Лариса Дмитриевна – очень увлекающийся человек. Она часто размышляет на всякие довольно спорные темы здесь, на нашем проекте. Однако, как правило, я не мешаю ей высказывать свои идеи. И часто по ночам спорю с ней посредством мессенджеров соцсетей о том, что есть одно неоспоримое, на мой взгляд, доказательство, что человек однозначно родом с Земли: его приспособленность к гравитации планеты, на которой он эволюционировал.
Гравитация серьёзно влияет на многие жизненные процессы, которые происходят в организме людей. Учёные давно установили такой факт – столкнувшись с изменениями внешних условий, наш организм немедленно пытается адаптироваться к ним, что абсолютно логично. Однако иногда он делает это таким странным образом, что фактически ставит под угрозу здоровье человека, а иногда даже и его жизнь. Особенно остро это ощущается при длительном пребывании на орбите в состоянии невесомости, а ещё сильнее при возвращении космонавтов на Землю.
На самом деле это только кажется, что на орбитальной станции её обитатели непрерывно кайфуют и бесцельно плавают по коридорам на полном расслабоне, ловя капли воды счастливыми губами.
В реальности же до двух третей космонавтов при попадании на орбиту испытывают так называемый «синдром космической адаптации»: это тошнота, головокружение, рвота, потеря аппетита, головная боль, недомогание, потливость, бледность...
Эти явления обычно начинаются в первые минуты или часы пребывания в невесомости, и длятся до нескольких дней. Однако потом это состояние проходит, и больше не вызывает особого беспокойства.
Еще один эффект нахождения в невесомости заключается в том, что кровь перераспределяется к верхним конечностям, вызывая заложенность носа, головные боли, а также некоторое обезвоживание, поскольку организм выводит жидкости, которые он воспринимает как «лишние», из верхней части тела, что уменьшает объем крови.
Во время пребывания в космосе это не является серьёзной проблемой, но при возвращении на Землю такое состояние опасно, поскольку может вызвать резкое падение артериального давления, и даже привести к потере сознания. Если космонавт провёл слишком много времени на орбите, в этом случае обязательно принимаются все необходимые меры предосторожности.
Другие проблемы, которые возникают у космонавтов, связаны с опорно-двигательным аппаратом. Помимо увеличения роста космонавта на 3–6 см из-за декомпрессии позвоночника, потеря мышечной массы и плотности костей на орбите может быть очень значительной, особенно если человек находится там длительное время. Ой не зря до 60% мышц человека выполняют функцию компенсации силы тяжести. Не зря.
Именно поэтому космонавты обязаны следовать очень строгой программе выполнения физических упражнений и до, и во время, и после полета в космос. Но и это ещё не всё. Потому что могут ещё возникнуть проблемы со зрением, которые часто проявляются уже после полёта; страдает желудочно-кишечный тракт; мочеполовая и эндокринная системы, при которых может нарушаться функция почек; легкие... короче, в большей или меньшей степени в условиях невесомости страдают все функции нашего организма.
Хм. Получается, что межзвездные путешествия из-за подобных трудностей невозможны? Пока да. До тех пор, пока генная инженерия не достигла таких высот, при которых она будет способна адаптировать физиологию человека к различным средам по первому требованию, нам придется искать способы адаптировать к нашим организмам внешние условия, по-другому никак.
Вопрос создания гравитации на мчащихся к другим звёздам космических кораблях уже очень давно изучает научная фантастика. И многие из авторов проявляют в этом деле весьма серьёзный творческий подход.
В некоторых случаях предпочитается просто игнорировать этот вопрос (зачем усложнять жизнь), иногда используется какое-то устройство, генерирующее гравитацию, без раскрытия его ТТХ, а ещё предлагаются решения, которые пока не осуществимы с точки зрения развития инженерного дела.
Например, это возможность (и способность) иметь большие количества массы на корабле, что является самым основным известным нам способом создания гравитации. Этот способ хорош, конечно. Но тащить с собой нужно будет массу, равную массе Земли!
А ещё можно создать ускорение, которое будет имитировать воздействие силы тяжести.
Согласитесь, проще всего было бы «нажать на педаль газа» нашего космического корабля и почувствовать, как нас начинает «тянуть» в сторону, противоположную направлению движения. У этого метода есть, правда, одна небольшая проблема: количество топлива, которое потребуется для поддержания постоянного ускорения. Его нужно будет иметь колоссальные количества!
Именно поэтому АМС, которые отправляются в космос, как правило получают первоначальный импульс и потом равномерно, без ускорения, двигаются в вакууме до нужной точки. Топлива для этого не требуется.
Более эффективный способ создать ускорение, действующее как гравитация, - это построить вращающуюся конструкцию по типу центрифуги. И такой вариант был предложен впервые Константином Эдуардовичем Циолковским. Позже за ним последовали Герман Поточник и Вернер фон Браун. Так что эта идея почти так же стара, как и сама теоретическая космонавтика.
Поддержание вращения центрифуги или какой-то подобной конструкции с постоянной скоростью требует гораздо меньше энергии, чем непрерывное линейное ускорение корабля. Вращательное движение будет вызывать центростремительное ускорение, направленное наружу, которое можно использовать в качестве замены земной гравитации.
Именно этот принцип создания искусственной силы тяжести используется в фильмах «2001: Космическая одиссея» и «Интерстеллар». Однако разница между ними существует, поскольку во втором случае человеку будет гораздо труднее адаптироваться. Давайте узнаем, почему.
Создание искусственной гравитации с помощью центрифуги — хорошее решение. Однако и здесь существуют серьёзные проблемы. Поскольку во вращающейся системе, подобной той, о которой мы упомянули, возникают силы Кориолиса, производящие некоторые «странные» эффекты.
Они могут включать, например, изменения в величине гравитации, которую будет ощущать человек в процесе движения параллельно оси вращения, или ту или иную сторону относительно её. Будут наблюдаться отклонения в траектории движения любого объекта. Космонавт будет чувствовать разницу в силе тяжести на разных высотах относительно оси системы. Даже между собственными головой и ногами.
Заметность этих эффектов будет зависеть от скорости вращения станции или корабля, и их размеров. Возможно, конечно, что в конечном итоге человек мог бы, наверное, относительно хорошо адаптироваться к такому странному миру психологически. Однако наше внутреннее ухо наверняка не сможет привыкнуть к этому. Потому что, когда мы будем двигать головой, условия внешней среды будут постоянно изменяться. Такое состояние будет непрерывно вызывать у космонавтов головокружение и дезориентацию.
Исследователи подсчитали, что максимальная скорость вращения, которую нормально переносят люди, и к которой мы сможем относительно легко адаптироваться, составляет около 2 об/мин. Приблизительно с 3 об/мин нам потребуются более длительные периоды адаптации, а при скорости выше 5 об/мин или около того всё становится совсем печально. Именно поэтому конструкция «Space Station V» из «Одиссеи» гораздо лучше, чем у «Endurance» из «Интерстеллара». Потому что она вращается гораздо медленнее.
Очевидно, что для того, чтобы создать корабль или среду обитания, генерирующую гравитацию, подобную земной, но не превышающую комфортную скорость вращения, потребуются создание очень больших конструкций.
«Space Station V» имеет диаметр 300 м, что позволяет ей соответствовать необходимым параметрам. В фильме она вращается со скоростью 1 об/мин. Искусственная гравитация при таких размерах будет сравнима с гравитацией на поверхности Луны.
«Endurance», в свою очередь, имеет диаметр 64 м и вращается со скоростью примерно 5,5 об/мин, что обеспечивает искусственную гравитацию, подобную земной. Однако, как мы отмечали выше, в такой конструкции будут наблюдаться странные эффекты, и для нормального функционирования космического корабля потребуется экипаж, прошедший обучение работе с системами подобного типа.
Конечно, мы сегодня пока не можем себе позволить строительство на орбите даже гораздо более простых объектов. Для этого нужны мощные и недорогие ракеты.
И когда они появятся, над Землёй будет развёрнут первый в Галактике космический отель. Только когда это произойдёт, никому пока не известно.
Всем добра.
Рекомендую прекрасное место, где можно найти всё! (И это не Греция)*👇
Главная страница проекта👇
*Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543