugális erő. A repülőgépnek hatalmas centrifugával kell rendelkeznie, forgógyűrűvel. A hajókat még nem szerelték fel ilyen eszközökkel, bár léteznek ilyen tervek.
2 hónapig az űrben tartózkodva az űrhajósok teste alkalmazkodik a súlytalanság körülményeihez, így a Földre való visszatérés próbatétel lesz számukra: öt percnél tovább állni is nehéz. Képzeld el, milyen hatással lenne az emberre egy 8 hónapos Mars-utazás, ha a csonttömeg havi 1%-kal csökkenne nulla gravitáció mellett. Ezenkívül a Marson az űrhajósoknak bizonyos feladatokat kell végrehajtaniuk, hozzászokva a fajsúlyhoz. Aztán a visszaút.
A mesterséges gravitáció létrehozásának egyik módja a mágnesesség. De vannak hátrányai is, mivel csak a lábak mágneseződnek a felülethez, míg a test kívül marad a mágnes hatásán.
Űrhajó
Jelenleg elég űrhajó van, amely biztonságosan eljuthat a Marsra. De figyelembe kell vennünk azt a tényt, hogy ezekben a gépekben élő emberek is lesznek. A repülőgépnek tágasnak és kényelmesnek kell lennie, mert az emberek sokáig maradnak bennük.
Ilyen hajókat még nem hoztak létre, de nagyon valószínű, hogy 10 éven belül képesek leszünk fejleszteni és felkészíteni a repülésre.
Naponta hatalmas számú kis égitest ütközik bolygónkkal. A legtöbb ilyen test a légkör miatt nem éri el a Föld felszínét. Az atmoszférával nem rendelkező holdat folyamatosan mindenféle „szemét” támadja, erről a felszíne is beszédesen tanúskodik. Egy hosszú útra induló űrhajó sem lesz megvédve egy ilyen támadástól. Megpróbálhatja megerősített lemezekkel megvédeni a repülőgépet, de a rakéta nagy súlyt fog növelni.
A Földet az elektromágneses tér és a légkör védi a napsugárzástól. Az űrben minden más. Az űrhajósok ruházata napellenzőkkel van felszerelve. Állandóan szükség van az arc védelmére, hiszen a közvetlen napsugarak vakságot okozhatnak. Az Apollo program ultraibolya blokkolást fejlesztett ki alumíniummal, de a Holdra utazó űrhajósok megjegyezték, hogy gyakran előfordulnak különböző fehér és kék felvillanások.
A tudósok rájöttek, hogy az űrben lévő sugarak szubatomi részecskék (leggyakrabban protonok), amelyek fénysebességgel mozognak. A hajóba kerülve átszúrják a hajó bőrét, de az atom méreténél jóval kisebb részecskeméret miatt nem keletkezik szivárgás.
Képzeld el, hogy a Naprendszeren keresztül utazunk. Mekkora a gravitációs erő más bolygókon? Melyiken leszünk könnyebbek, mint a Földön, és melyikeken lesz nehezebb?
Amíg még nem hagytuk el a Földet, végezzük el a következő kísérletet: mentálisan ereszkedjünk le a Föld valamelyik pólusára, majd képzeljük el, hogy az Egyenlítőre kerültünk. Kíváncsi vagyok, változott-e a súlyunk?
Ismeretes, hogy bármely test súlyát a vonzási erő (gravitáció) határozza meg. Egyenesen arányos a bolygó tömegével és fordítottan arányos a sugarának négyzetével (erről először egy iskolai fizika tankönyvből értesültünk). Ezért, ha Földünk szigorúan gömb alakú lenne, akkor az egyes objektumok súlya a felszínén mozogva változatlan maradna.
De a Föld nem gömb. A sarkoknál lapított, az egyenlítő mentén pedig megnyúlt. A Föld egyenlítői sugara 21 km-rel hosszabb, mint a sarkié. Kiderült, hogy a gravitációs erő úgy hat az egyenlítőre, mintha messziről érkezne. Éppen ezért nem egyforma ugyanannak a testnek a súlya a Föld különböző részein. A legnehezebb tárgyaknak a föld sarkain kell lenniük, a legkönnyebbeknek pedig az egyenlítőn. Itt 1/190-kal könnyebbek lesznek, mint a súlyuk az oszlopoknál. Természetesen ez a súlyváltozás csak rugómérleg segítségével érzékelhető. Az egyenlítői objektumok súlyának enyhe csökkenése is bekövetkezik a Föld forgásából származó centrifugális erő miatt. Így a magas poláris szélességekről az Egyenlítőig érkező felnőtt ember súlya összesen körülbelül 0,5 kg-mal csökken.
Most illik megkérdezni: hogyan változik a Naprendszer bolygóin utazó ember súlya?
Első űrállomásunk a Mars. Mennyit nyomna egy ember a Marson? Nem nehéz egy ilyen számítást elvégezni. Ehhez ismernie kell a Mars tömegét és sugarát.
Mint ismeretes, a "vörös bolygó" tömege 9,31-szer kisebb, mint a Föld tömege, sugara pedig 1,88-szor kisebb, mint a földgömb sugara. Következésképpen az első tényező hatására a gravitációs erőnek a Mars felszínén 9,31-szer kisebbnek kell lennie, a másodiknak pedig 3,53-szor nagyobbnak kell lennie, mint a miénk (1,88 * 1,88 = 3,53 ). Végső soron ott van a Föld gravitációjának valamivel több, mint 1/3-a (3,53: 9,31 = 0,38). Ugyanígy bármely égitesten meg lehet határozni a gravitációs feszültséget.
Most egyezzünk meg abban, hogy a Földön egy űrhajós-utazó pontosan 70 kg-ot nyom. Ezután a többi bolygó esetében a következő súlyértékeket kapjuk (a bolygók tömegének növekedése szerint vannak elrendezve):
Plútó 4,5 Merkúr 26,5 Mars 26,5 Szaturnusz 62,7 Uránusz 63,4 Vénusz 63,4 Föld 70,0 Neptunusz 79,6 Jupiter 161,2
Amint látható, a Föld a gravitáció szempontjából köztes pozíciót foglal el az óriásbolygók között. Kettőn - a Szaturnuszon és az Uránuszon - a gravitációs erő valamivel kisebb, mint a Földön, a másik kettőn - a Jupiteren és a Neptunuszon - pedig nagyobb. Igaz, a Jupiter és a Szaturnusz esetében a súlyt a centrifugális erő hatásának figyelembevételével adják meg (gyorsan forognak). Ez utóbbi néhány százalékkal csökkenti a testtömeget az egyenlítőn.
Meg kell jegyezni, hogy az óriásbolygók esetében a súlyértékek a felső felhőréteg szintjén vannak megadva, és nem a szilárd felület szintjén, mint a szárazföldi bolygók (Mercury, Vénusz, Föld, Mars) és Plútó.
A Vénusz felszínén az ember majdnem 10%-kal könnyebb lesz, mint a Földön. Másrészt a Merkúron és a Marson a súlycsökkenés 2,6-szeresére fog bekövetkezni. Ami a Plútót illeti, egy ember 2,5-szer könnyebb lesz rajta, mint a Holdon, vagy 15,5-szer könnyebb, mint a Földön.
De a Napon a gravitáció (vonzás) 28-szor erősebb, mint a Földön. Egy emberi test 2 tonnát nyomna ott, és a saját súlya azonnal összetörné. A Nap elérése előtt azonban minden forró gázzá változott. Egy másik dolog az apró égitestek, például a Mars műholdai és aszteroidák. Sokukon a könnyedség szempontjából olyanná válhatsz, mint egy veréb!
Teljesen egyértelmű, hogy más bolygókra csak speciális, lezárt űrruhában utazhat az ember, amely életfenntartó rendszer eszközeivel van felszerelve. Az amerikai űrhajósok űrruhájának súlya, amelyben a Hold felszínére mentek, megközelítőleg megegyezik egy felnőtt súlyával. Ezért a más bolygókon utazó űrutazók általunk megadott értékeket legalább meg kell duplázni. Csak akkor kapunk a valódihoz közeli súlyértékeket.
A közelgő emberi Mars-repülés felkavarta az egész földi közösséget, és az elmúlt fél évszázad legtöbbet vitatott témája lett. Ez valóban nemes esemény a földi civilizáció történetében, amelytől nemcsak a Mars gyarmatosítását várjuk, hanem egy evolúciós fordulatot is. kozmikus ember«.
A marsi városok jelentik a negyedik bolygó jövőjét
Ismeretlen utakon utazva fel kell mérni a tervezett vállalkozás veszélyét is. A Kozmosz nem szereti a sietőt, mert köztudott, hogy a világűrt nem a jó hajlam engedékenysége különbözteti meg.
Az űrrepülés hosszú időtartamával járó problémák nagy részét (a sugárzási hatásokat leszámítva) a mesterséges gravitáció csökkenti, illetve megszünteti.
Míg a gravitáció hiányának kedvezőtlen hatása és a sugárzási helyzet hatása a legnagyobb akadálya a Naprendszer fejlődésének.
A Mars tanulmányozásában az előrehaladott pozíciót a NASA foglalja el, amely aktívan halad előre a Vörös bolygó területén. Hasonló küldetést folytat Elon Musk és társai, komoly hatalmat koncentrálva.
De ha valaki túl akar lépni az alacsony földi pályán, akkor a Hold tűnik kézenfekvőbb választásnak, hiszen a gravitáció alacsony hatásait alaposabban, három napra otthonról lehet tanulmányozni.
A szomszédunk remek hely a nagy hatótávolságú űrrepülési technológia kipróbálására, nem igaz? A Holdon jól lehet „beszaladni”, és a lakott bázisok kialakítását a maximumra finomítani idegen környezetben.
És egy másik pont - a holdi feladatok kidolgozása során az űrhajótervek fejlettebb technológiákat találhatnak a hosszú utazásokhoz. Egyetértesz ezzel?
Akkor miért nem hajlandó a NASA visszatérni a Holdra az emberi jelenlét mellett a Marson? Miért hagyja figyelmen kívül az X tér olyan kitartóan a Holdat, amint az a Mars felé rohan?
Most azonban nem egy összeesküvés-elmélet céljait követjük, állítólag: „nyilván tudnak valamit a Földet érő katasztrófáról”, tehát a Vörös Bolygóra akarnak menni. Egyszerűen a távoli vándorlás kérdése érdekel bennünket.
A mesterséges gravitáció gyenge vonzása.
A mesterséges gravitáció fogalmát óriás, forgó űrállomás-modulokról készült felvételek idézik fel, mint például az „Space Odyssey 2001” című filmben. Ez tűnik a legelfogadhatóbb megoldásnak a hosszú távú űrrepülések szempontjából. Igen, ez egy pillantás a kérdésre nem egy szakember, hanem egy potenciális utazó szemével.
A mesterséges gravitáció eléréséhez szükséges primitív szerkezetek létrehozása azonban láthatóan nehezebb feladat, mint amit a NASA vagy a Space X kész megoldani a technológia jelenlegi szintjével.A súlytalanság egyszerre lehet kellemes és alattomos. Ez egyrészt lehetővé teszi az űrhajósok számára, hogy olyan dolgokat hajtsanak végre, amelyek a Földön lehetetlenek: például nagy berendezések mozgatását enyhe kézmozdulattal. És természetesen nagyon érdekli a tudósokat: a biológiától a hidrodinamika anyagtudományáig.
Hosszú évtizedek óta tanulmányozták az emberi súlytalanságban való elhúzódó tartózkodást, és a következtetés riasztó – súlyos következményekkel jár az űrhajósok egészségére nézve. A kutatók a csontok törékenységétől és az izomtömeg veszteségétől a látásvesztésig pontozták.
A NASA hat-kilenc hónapig tartó űrrepüléseket tervez a Föld körüli pályán túl, a Marsra. Módszereket dolgoznak ki a súlytalanság következményeinek megszüntetésére. A konfrontáció elsősorban a napi órai gyakorlatok összeállításáról szól, ami kiemelt feladat az ügynökség számára.
Igen, a szakértők egy sor gyakorlatot dolgoznak ki a súlytalanság ellensúlyozására, kimosva a kalciumot a csontokból. Ugyanakkor senki sem kísérletezik ellenintézkedéssel - a gravitáció létrehozásával. Ennek ellenére régóta javasolták, hogy legalább részleges súlyosságot biztosítson, ami talán elegendő az egészségügyi problémák enyhítésére.
Meglepő módon azonban a mesterséges gravitáció alacsony prioritást élvez a NASA-nál és a Space X-nél. Lehet, hogy az ügynökségek még nem állnak készen arra, hogy túlságosan sietve teljesen kimenjenek az űrbe, és embereket küldjenek egy amúgy is veszélyes útra?
Egyetlen emberes marsi missziós űrhajónak sincs olyan forgó szerkezete, amely a gravitáció hatását keltheti.
Még a gigantikus, 100 ember szállítására tervezett SpaceX űrszonda sem hoz létre mesterséges gravitációt – sőt, ez már egy lakható állomás az űrben.
A gravitáció problémájával foglalkozó szakemberek azt mondják:
Michael Barratt, a NASA űrhajósa és orvosa elmagyarázta, hogy az ügynökség miért nem alkalmazta a mesterséges gravitációt a súlytalanság elleni intézkedésként: Meg tudjuk tartani a csontokat és az izmokat, a szív- és érrendszert - mondta egy 2016 szeptemberi konferencián Long Beachben. Kalifornia állam. Nincs szükségünk mesterséges gravitációra.
Az űrhajós álláspontját a NASA tisztviselői is megerősítették: csontvesztés, izomvesztés, vesztibuláris funkció, ezek azok a dolgok, amelyeket testmozgással szabályozhatunk, hogy normálisan működjön – mondja Bill Gerstenmaier.A marsi küldetés projektjét bemutató Elon Musk nem foglalkozott a súlytalanság problémájával, elutasította a helyi gravitáció megteremtését a hajók legénysége számára. „Úgy gondolom, hogy az érdemi kérdések megoldódtak” – mondta a Space X ötletgazdája.
Mellékesen, mondván, hogy sokkal több a hosszú távú repülés az ISS-re, mint a tervezett Mars-út során.
A mesterséges gravitáció technikai megvalósítása.
A szakértők azonban fontolóra vették a gravitáció létrehozásának lehetőségeit. Komoly problémát jelent az űrhajóprojekt technikai oldala, amely a mesterséges gravitáció gondolatát valósítja meg akár egy forgó modulon keresztül, akár valamilyen centrifuga létrehozásával.
„Sok járműtervet megvizsgáltunk, és különféle módokon próbáltunk mesterséges gravitációt biztosítani. Valójában egyszerűen nem működik” – magyarázza Gerstenmeier. Ez az űrhajó jelentős fejlesztése. Nagyon sok munka, miközben a feladat egyszerűen a Marsra jutás.
Ami még rosszabb, a szakértők úgy vélik: a hajó egy részének bekapcsolása a gravitáció támogatására új problémákat okozhat, mert az űrhajósoknak rendszeresen át kell igazodniuk a súlytalanság és a gravitáció között.
Ez viszont a tér alkalmazkodásának szindrómáját válthatja ki. Az űrhajósoknak naponta többször kell átkelniük a súlytalansági és gravitációs zónákat, ami sokkal problémásabb lehet, mint egyszerűen nulla gravitációban lenni.
Barret megjegyezte, hogy neki és kollégáinak technikai aggályai vannak a mesterséges gravitációs űrhajók tervezésével kapcsolatban. Az űrhajósok félnek a mesterséges gravitációtól. Miért? Nem szeretjük a nagy mozgó alkatrészeket.
Néhány űrhajósnál látási problémákat észleltek, ami a mesterséges gravitáció jelentőségének túlbecsüléséhez vezethet. Ugyanakkor a látásromlás oka nem ismert, és nincs garancia arra, hogy a gravitáció megoldja a problémát.Számos ötlet létezik arról, hogy ez miért történik. Az egyik tényező a szén-dioxid-szint emelkedése – vélik a szakértők. Így az ISS-en a szén-dioxid szintje tízszer magasabb, mint normál légköri körülmények között a Földön.
- Valószínűleg a gravitáció hiánya a technológia hiányának köszönhető, amely ma egyszerűen nem létezik a probléma megoldására. Hiszen ezt még Gerstenmeier sem zárja ki teljesen, aki kissé szkeptikus a gravitáció szükségességével kapcsolatban.
Igen, ahogy most értjük, a gravitáció az űrhajó-állomásokon a jövő technológiáinak kérdése.
A marsi verseny résztvevői ma arra törekednek, hogy elsőként érkezzenek meg a Marsra, és telepítsenek legalább valami, ami alkalmas az életre.
Az emberiségnek bravúrra van szüksége: a hosszú repüléstől meggyengülve, egy idegen bolygón, az életre alkalmatlan légkörben a telepesek menedékeket építenek és életet építenek a Vörös Bolygón.
De meg tudja valaki mondani, miért van akkora sietség, amikor a támadás repülésnek tűnik?