تلعب الأفلام دورًا حاسمًا في تحفيز خيالنا حول موضوع مستقبل البشرية ، وهذا أكثر وضوحًا في مجال السفر إلى الفضاء. على مدى السنوات القليلة الماضية ، ساعدتنا أفلام مثل Interstellar و Martian و Gravity على تخيل ما سيصبح ممكنًا في المستقبل ، ولكن في نفس الوقت تركت أسئلة حول مدى دقة هذه الأفلام. حصلت على هذا السؤال من تروي ستيوارت:
شاهدت أنا وزوجتي الجاذبية في المساء ورأينا ما هو مبين في الصورة أدناه. السؤال هو لماذا ، عندما ترك جورج ملف مشدود ، عندما شنق في الفضاء ، يطير بعيدا؟ في الواقع ، في هذه اللحظة الوزن هو نفسه ولا يلعب أي دور. تعتقد الزوجة أنها تطفو في الفضاء بسرعات مختلفة بسبب الاختلاف في الكتلة. أعتقد أن الكتلة تلعب دورًا فقط عند محاولة تغيير الاتجاه. فلماذا يطير جورج بعيدًا عن نفسه؟
وهذه الصورة.
في هذا المشهد ، اثنين من رواد الفضاء يطيران عبر محطة الفضاء الدولية في محاولة يائسة للوصول إليها. هناك واحدة من وحدات Soyuz مع تشغيل مظلة. رايان ستون (ساندرا بولوك) ومات كوالسكي (جورج كلوني) يحاولان التمسك به. كلاهما يفشل ، لكن ستون يتمسك بخط المظلة بقدمه ويحمل كوالسكي. يرون أن الحبل لن يقف بين الاثنين ، لذا فإن كوالسكي يفشل ويطفو ببطء في الفضاء بعيدًا عن ستون ومحطة الفضاء.
ولكن مع هذا السيناريو ، هناك مشكلة واحدة وصفها تروي. يبدو أنه يتعارض مع قانون نيوتن الأول.
يمكن تسمية قانون نيوتن الأول بأقدم قانون فيزياء معروف للبشرية: الأشياء الباقية تحافظ على السلام ، والأجسام المتحركة تحافظ على اتجاهها وسرعة حركتها إذا لم تتصرف القوى الخارجية عليها. بعد أن تمسك ستون وكوالسكي بخط المظلة ، تم تمديده ولم يعد ممتدًا ، يجب أن يتحركوا بنفس السرعة وفي نفس الاتجاه. للوهلة الأولى ، لا يوجد سبب حتى لسحب الخط - فقد تحركوا بسرعة ثابتة ، دون تسارع ، مما يعني عدم وجود قوة. ولكن لا يزال ، كوالسكي يطير بعد فك الارتباط.
خلاصة القول هي أن القوى الخارجية تعمل هنا. هناك جاذبية ، على سبيل المثال. هناك تأثير صغير ، ولكن لا يكاد يذكر ، من الجو المتخلف (لذلك ، يجب رفع الأقمار الصناعية في المدارات المنخفضة بشكل دوري ، وإلا فإنها ستترك مداراتها وتحترق في الغلاف الجوي). محطة الفضاء الدولية أكبر بكثير من ستون أو كوالسكي ، لذا فهي أكثر عرضة للجاذبية. لكن هذا لا يهم ، لأن قانون نيوتن الثالث ، الذي ينص على أن F = ma ، يقول أن تسارع ISS و Stone و Kowalski يجب أن يكون هو نفسه ، حتى مع الكتل المختلفة.
تأثير الغلاف الجوي هو أيضا سؤال مثير للاهتمام. يعتمد ذلك على كثافة الجسم ومساحته وحجمه. لهذا السبب ، إذا قام جاليليو بالفعل بإعداد تجربته على إسقاط كرتين من كتل مختلفة وبنفس الحجم من برج مائل في بيزا ، سيجد أن كرة أثقل طارت على الأرض بشكل أسرع: مقارنة بالكرة التي تزن 5 كجم ، كرة تزن 500 جرام سيشهد فقط 10٪ من الجذب لكن 22٪ من مقاومة الهواء! سيختبر جسم أخف وأقل كثافة من محطة الفضاء الدولية - على سبيل المثال ، رجل - قوة سحب أكبر من الغلاف الجوي ، وبالتالي سيتباطأ بشكل أكثر نشاطًا عندما يكون في المدار.
لكن هذا لا يكفي لما يحدث في الفيلم. كثافة الهواء في محطة الفضاء الدولية منخفضة للغاية بحيث يستغرق كوالسكي شهورًا لتمزيق جانب واحد. كان من الممكن إرساله إلى جانب المركبة الفضائية مع رعشة بسيطة على الكابل ، وكان هذا سيخصم الحلقة بأكملها.
لكن شيئًا ، إذا اعتبرنا ملصق الفيلم حقيقة ، فإننا لم نأخذ في الاعتبار. ماذا لو لم نعتبر الكبل نظامًا خطيًا ، ولكن لاحظ أن هناك زوايا في ترتيب الأشياء؟
من الواضح أن كوالسكي تقع بزاوية على حجر ، والتي تقع بزاوية محطة الفضاء الدولية. ما يمكن أن يؤدي إلى مثل هذا الوضع في الفضاء؟ دوران المركبة الفضائية! يمكن أن يحدث هذا حتى بسبب دوران صغير ناتج عن إطلاق أو تصادم حديث (كما يحدث في الفيلم) حدث في أي مكان باستثناء مركز كتلة ISS. إذا قمت بتدوير كرة على حبل ثم قطعتها ، فأنت تعلم أن الكرة تطير بعيدًا في خط مستقيم.
في الفضاء ، يمكن أن يكون هذا الدوران بطيئًا جدًا. بطيئة جدًا بحيث يصعب إدراكها عند مشاهدة حلقة. ولكن قد يكون كافيًا:
• حافظ على كابل مشدود.
• توفير خطر أن تمزق الكتلة في نهاية الكبل.
• إذا تم تحرير الوزن في النهاية (كوالسكي يحرر الكابل) ، فسوف يتحرك بسبب القصور الذاتي.
لذا ، تروي ، أنت على حق ، هناك نوع من التسارع ضروري لسحب الكابل ، والمخاطرة بكسره ، وكذلك نقل Kowalski عندما يطلق الكابل ، بعيدًا عن المحطة. يمكن أن يحدث هذا التسارع بسبب قوة خارجية تتسبب في تغيير في سرعتك ، أو بسبب حركة دوران تتسبب في تغيير الاتجاه. بناءً على ما رأيته في الفيلم ، اخترت تغييرًا في الاتجاه: صغير ، ولكنه كافٍ للتأثير الموضح في الفيلم.
ربما لا أشاهد الأفلام مثل معظم العلماء. لا أبحث عن عيوب أو فتحات مؤامرة ، لا أقول: "
هذا مستحيل !". أحاول التوفيق بين ما يحدث مع الاحتمالات التي توفرها قوانين الفيزياء ، وهنا وجدت مثل هذا الخيار. لعب الدور أيضًا دورًا كبيرًا في فيلم The Martian ؛ كانت هناك لحظة واحدة عندما أردت أن أصرخ في مات دامون ، الذي حفر حفرة في جراب بدلته الفضائية - لم أستطع أن أفهم لماذا لم يجعلها أقرب إلى مركز كتلته من أجل التحكم بشكل أفضل في الرحلة!
ونتيجة لذلك ، يمكن لرائد فضاء متمرس مثل Kowalski أن يحاول جعل رعشة قوية تقترب من المحطة ، إذا لم يكن دورانها أكبر من ما شوهد في الفيلم ، فإن مثل هذه المناورة ستكون مستحيلة. لكن التسارع من أي نوع هو السبب الوحيد الذي يجعل رائد الفضاء ، الذي لا يرهب ، يبدأ في الطيران بعيدًا. لذا يجب أن يكون هناك تفسير لمثل هذا التأثير. حسنًا ، أو قرر صانعو الأفلام ببساطة أن المؤامرة والتاريخ والخاتمة أكثر أهمية من العلم ، وانتظروا ببساطة ظهور عالم فيزياء فلكية ليس من الصعب إرضائه بشكل خاص ، والذي سيقدم تفسيرًا مناسبًا لكل ما يحدث!