为什么宇航员无法使用人工重力?


在太空中,尽管宇宙中的所有物体都像往常一样服从重力,但像在地球上一样,“顶”和“底”并没有感觉到,因为航天器和机上所有物体都以相同的速度被重力加速。

如果您将一个人放置在太空中,而远离他在地球表面上受到的重力影响,那么他将经历失重状态。 尽管宇宙的所有群众将继续吸引宇宙飞船,但他们将继续吸引宇宙飞船,所以一个人会在里面“游泳”。 在诸如《星际迷航》,《星球大战》,《战舰巡洋舰银河》等电影和其他影片中,我们始终可以看到船员在任何其他条件下如何在船上稳定站立。 这将需要创建人造重力的可能性-但是考虑到我们今天所知的物理定律的形式,这是一项艰巨的任务。


模拟与克林贡人战斗时,发现桥上的加布里埃尔·洛尔卡船长。 整个团队被人工引力“吸引”-今天的科幻技术

关于等效原理的重要一课与重力有关:一个统一加速的参考系统与重力场是无法区分的。 如果您在火箭里而不能向外看,您将无法理解正在发生的事情:是重力将您推倒,还是火箭在一个方向上均匀加速? 这个想法导致了相对论一般理论的形成,并且在一百多年之后,这是我们所知的最正确的引力和加速度描述。


球在加速火箭中落在地面上并在地球上的行为相同,证明了爱因斯坦的等效原理

我们还可以使用另一种技巧:使船旋转。 代替线性加速(火箭的加速力),您可以得到一个离心式加速度,使船上的人会感觉到他是如何被船体吸引的。 这以电影《 2001:太空漫游》而闻名,这种力量与足够大的船只将无法与重力区分开。

但这就是全部。 重力的三种作用力是重力加速度,线性加速度和旋转加速度。 对于那些在宇宙飞船上的人来说,这是一个很大的问题。


1969年空间站的概念应该从阿波罗计划的使用阶段在轨道上收集。 该站本应绕中心轴旋转并产生人工重力。

怎么了 因为要前往另一个星系,您必须在那条路上加快船速,并在到达时放慢速度。 如果您无法抵御这些加速,那么惨败将等待着您。 例如,要加速到“星际迷航”的“脉冲速度”,达到光速的百分之几,一个小时必须承受4000 g的加速度。 这是加速度的100倍,这将阻止您体内的血液流动-无论如何,这是非常不愉快的情况。


1992年哥伦比亚号航天飞机的发射表明,火箭的加速不是瞬间发生的,而是持续了很长时间,很多分钟。 飞船的加速度应该远远超过人体承受的速度

此外,如果您不想在长途旅行中失重,并且遭受可怕的生物学影响,例如骨量减少和宇宙盲目性,则恒定的力必须作用于您的身体。 对于重力以外的力,这将不是问题。 例如,对于电磁暴露,可以将命令放置在导电外壳中,这将消除所有外部电磁场。 然后在内部可以布置两个平行的板并组织一个恒定的电场,该电场将使电荷沿某个方向移动。

哦,如果重力以同样的方式起作用。


电容器的示意图,两个平行的导电板具有相同的大小和不同的符号电荷,从而在它们之间产生电场

没有“引力导体”,并且不能保护重力。 在特定空间区域内的任何板之间都不可能产生均匀的引力场。 原因是,与由正电荷和负电荷产生的电相反,重力“电荷”属于相同类型的质量能。 引力总是吸引人的,对此无能为力。 您将需要使用三种可用的加速度类型来做所有可能的事情-重力加速度,线性加速度和旋转加速度。


宇宙中的绝大部分夸克和轻子都是由物质组成的,但是对于它们中的每一个,也都有反物质的粒子,它们的引力质量是不确定的

产生人工重力的唯一方法是打开一种新型的负重力质量,该重力可以保护您免受船舶加速的影响,并在不加速的情况下不断向下拉动。 我们发现的所有粒子和反粒子都是正的,但它们是惯性质量,即与粒子加速或生成相关的质量(即,从等式F = ma和E = mc 2来看,它们是m)。 我们表明,所有已知粒子的惯性质量和引力质量都重合,但是到目前为止,尚未对反物质和反粒子进行足够彻底的检查。


ALPHA合作比其他实验更接近于测量重力场中中性反物质的行为

现在正在进行实验! 在欧洲核子研究组织 (CERN)的ALPHA实验中,他们接受了抗氢-一种稳定的中性反物质形式-现在正致力于以低速将其与所有其他颗粒隔离。 如果事实证明足够灵敏,我们可以测量反物质在重力场中朝哪个方向移动。 如果它会像往常一样掉落,则其重力质量大于零,并且不能用于创建重力导体。 但是,如果她跌倒了,它将改变一切。 唯一的实验结果将突然使人工重力在物理上成为可能。


获得人工重力的能力很诱人,但它需要存在负重力质量。 反物质可能会变得如此庞大,但这仍然是未知的。

如果反物质的重力质量为负,则使房间的天花板不受反物质的影响,而地板则不受物质的影响,我们可以创建一个人造引力场,使您不断“下沉”。 用重力导体建造船壳后,我们将保护船内所有人免受超高加速度的作用,否则这将是致命的。 而且,最重要的是,太空中的人们将不再遭受负面的生理影响,从前庭设备的紊乱到心肌的萎缩,这些都会惹恼现代宇航员。 但是,直到我们发现一个具有负重力质量的粒子(或一组粒子),人工重力才能通过加速度获得。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN411333/


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