Отвечаем на очередной вопрос присланный читателем:
В одном сайнс фикшн фильме герои живут в космических станциях, где искусственным образом создана гравитация, есть возможность плавать в бассейне и т.д. Возможно ли создание таких условий в реальности?
На данный момент существует несколько концепций создания искусственной силы тяжести на космических кораблях, работу бассейна способны обеспечить лишь некоторые из них.
Искривление пространства-времени
Начнём с наиболее утопической концепции. В общей теории относительности гравитация является проявлением искривления пространства времени. Обычно в космосе пространство-время искривляется массивными телами, такими как звёзды и планеты.
Идея способа заключается в том, чтобы искусственно создать внутри корабля локальную область искривлённого пространства-времени, которое будет порождать гравитацию, на данный момент это невозможно. Физика не владеет даже полноценной теорией гравитации: в первом приближении гравитацию неплохо описывает теория тяготения Ньютона, во втором — общая теория относительности, но обе эти теории неприменимы на квантовом уровне и необходима новая квантовая теория гравитации, над которой в настоящий момент трудятся множество учёных, но работа пока еще далека от завершения.
О создании технологии управления гравитацией в обозримом будущем и речи быть не может, в дополнение к этому такой подход потенциально может вызвать множество трудностей в работе корабля.
Замена гравитации ускорением
Другой вариант это создание искусственной силы тяжести за счёт работы двигателей корабля, он достаточно просто реализуется, но подходит лишь для длительных перелётов, когда половину пути двигатели будут разгонять корабль, а вторую половину тормозить, за счёт этого на корабле инерция будет прижимать всё к полу и можно обеспечить необходимую силу тяжести.
Невесомость будет ощущаться лишь короткий период времени, при смене направления работы двигателя, вполне возможно, что через несколько столетий, во время освоения человечеством Солнечной системы этот подход будет активно использоваться. В научной фантастике такой подход показан, например, в телесериале «Пространство».
Замена гравитации центробежной силой
Третий концепт заключается в создании огромных вращающихся колец, где сила тяжести будет создаваться центробежной силой, а в центральной части корабля при этом будет сохраняться невесомость. Данный подход также не представляет принципиальных проблем в реализации хотя и требует значительного усложнения конструкции корабля.
Главная проблема состоит в том, что при таком варианте космический корабль или станция должен будет иметь довольно большой радиус, чтобы создать комфортное ощущение силы тяжести. Центробежная сила зависит от радиуса, поэтому чем ближе к центру вращения, тем меньше будет ощущаться создаваемая сила тяжести.
При существенной разнице в силе тяжести ощущаемой разными частями тела у космонавта могут возникнуть различные неприятные эффекты, такие как тошнота, потеря ориентации в пространстве и т.п. Долговременное пребывание в таких условиях вероятно может иметь не очень хорошие последствия для здоровья. Поэтому для создания комфортной силы тяжести космический корабль должен иметь радиус не менее десяти метров.
Подобные конструкции на текущем уровне развития технологий слишком дороги и не имеют большого смысла, однако вполне возможно в будущем при длительных межпланетных перелётах будут использоваться вращающиеся космические корабли.
Такой способ создания искусственной силы тяжести показан в фильмах: «Космическая одиссея 2001», «Марсианин» и многих других.
Авторы: астрофизик Карасенко Ф.В., к.т.н. Петров А.В.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!