Наукова вигадана штучна гравітація не працюватиме; Поговоримо про Г-Сили

Гравітація важка. Ньютону знадобився довгий час, щоб зламати його, і багато ньютонівських фізиків сто років, щоб підтвердити гравітаційні теорії Ейнштейна. І це те, що відбувається природно. Штучна гравітація є набагато більш заплутаною.

Гірничо-наукова фантастика - що дивно плідна для футуристичного вирішення проблем - тут безнадійна. Розглянемо Зоряні війни пізнання, яке засунуло брудний палець у кожну лунку, що міг склатися. Штучна гравітація на Тисячоліття Сокіл і кожен інший шматок космічного сміття? Він генерується штучним генератором гравітації. Вукіпедія, що має десять тисяч скрутних слів про Дарта Моула, має всі два речення на логіці Лукаса, перемагаючи нульову g:

Штучні гравітаційні генератори використовувалися для створення стабільного поля тяжіння поза природною гравітацією планети, що сприяло життю в просторі. Вони також використовувалися для стиснення предметів - для зберігання з газоподібними товарами, а іноді і для створення синтетичних дорогоцінних каменів.

Навіть Зоряний шлях, яка повинна бути Зоряні війни для дітей модельного U.N., не краще. Але це не зовсім справедливо вибирати з наукової фантастики. Синтетична гравітація, як у гравітації, створеній людьми, в даний час виходить за рамки нашого розуміння.

Проблема

Проблема полягає в тому, що, порівняно з іншими силами, гравітація слабшає. На практиці це означає, що найпростіший спосіб побудувати космічний корабель із штучною гравітацією, що дорівнює земній гравітації, полягає в тому, щоб дати їй масу Землі. Якщо ненабагато повторюватись якийсь дивний надто щільний матеріал або нерозбірливе дослідження, це не може бути й мови.

Однак це не означає, що більш складних рішень немає. Штучне накладення нормальної гравітації просто не буде одним з них.

Імовірне рішення

Якщо прискорити лише потрібну кількість - або в рядку, або в колі - можна створити g-сили, що дорівнюють силам тяжіння. Проблема прискорення в одному напрямку полягає в тому, що ваше паливо зрештою вичерпається. На щастя, простір - це вакуум, тому, як тільки ротаційне прискорення виконує свою роботу, немає нічого, щоб сповільнити рулон космічної станції. Ви бачили це на екранах у Elysium, Марсіани, і Halo - і вона пронизує більш дивні концепції NASA. (Це не тільки старі концепти, подібні до мистецтва 1969 року, - крутіння космічних кораблів на шляху до НАСА у 2015 році.)

Як і всі сили, концепція зводиться до масового розгону. У цьому випадку кругове прискорення є ω ^ 2 рази R (де ω - кутова швидкість і R - радіус судна). Оскільки маса залишається такою ж, де б ви не знаходилися, створення правильного еквівалента підробленої гравітації стає вправою в тому, щоб зробити ваш корабель потрібного розміру і обертати його на правильній швидкості.

Проблема з можливим рішенням

Але будівництво крутильного корабля Златовласка нелегке. Якщо радіус занадто малий, ви можете зіткнутися з ефектом Коріоліса. Коли ваш внутрішній кадр швидко обертається, прості дії приймають дивні властивості. Ви можете почувати себе комфортними, подібними до Землі г-силами, що стоять на місці, але навіть нахил голови може викинути два ваші вуха поза синхронізацію. Тому ви не можете кинути баскетбол прямо через карусель, вказує на серію простір:

Якщо ви зробите корабель досить великим, вам не доведеться обертати його так швидко - але ви отримуєте неймовірні механічні навантаження на ваш космічний корабель, якщо ви зробите його величезним. Науково-фантастичне солодке місце, PBS Space Time говорить, що близько до кільця Гало. Враховуючи, що десятки тисяч доларів за фунт, щоб отримати матеріали поза планетою, "астрономічні", як сказав астроном Корнельського університету, нам доведеться побудувати цю річ у космосі. Враховуючи достатньо великий Kickstarter, ви можете зробити це нуль-g в окремі цифри.