В основе идеи искусственной гравитации, вызванной вращением, лежит реакция на центростремительную силу, заменяющая силу тяжести.
Для имитации силы тяжести, космическому кораблю необходимо вращаться, заставляя содержимое стягиваться к внешнему краю, создавая ощущение веса.
В данном случае сила выражается формулой:
F = mω²r = mg
Получается, что на космической станции устанавливается угловая скорость (ω). При этом, на расстоянии (r) от центра корабля возникнет сила, эквивалентная воздействию mg (вес).
Из представленного выше уравнения ясно, что есть два варианта влияния на величину имитированной гравитации:
• изменение скорости вращения (ω)
• изменение радиуса окружности (r)
Проблема заключается в том, что для человека, который стоит на "полу" такой космической станции, значения r для головы и ног различаются. Ноги и голова испытывают воздействия различных скоростей и ускорений. В лучшем случае, это может привести к недомоганию. В худшем, полностью истощить.
Чтобы избежать это, необходимо очень большое значение r. Чем больше эта величина, тем меньшие отклонения между воздействиями на голову и ноги (градиент). Эти факторы необходимо учитывать при планировании подобной системы. Для минимизации градиента необходимо ограничить угловую скорость 2 оборотами в минуту.
Если перевести это число в радианы и подставить в исходную формулу, то получится определить минимальный радиус космической станции, для имитации гравитации, эквивалентной земной.
g = ω²r
r = g/ω² = 9.8 (м/с²) / 0.209² (рад/с) = 224.3 метра
В общем космическая станция получается очень большой.
Для сравнения: размеры МКС составляют 109x73x27 метров.
Основная цель МКС — обеспечение лаборатории для экспериментов, без влияния гравитации. Проведение исследований в космосе даёт возможность наблюдать результаты, которые невозможно получить на Земле.
Есть ещё одна причина, по которой в реальности нет подобных станций. Только в научной фантастике космические программы финансируют до уровня, достаточного для строительства столь впечатляющих кораблей.
Комментарии
1. Недлительный полёт можно и потерпеть, а после посадки реабилитироваться. Ну в пределах первых сотен дней.
2. Не обязательно кольцо - достаточно формы гантели. Даже на тросах.
На тросах не годится - устанешь стыковаться к вращающейся гантели.
А топливо - дефицит.
Даю наводку!
Что происходит с электрическим проводником (тросом) движущимся в магнитном поле земли со скоростью под 8 км/с?
... он, в итоге, тормозится.
... если получается замкнутый контур.
... ну я подозреваю оттуда питание станции брать собираются.
Даже интересно, и что же произойдет с незамкнутым проводником в слабом магнитном поле? И почему трос должен быть проводящим?
Разность потенциалов под 200 вольт.
Эту хрень с искусственной гравитацией хотели провести еще во времена Королева.
Из Востока выпускают груз на стальном тросе и производят закрутку вокруг центра масс груз-Восток.
Кто-то потом начал считать как поведет себя многосотнеметровый трос в магнитном поле земли на таких скоростях.
Забили короче)
Значит трос не должен быть проводником.
Значит трос должен быть дополнительным источником энергии.
Ага, работающим на торможение станции, что бы потом компенсировать это торможение двигателями имеющими ничтожный КПД.
Гениальный из вас инженер, вам срочно к Илону Маску ! он заценит.
Некоторые хотят использовать силу Лоренца для свода с орбиты отработанных спутников.
Речь вроде про магнитное поле, а пишите про разность потенциалов в вольтах. А ниче что у поверхности земли тоже градиент поля неслабый. Электрического. А колесо обозрения почему то не ломается.
А ваше колесо обозрения на земле стоит или движется со скоростью почти 8 км/с относительно земли (читай - магнитного поля)?
Перечитайте заглавный пост. Речь про вращение станции а не про то, что она летает на скорости 8км/с
Не важно вращается станция или нет.
Она летит сквозь магнитное поле земли со скоростью 8 км/с
Технически, станция (ну или трос) - это ротор электродвигателя на постоянных магнитах. Где постоянный магнит (статор) - магнитосфера земли.
Ну а дальше - сила Лоренца и все такое...
Сейчас есть немагнитные материалы
Геопагнитное поле - сильно турбулентное в малом объеме. Поэтому с троссом ничего не происходит. Но есть, структуры, точнее, механизмы, способные воспринимать такое поле. Но это тут не при чем.
По-моему, Вы путаете переменное магнитное поле и постоянное. А высота орбиты в 500 км, что там от поля остается?
Постоянное магнитное поле уже разучилось генерить энергию? Электродвигатели с постоянными магнитами помните? Неодим и вот это вот все...
Да почти ничего.
Вот только скорость троса....
Да и вообще...
https://habr.com/ru/post/401513/
Всё же электродвигатель и генератор - разные конструкции. По ссылке в статье электричество берется не из магнитного поля, а из магнитосферы.
Стыковочный узел должен быть на оси вращения, причём неподвижный относительно стыкуемого корабля. От него должен быть герметичный коридор до кольца станции (по диаметру).
Коридор не нужен. Жилой блок должен иметь возможность приблизится к оси (утянуть трос). Во время стыковки вращение прекращается - можно и потерпеть.
Не усложняйте конструкцию.
Причем обитаемой может быть только одна сторона, а вторая вообще может быть противовесом. Но с другой стороны выводить на орбиту несколько десятков тонн балласта.... Вот если бы астероид какой прицепить в качестве противовеса.
Какая орбита? Это для дальних полётов.
Блевать будут как и ЦНС будет иметь проблемы. Вовсяком случае в Союзе пробовали от нескольких специалистов в т.ч. биофизикой по теме занимавшихся слышал в 1980-90-е.
При ХОРОШИХ старинных движителях вопросов гравитации не возникает. Естественно без отброса масс. На Земле уже были и возможно не один раз они воспроизведены.
Принцип действия не раскроете?
Не мои разработки. Люди годами работали в данной теме. Кроме того я читал пару открытых статей по теме а остальное - думаю как минимум ДСП.
Джентльмену (ВладиславЛ) верить на слово!
Там уже есть материал для противовеса в товарных количествах. Собирай старые спутники и в сетку на другом конце троса.
- Меня в искусственной гравитации всегда смущало одно: если она невозможна, то почему до сих пор не объявлен конкурс, ну, скажем, с призом в 50 000 долларов? Никакой ведь опасности нет. Она невозможна.
Вспомните, как технология рисования на поверхности CD, DVD появилась. Длительное время считалось, что уложить биты и байты так, чтобы образовался рисунок НЕВОЗМОЖНО. Объявили конкурс. Появился странный мальчик с ноутбуком, который приехал и нарезал диск как просили. Мальчика забрали в Японию. После этого рисование на дисках стало бытовой фичей.
Все эти ваши "гениальные изобретатели" напоминают экстрасенсов так и не выигравших до сих пор ни одной лотереи.
Тем не менее таких истории много.
Один объявил награду за электродвигатель меньше рисового зерна. Считал что подстегнет нанотехнологии.
Нарисовался чувак с микропинцентом который сварганил его по обычным технологиям)
Но тем не менее зато микродвигатели пошли в массы.
Другои заявил что современны ( на тот момент) ракеты - полная хрень. На него обиделись и спросили за слова. Так появились самонаводящиеся по теплу ракеты.
Также вспоминаеться причуда одного советского академика который очень любил альтернативщиков. Утверждал на что тысячу таких придурков всегда найдеться пара таких которые оказываються правы.
Ну конкретно тот мальчик конкурс выиграл. И рисование по дискам нынче уже бытовая возможность, доступная каждому.
покажите мне хоть один диск с рисунком на рабочей поверхности, который при этом нормально читается.
"покажите мне хоть один диск с рисунком на рабочей поверхности, который при этом нормально читается"
Вы сейчас оспариваете существование технологий Labelflash и LightScribe.
А ведь они в каждом ноутбуке.
Вы ещё передачу данных без проводов начните опровергать.
По ссылке - нанесение изображений на неиспользуемую область, тут ничего интересного нет вообще и вопрос был не про это.
"По ссылке - нанесение изображений на неиспользуемую область"
В условиях конкурса было уложить питы в рисунок.
То есть вообще нарисовать хоть что-то. Хоть где-то.
Даже это считалось невозможным.
Эта история напоминает анекдот:
В семье чукчей родился очень умный мальчик, который всех "достал" и тогда его выгнали из племени. Так появились японцы.
Зачем эквивалентной? В пониженной гравитации есть свои прелести. Плохо, когда ее совсем нет.
Последние исследования показали, что человеческий организм воспринимает длительную невесомость как болезнь.
И естественно ей сопротивляется. Но поскольку болезнь не очень стандартная и на земле не встречается...
Почему не встречается? Гипертония.
Самое забавное, что невесомость является столь же имитированной, что и гравитация, которую предлагается имитировать.
Чтобы невесомость исчезла, достаточно остановить тело, движущееся по орбите с первой космоскоростью. По крайней мере, так утверждает не-модифицированная ньютонова динамика.
Центробежная...)
Не существует центробежной силы. Существует центростремительная сила и третий закон Ньютона.
Это спорно.В контексте статьи центробежная выглядела-бы уместнее, на мой вкус.
Это бесспорно. Ваш вкус не имеет никакого отношения к школьному курсу физики.
Ну все достаточно просто. Первый рывок в космос был связан с развитием ракетных технологий, необходимых военным для доставки света и тепла в каждый домик пиндостана. Пока на следующем витке разборок военным не понадобятся космические стационары, их и не появится.
Проблема в том, что космос планомерно убыточен, и что-то новое в нем - результат желаний НЕ коммерческих структур. А достаточные по количеству бюджеты - только у военных.
ЗЫ Секту свидетельствующих пыхам илона маска не рассматриваю.
Закон сохранения энергии: в данном случае любой предмет или технология или строение или машина тем дороже, чем выше она находиться от поверхности земли.
и обратный закон, чем дешевле и тем не менее высоко находиться такая вещь, строение или машина - тем с уверенностью можно сказать что ее полезность стремиться минимальным значениям.
«полезность» любой вещи находящейся выше над поверхностью земли в первую очередь измеряется постоянством этой полезности на этой высоте..
то есть , чем выше , то либо дороже, либо бесполезней)))
Страницы