Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
0

Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе

Искусственная гравитация давно стала визитной карточкой фантастических фильмов. Достаточно вспомнить огромное вращающееся кольцо из «Космической одиссеи 2001 года» Стэнли Кубрика, вышедшей в 1968 году.


Между тем микрогравитация остается для астронавтов в длительных полетах серьезнейшей угрозой здоровью, она бьет по зрению, костям, мышцам и множеству других систем организма. Так появится ли главная фишка кинематографа на реальных космических кораблях или останется красивой выдумкой?

Мнение инженеров о сроках


Специалисты оценивают перспективы куда оптимистичнее, чем можно ожидать.

Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Человек сидит внутри устройства Human Eccentric Rotator, которое используется для имитации искусственной гравитации в космосе


На самом деле нет никаких причин, по которым это не могло бы произойти

— сказал в интервью научному порталу Live Science Торин Кларк, доцент кафедры аэрокосмической инженерии в университете Колорадо в Боулдере.

По его словам, препятствие лежит вовсе не в области физики или сложности конструкций. «С технической точки зрения это может произойти в самом ближайшем будущем», — отметил Кларк.

Тогда почему же вращающихся отсеков до сих пор нет на орбите? Ответ связан не с инженерами, а с деньгами и с одним простым вопросом, на который наука пока не дала точной цифры. К нему мы еще вернемся.

Тема с переменной популярностью


Искусственная гравитация — это одна из тех вещей, которые внезапно становятся суперпопулярными, а потом все ученые в НАСА и вообще все... получают много финансирования, чтобы понять, как это реализовать, а потом интерес к этой теме угасает

— Ана Диас Артилес, доцент кафедры аэрокосмической инженерии в Техасском университете A&M.

Циклы популярности повторяются с удивительной регулярностью.

А потом интерес к ней возвращается, угасает и снова возвращается. За то время, что я этим занимаюсь, я прошел через пару таких циклов

— Артилес.

Помимо бюджета остается и чисто практическая неясность.

Все согласны, что это хорошая идея. Проблема в том, что мы не знаем, как ее реализовать. Какая сила тяжести вам нужна? Какого размера должно быть устройство? Какой длины оно должно быть? И как долго его нужно использовать? Что лучше — постоянная гравитация или центрифуга с коротким радиусом действия, когда вы заходите и выходите?

— Артилес.

Три способа обмануть невесомость


Первый подход — тот самый киношный. Гигантское кольцо вращает сразу все жилые помещения, и экипаж живет и работает почти в земных условиях.

У вас относительно большой радиус, а значит, вам не нужно вращаться очень быстро, чтобы создать гравитацию. Но реализовать это крайне сложности

— Артилес.

Но такую конструкцию невозможно привезти одним кораблем: потребуются несколько запусков и сборка прямо на орбите.


Воплощение этой идеи — станция «Элизиум» из из одноименного фильма Нила Бломкампа


Второй вариант гораздо скромнее — компактная центрифуга с малым радиусом, куда человек заходит на короткое время и выходит. Именно ее специалисты считают самой осуществимой и по деньгам, и по технике, поэтому разберем ее устройство чуть ниже подробно.

Третий способ опирается на линейное ускорение. Принцип тот же, что прижимает пассажиров к спинкам сидений в разгоняющемся автомобиле, только корабль разворачивают так, чтобы ноги астронавта давили на пол. Для торможения аппарат поворачивается и включает двигатели в обратную сторону, плавно снижая скорость и сохраняя примерно ту же тяжесть внутри.

Но тогда вам понадобится что-то вроде двигателя, который сможет постоянно ускоряться. И я думаю, что в плане тяги мы еще не достигли нужного уровня

— Артилес.

Центрифуга на полчаса


Вернемся к самому реалистичному решению — центрифуге с малым радиусом. По сути, это труба радиусом от 1,8 до 3 метров, которая раскручивается и имитирует тяжесть. Человек сидит или стоит внутри, голова у него ближе всего к центру вращения, поэтому центробежная сила тянет сильнее всего в сторону ног. Жить в таком устройстве никто не собирается, его задача — короткие ежедневные сеансы.

Это что-то вроде тренажера. На МКС есть беговая дорожка и тренажер с сопротивлением, так что вы занимаетесь там 30 минут, а потом выходите

— Артилес.

Правда, у компактного решения обнаружился неприятный побочный эффект.

Придется привыкнуть


Из-за высокой скорости вращения возникает иллюзия перекрестной кориолисовой силы — ощущение наклона или кувыркания, стоит лишь склонить голову в сторону. По словам Кларка, именно этот эффект и запускает укачивание.

Его команда выяснила приятную вещь: устойчивость к неприятным ощущениям вырабатывается тренировкой. Человека помещают в медленно вращающуюся центрифугу и прибавляют скорость каждый раз, когда дискомфорт пропадает.

Если очень медленно, постепенно увеличивать скорость вращения... и делать это не за один сеанс, а за несколько сеансов в течение нескольких дней, то, насколько мы можем судить, любой человек постепенно адаптируется к вращению [со скоростью] до 20–30 оборотов в минуту

— Кларк.

Спасет ли вращение кости и зрение


Главная неизвестная — дозировка. Долгая невесомость отнимает костную и мышечную массу, снижает аэробную выносливость, провоцирует тромбы и портит зрение из-за смещения жидкости в глазах, но какая именно тяжесть остановит эти процессы, пока неясно.


Невесомость — это множество проблем для человеческого здоровья


Подсказку дали опыты с добровольцами, лежащими на наклонной кровати с опущенным изголовьем, — стандартный способ имитировать космическую дезадаптацию. Полчаса в центрифуге в день действительно уберегли часть мышечной функции.

Тридцати минут в день… возможно, недостаточно. Возможно, час или даже два часа в день, и, может быть, при более высоких перегрузках, было бы полезно

— Кларк.

Такие эксперименты стоят дорого и тянутся долго. Итог выходит обескураживающим: дорогу перекрывают не технологии, а нехватка знаний о правильном применении и деньги.

Интересный факт


Ближе всего к орбите искусственная гравитация подобралась 20 лет назад. Для МКС готовили жилой модуль с центрифугой шириной 2,5 метра, но в 2005 году проект свернули по бюджетным причинам.
Наши новостные каналы

Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.

ВКонтакте Дзен Одноклассники
Рекомендуем для вас