В научно-фантастических фильмах не раз можно видеть сцену, в которой находящиеся на борту космического корабля астронавты, вместо того чтобы свободно плавать в состоянии невесомости, вполне себе твердо стоят на палубе. Впрочем, удивляться тут особо ничему, ибо в гипотетическом будущем возможны даже самые невероятные чудеса, а уж искусственная гравитация и подавно.
Искусственная гравитация не так уже и недостижима в мире реальной науки. Чтобы ощутить на себе всю силу искусственной силы тяжести, достаточно прокатиться на скоростной карусели. При этом вы ощутите, как тело наливается тяжестью, а руки и ноги становятся настолько тяжелыми, что их едва можно поднять. Примерно то же самое ощущают космонавты в выходящей на орбиту ракете или пассажиры быстро разгоняющегося автомобиля. Весьма любопытно, что человек ощущает силу тяжести примерно одинаково, не отличая вызвавших ее причин.
Стоя на поверхности Земли, вы ощущаете перегрузку в 1 g и в этом случае она вызвана гравитационным полем планеты. Но эту же самую перегрузку вы бы ощутили, если бы двигались с определенным ускорением в космическом корабле, находясь вдалеке от гравитационных полей небесных тел. Более того, если бы при этом вы не смотрели в иллюминатор, то даже не смогли бы с уверенностью сказать, что именно заставляет вас ощущать притяжение — гравитационное поле планеты или ускорение космического корабля. Это затруднение является прямым следствием принципа эквивалентности сил инерции и гравитации.
Как можно использовать этот принцип эквивалентности для создания искусственной силы тяжести?
Первый способ заключается в том, чтобы постепенно разгонять космический корабль, а затем, достигнув половины пути, начинать потихоньку сбрасывать скорость. Но тут возникает вопрос, до какой скорости нужно разогнать корабль при полете к далеким звездам и каковы будут последствия разгона и последующего торможения для путешественников? Да, похоже, линейное ускорение не самый лучший способ ощутить привычную земную тяжесть.
Второй способ более реалистичный. Вместо линейного, нужно создать вращательное ускорение, то есть заставить космический корабль вращаться вокруг своей оси. При этом центробежная сила будет выталкивать астронавтов от центра к корпусу корабля, служащего в данном случае полом.
Трудность здесь в том, что обитаемый космический аппарат должен быть достаточно велик, его радиус должен составлять не менее 200 метров! Если радиус станции будет слишком мал, для создания ускорения потребуется более высокая скорость вращения, а это приведет к тому, что людей начнет укачивать, к тому же голова и ноги астронавтов будут испытывать разную силу притяжения.
Меньшая проблема заключается в том, что притяжение будет тем меньше, чем ближе вы будете находиться к оси вращения. Пока это всё, что может предложить современная наука по части создания искусственной гравитации. А что сверх того - это лишь предположения и догадки, порой весьма смелые, вроде создаваемых антиматерией антигравитационных полей. Впрочем, если физикам удастся проверить поведение частиц антивещества в гравитационном поле, и последние поведут себя диаметрально противоположным образом частицам материи, вполне возможно, что создание «антигравитаторов» станет лишь вопросом времени.
