Hətta kosmosa marağı olmayan bir insan belə kosmosa səyahət haqqında film görməyib və ya kitablarda belə şeylər oxumayıb. Demək olar ki, bütün belə işlərdə insanlar gəminin ətrafında gəzir, normal yatır, yeməkdə problem yaşamır. Bu o deməkdir ki, bu uydurma gəmilərdə süni cazibə qüvvəsi var. Əksər izləyicilər bunu tamamilə təbii bir şey kimi qəbul edirlər, lakin bu, heç də belə deyil.
Süni Cazibə
Bu, müxtəlif üsulların tətbiqi ilə bizə tanış olan cazibə qüvvəsinin dəyişməsinin (istənilən istiqamətdə) adıdır. Və bu, təkcə fantastik əsərlərdə deyil, həm də çox real dünyəvi situasiyalarda, əksər hallarda təcrübələr üçün edilir.
Nəzəri cəhətdən süni cazibə qüvvəsinin yaradılması o qədər də çətin görünmür. Məsələn, onu ətalət, daha dəqiq desək, mərkəzdənqaçma qüvvəsinin köməyi ilə yenidən yaratmaq olar. Bu gücə ehtiyac dünən yaranmadı - insan uzunmüddətli kosmik uçuşlar haqqında xəyal qurmağa başlayan kimi dərhal baş verdi. yaradılışkosmosda süni cazibə çəkisizlikdə uzun müddət qalma zamanı yaranan bir çox problemin qarşısını almağa imkan verəcəkdir. Astronavtların əzələləri zəifləyir, sümükləri zəifləyir. Belə şəraitdə aylarla səyahət edərkən bəzi əzələlərin atrofiyası yarana bilər.
Beləliklə, bu gün süni cazibə qüvvəsinin yaradılması böyük əhəmiyyət kəsb edən bir vəzifədir, bu bacarıq olmadan kosmosun tədqiqi sadəcə mümkün deyil.
Materiallar
Hətta fizikanı yalnız məktəb kurikulumu səviyyəsində bilənlər də başa düşürlər ki, cazibə dünyamızın əsas qanunlarından biridir: bütün cisimlər bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, qarşılıqlı cazibə / itələmə yaşayır. Bədən nə qədər böyükdürsə, onun cazibə qüvvəsi bir o qədər çox olur.
Reallığımız üçün Yer çox böyük bir obyektdir. Buna görə də istisnasız olaraq ətrafındakı bütün bədənlər ona cəlb olunur.
Bizim üçün bu, adətən q ilə ölçülən, kvadrat saniyədə 9,8 metrə bərabər olan sərbəst düşmənin sürətlənməsi deməkdir. Bu o deməkdir ki, ayağımızın altında dayaq olmasaydı, hər saniyə 9,8 metr artan sürətlə yıxılacaqdıq.
Beləliklə, yalnız cazibə qüvvəsi sayəsində biz normal şəkildə ayağa qalxa, yıxıla, yeyib-içə, haranın yuxarı, hara aşağı olduğunu anlaya bilirik. Cazibə qüvvəsi yox olarsa, biz sıfır cazibə qüvvəsində olacağıq.
Kosmosda uçma - sərbəst düşmə vəziyyətində olan astronavtlar bu fenomenlə xüsusilə tanışdırlar.
Nəzəri cəhətdən alimlər süni cazibəni necə yaratmağı bilirlər. Mövcüd olmaqbir neçə texnika.
Böyük Kütlə
Ən məntiqli seçim kosmik gəmini süni cazibə qüvvəsinə malik olacaq qədər böyük etməkdir. Kosmosda oriyentasiya itirilməyəcəyi üçün gəmidə özünü rahat hiss etmək mümkün olacaq.
Təəssüf ki, texnologiyanın müasir inkişafı ilə bu üsul qeyri-realdır. Belə bir obyekti qurmaq üçün çoxlu vəsait tələb olunur. Bundan əlavə, onu qaldırmaq üçün inanılmaz miqdarda enerji tələb olunacaq.
Sürətləndirin
Belə görünür ki, əgər siz yerinkinə bərabər g-yə nail olmaq istəyirsinizsə, sadəcə olaraq gəmiyə düz (platforma) forma vermək və istədiyiniz sürətlənmə ilə müstəviyə perpendikulyar hərəkət etmək lazımdır. Bu yolla, süni cazibə qüvvəsi əldə ediləcək və idealdır.
Lakin reallıq daha mürəkkəbdir.
İlk növbədə yanacaq məsələsini nəzərdən keçirməyə dəyər. Stansiyanın daim sürətlənməsi üçün fasiləsiz enerji təchizatı olmalıdır. Qəfildən maddəni atmayan mühərrik görünsə belə, enerjinin saxlanması qanunu qüvvədə qalacaq.
İkinci problem sabit sürətlənmə ideyasıdır. Biliklərimizə və fiziki qanunlarımıza görə, sonsuzluğa qədər sürətlənmək mümkün deyil.
Bundan əlavə, bu cür nəqliyyat vasitələri tədqiqat missiyaları üçün uyğun deyil, çünki onlar daim sürətlənməli - uçmalıdırlar. O, planeti öyrənmək üçün dayana bilməyəcək, hətta onun ətrafında yavaş-yavaş uça bilməyəcək - sürətləndirmək lazımdır.
BeləlikləBeləliklə, belə bir süni cazibə qüvvəsinin hələ bizim üçün mövcud olmadığı aydın olur.
Karusel
Hər kəs karuselin fırlanmasının bədənə necə təsir etdiyini bilir. Buna görə də, bu prinsipə uyğun olan süni cazibə cihazı ən real görünür.
Karuselin diametrində olan hər şey ondan təxminən fırlanma sürətinə bərabər sürətlə düşməyə meyllidir. Məlum olub ki, cismin üzərində fırlanan cismin radiusu boyunca yönəlmiş qüvvə təsir edir. Bu, cazibə qüvvəsinə çox bənzəyir.
Deməli, sizə silindrik formalı gəmi lazımdır. Eyni zamanda, öz oxu ətrafında fırlanmalıdır. Yeri gəlmişkən, bu prinsipə əsasən yaradılmış kosmik gəmidəki süni cazibə tez-tez fantastika filmlərində göstərilir.
Barrel formalı gəmi uzununa ox ətrafında fırlanaraq, istiqaməti obyektin radiusuna uyğun gələn mərkəzdənqaçma qüvvəsi yaradır. Yaranan sürətlənməni hesablamaq üçün qüvvəni kütləyə bölmək lazımdır.
Fizikanı bilən insanlar üçün bunu hesablamaq çətin olmayacaq: a=ω²R.
Bu düsturda hesablamanın nəticəsi sürətlənmədir, birinci dəyişən düyün sürətidir (saniyədə radyanla ölçülür), ikincisi radiusdur.
Buna əsasən, adi g-ni əldə etmək üçün kosmos nəqlinin bucaq sürəti ilə radiusunu düzgün birləşdirmək lazımdır.
Bu problem "İntersol", "Babylon 5", "2001: A Space Odyssey" və bu kimi filmlərdə işıqlandırılır. Bütün bu hallardasüni cazibə Yerin sərbəst düşmə sürətinə yaxındır.
İdeya nə qədər yaxşı olsa da, onu həyata keçirmək olduqca çətindir.
Karusel metodunun problemləri
Ən açıq problem A Space Odyssey-də vurğulanır. “Kosmik daşıyıcının” radiusu təxminən 8 metrdir. 9,8 sürətlənmə əldə etmək üçün fırlanma hər dəqiqədə təxminən 10,5 dövrə sürətlə baş verməlidir.
Göstərilən dəyərlərdə müxtəlif qüvvələrin döşəmədən müxtəlif məsafələrdə hərəkət etməsindən ibarət olan “Koriolis effekti” təzahür edir. Bu, birbaşa açı sürətindən asılıdır.
Məlum olur ki, kosmosda süni cazibə qüvvəsi yaranacaq, lakin korpusun çox sürətli fırlanması daxili qulaqda problemlərə səbəb olacaq. Bu da öz növbəsində disbalans, vestibulyar aparatla bağlı problemlər və digər oxşar problemlərə səbəb olur.
Bu maneənin ortaya çıxması belə bir modelin son dərəcə uğursuz olduğunu göstərir.
"Dünya-Rinq" romanında olduğu kimi, əksinə getməyə cəhd edə bilərsiniz. Burada gəmi radiusu orbitimizin radiusuna yaxın olan (təxminən 150 milyon km) halqa şəklində hazırlanır. Bu ölçüdə onun fırlanma sürəti Coriolis effektini nəzərə almamaq üçün kifayətdir.
Problemin həll olunduğunu güman edə bilərsiniz, lakin heç də belə deyil. Fakt budur ki, bu strukturun öz oxu ətrafında tam fırlanması 9 gün çəkir. Bu, yüklərin çox böyük olacağını güman etməyə imkan verir. Üçüntikinti onlara tab gətirdi, çox güclü material lazımdır, bu gün bizim ixtiyarımızda deyil. Bundan əlavə, problem materialın miqdarı və tikinti prosesinin özüdür.
Oxşar mövzulu oyunlarda, "Babylon 5" filmində olduğu kimi, bu problemlər birtəhər həll olunur: fırlanma sürəti kifayət qədər kifayətdir, Koriolis effekti əhəmiyyətli deyil, hipotetik olaraq belə bir gəmi yaratmaq mümkündür..
Lakin belə dünyaların belə bir çatışmazlığı var. Onun adı impulsdur.
Öz oxu ətrafında fırlanan gəmi nəhəng giroskopa çevrilir. Bildiyiniz kimi, gyroskopun bucaq momentinə görə oxdan kənara çıxması son dərəcə çətindir. Onun miqdarının sistemdən çıxmaması vacibdir. Bu o deməkdir ki, bu obyektin istiqamətini təyin etmək çox çətin olacaq. Bununla belə, bu problem həll edilə bilər.
Problemin Həlli
Kosmik stansiyada süni cazibə qüvvəsi "O'Neill silindri" köməyə gələndə əlçatan olur. Bu dizaynı yaratmaq üçün ox boyunca birləşdirilən eyni silindrik gəmilərə ehtiyac var. Onlar müxtəlif istiqamətlərdə fırlanmalıdırlar. Bu montajın nəticəsi sıfır bucaq impulsudur, ona görə də gəmiyə istədiyiniz istiqaməti verməkdə heç bir çətinlik olmamalıdır.
Təxminən 500 metr radiuslu gəmi düzəltmək mümkündürsə, o zaman tam lazım olduğu kimi işləyəcək. Eyni zamanda, kosmosdakı süni cazibə kifayət qədər rahat olacaq və gəmilərdə və ya tədqiqat stansiyalarında uzun uçuşlar üçün uyğun olacaq.
Kosmos Mühəndisləri
Süni cazibə qüvvəsini necə yaratmaq oyunun yaradıcılarına məlumdur. Lakin bu fantaziya aləmində cazibə qüvvəsi cisimlərin qarşılıqlı cazibəsi deyil, cisimləri müəyyən bir istiqamətdə sürətləndirmək üçün nəzərdə tutulmuş xətti qüvvədir. Buradakı cazibə mütləq deyil, mənbə yönləndirildikdə dəyişir.
Kosmik stansiyada süni cazibə xüsusi generatordan istifadə etməklə yaradılır. Generatorun ərazisində vahid və bərabər istiqamətlidir. Beləliklə, real dünyada generatoru quraşdırılmış gəmi sizi vursa, gövdəyə çəkiləcəksiniz. Bununla belə, oyunda qəhrəman cihazın perimetrini tərk edənə qədər yıxılacaq.
Bu gün belə bir qurğunun yaratdığı kosmosda süni cazibə qüvvəsi bəşəriyyət üçün əlçatmazdır. Bununla belə, hətta ağ saçlı tərtibatçılar da bu barədə xəyal qurmağı dayandırmırlar.
Sferik Generator
Bu, avadanlığın daha real versiyasıdır. Quraşdırıldıqda, çəkisi generatora doğru bir istiqamətə malikdir. Bu, cazibə qüvvəsi planetar stansiyaya bərabər olacaq stansiya yaratmağa imkan verir.
Sentrifuqa
Bu gün Yerdəki süni cazibə müxtəlif cihazlarda tapılır. Onlar əsasən ətalət üzərində qurulur, çünki bu qüvvə bizim tərəfimizdən qravitasiya təsirləri kimi hiss olunur - bədən sürətlənməyə nəyin səbəb olduğunu ayırd etmir. Nümunə olaraq: liftə qalxan bir insan ətalət təsirini yaşayır. Bir fizikin gözü ilə: liftin qaldırılması avtomobilin sərbəst düşməsinin sürətlənməsinə əlavə olunur. Qayıdandan sonrakabinlərdə ölçülən hərəkətə görə çəki "artım" yox olur və adi hissləri qaytarır.
Alimlər uzun müddətdir ki, süni cazibə qüvvəsi ilə maraqlanırlar. Bu məqsədlər üçün ən çox sentrifuqa istifadə olunur. Bu üsul təkcə kosmik gəmilər üçün deyil, həm də cazibə qüvvəsinin insan orqanizminə təsirini öyrənmək tələb olunan yerüstü stansiyalar üçün uyğundur.
Yer üzündə təhsil alın, müraciət edin…
Qravitasiyanın tədqiqi kosmosdan başlasa da, bu, çox adi bir elmdir. Bu gün də bu sahədə nailiyyətlər, məsələn, tibbdə öz tətbiqini tapmışdır. Planetdə süni cazibə yaratmağın mümkün olub-olmadığını bilməklə, ondan motor aparatları və ya sinir sistemindəki problemləri müalicə etmək üçün istifadə etmək olar. Üstəlik, bu qüvvənin tədqiqi ilk növbədə Yerdə aparılır. Bu, astronavtların həkimlərin yaxından diqqəti altında qalaraq təcrübələr aparmasına şərait yaradır. Başqa bir şey kosmosdakı süni cazibədir, gözlənilməz vəziyyət zamanı astronavtlara kömək edə biləcək insanlar yoxdur.
Tam çəkisizliyi nəzərə alsaq, aşağı Yer orbitində olan peyki nəzərə almaq olmaz. Bu cisimlər az da olsa, cazibə qüvvəsindən təsirlənir. Belə hallarda yaranan cazibə qüvvəsinə mikroqravitasiya deyilir. Həqiqi cazibə yalnız kosmosda sabit sürətlə uçan aparatda yaşanır. Lakin insan orqanizmi bu fərqi hiss etmir.
Uzunluğa tullanma zamanı (gömrü açılmazdan əvvəl) və ya təyyarənin parabolik enişi zamanı çəkisizlik hiss edə bilərsiniz. Belə təcrübələrtez-tez ABŞ-da səhnələşdirilir, lakin təyyarədə bu hiss cəmi 40 saniyə çəkir - bu, tam araşdırma üçün çox qısadır.
SSRİ-də hələ 1973-cü ildə süni cazibə yaratmağın mümkün olub olmadığını bilirdilər. Və nəinki onu yaratdı, həm də hansısa şəkildə dəyişdirdi. Cazibə qüvvəsinin süni azalmasının parlaq nümunəsi quru daldırma, daldırmadır. İstədiyiniz effekti əldə etmək üçün suyun səthinə sıx bir film qoymaq lazımdır. Adam onun üstünə qoyulur. Bədənin ağırlığı altında bədən su altında batır, yalnız baş yuxarıda qalır. Bu model okeanda olan aşağı cazibə dəstəyini nümayiş etdirir.
Çəkisizliyin əks qüvvəsinin - hiperqravitasiyanın təsirini hiss etmək üçün kosmosa getməyə ehtiyac yoxdur. Kosmik gəmini bir sentrifuqada havaya qaldırıb yerə endirərkən, siz nəinki həddindən artıq yüklənməni hiss edə, həm də onu öyrənə bilərsiniz.
Qravitasiya müalicəsi
Qravitasiya fizikası, digər şeylərlə yanaşı, çəkisizliyin insan orqanizminə təsirini öyrənərək, nəticələrini minimuma endirməyə çalışır. Bununla belə, bu elmin çoxlu nailiyyətləri planetin adi sakinləri üçün faydalı ola bilər.
Həkimlər miopatiyada əzələ fermentlərinin davranışı ilə bağlı araşdırmalara böyük ümidlər bəsləyirlər. Bu, erkən ölümə səbəb olan ciddi xəstəlikdir.
Aktiv fiziki məşqlərlə sağlam insanın qanına çoxlu miqdarda kreatinofosfokinaz fermenti daxil olur. Bu fenomenin səbəbi aydın deyil, bəlkə də yük hüceyrə membranına elə təsir edir ki,"deliklər". Miyopatiyalı xəstələr məşq etmədən eyni effekti əldə edirlər. Astronavtların müşahidələri göstərir ki, çəkisizlikdə aktiv fermentin qana axını xeyli azalır. Bu kəşf immersion istifadəsinin miopatiyaya səbəb olan amillərin mənfi təsirini azaldacağını göstərir. Hazırda heyvanların sınağı davam edir.
Bəzi xəstəliklərin müalicəsi bu gün süni də daxil olmaqla cazibə qüvvəsinin tədqiqindən əldə edilən məlumatlardan istifadə etməklə həyata keçirilir. Məsələn, serebral iflic, insult, Parkinson xəstəlikləri yük kostyumlarından istifadə etməklə müalicə olunur. Dəstəyin müsbət təsiri ilə bağlı araşdırma - pnevmatik ayaqqabı demək olar ki, tamamlandı.
Marsa uçacağıq?
Astronavtların ən son nailiyyətləri layihənin reallığına ümid verir. Yerdən uzaqda uzun müddət qaldıqda bir insana tibbi dəstək təcrübəsi var. Cazibə qüvvəsi bizimkindən 6 dəfə az olan Aya tədqiqat uçuşları da çoxlu faydalar gətirib. İndi astronavtlar və elm adamları qarşılarına yeni bir məqsəd qoyurlar - Mars.
Qırmızı Planetə bilet almaq üçün növbəyə düşməzdən əvvəl, işin ilk mərhələsində - yolda bədənin nə gözlədiyini bilməlisiniz. Orta hesabla səhra planetinə gedən yol bir il yarım - təxminən 500 gün çəkəcək. Yolda yalnız öz gücünüzə güvənməli olacaqsınız, sadəcə olaraq kömək gözləmək üçün heç bir yer yoxdur.
Bir çox amillər gücü zəiflədəcək: stress, radiasiya, maqnit sahəsinin olmaması. Bədən üçün ən vacib sınaq ağırlıq qüvvəsinin dəyişməsidir. Səyahət zamanı insan "tanış olur"bir neçə səviyyəli çəkisi. Əvvəla, bunlar uçuş zamanı həddindən artıq yüklənmələrdir. Sonra - uçuş zamanı çəkisizlik. Bundan sonra, təyinat yerində hipoqravitasiya, çünki Marsda cazibə Yerin 40%-dən azdır.
Uzun uçuşda çəkisizliyin mənfi təsirləri ilə necə mübarizə aparırsınız? Ümid edilir ki, süni cazibə qüvvəsinin yaradılması sahəsindəki inkişaflar yaxın gələcəkdə bu problemi həll etməyə kömək edəcək. Kosmos-936-da səyahət edən siçovullar üzərində aparılan təcrübələr göstərir ki, bu texnika bütün problemləri həll etmir.
ƏS təcrübəsi göstərdi ki, hər bir astronavt üçün lazımi yükü fərdi olaraq təyin edə bilən təlim komplekslərinin istifadəsi orqanizmə daha çox fayda gətirə bilər.
İndiyə qədər yalnız tədqiqatçıların deyil, Qırmızı Planetdə koloniya qurmaq istəyən turistlərin də Marsa uçacağına inanılır. Onlar üçün, ən azı, ilk növbədə, çəkisizlik hissləri həkimlərin bu cür şəraitə uzun müddət məruz qalma təhlükəsi ilə bağlı bütün arqumentlərindən üstün olacaq. Bununla belə, onların da bir neçə həftə ərzində köməyə ehtiyacı olacaq, ona görə də kosmik gəmidə süni cazibə yaratmağın yolunu tapmaq çox vacibdir.
Nəticələr
Kosmosda süni cazibə qüvvəsinin yaradılması ilə bağlı hansı nəticələrə gəlmək olar?
Hazırda nəzərdən keçirilən bütün variantlar arasında fırlanan struktur ən real görünür. Ancaq fiziki qanunların mövcud anlayışı ilə bu mümkün deyil, çünki gəmi içi boş silindr deyil. Onun daxilində ideyaların həyata keçirilməsinə mane olan üst-üstə düşmələr var.
Bundan əlavə, gəminin radiusu belə olmalıdırböyükdür ki, Koriolis effekti əhəmiyyətli təsir göstərmir.
Belə bir şeyi idarə etmək üçün yuxarıda qeyd olunan O'Neill silindrinə ehtiyacınız var ki, bu da sizə gəmini idarə etmək imkanı verəcək. Bu halda, ekipajı rahat cazibə qüvvəsi ilə təmin etməklə, planetlərarası uçuşlar üçün oxşar dizayndan istifadə etmək şansları artır.
Bəşəriyyət öz arzularını reallaşdırmağa müvəffəq olmazdan əvvəl mən elmi fantastikada bir az daha realizm və fizika qanunları haqqında daha çox bilik görmək istərdim.
