Helyezze az embert az űrbe, távol a föld felszínének gravitációs kötéseitől, és úgy fogja érzékelni a súlytalanságot. Bár az univerzum minden tömege továbbra is gravitációs módon fog rá hatni, ők vonzzák az űrhajókat, amelyekben az ember tartózkodik, tehát úszni fognak. És mégis, a tévében megmutatták nekünk, hogy egy bizonyos űrhajó legénysége minden körülmények között meglehetősen sikeresen jár a lábán. Ehhez a mesterséges gravitációt használják, amelyet egy fantasztikus hajó fedélzetén lévő létesítmények hoztak létre. Mennyire közel van ez a valódi tudományhoz?
Gabriel Lorca százados a Discovery-hídon a Klingonokkal folytatott szimulált csata alatt. Az egész személyzetet vonzza a mesterséges gravitáció, és ez egy kánon
A gravitáció szempontjából Einstein nagy felfedezése az egyenértékűség elve volt: egyenletes gyorsulással a referenciakeret nem különbözik a gravitációs tértől. Ha rakétán lennél, és nem tudná az ablakon keresztül látni a világegyetemet, fogalma sincs arról, hogy mi történik: a gravitációs erő hátráltatja, vagy a rakéta gyorsulása egy bizonyos irányba? Ez az ötlet vezette az általános relativitáselméletet. 100 évvel később ez a gravitáció és gyorsulás legpontosabb leírása, amelyet ismertünk.
A rakéta alatt a földre ütő golyó azonos viselkedése repülés közben (balra) és a földön (jobbra) megmutatja Einstein egyenértékűség elvét
Van még egy trükk - mondja Ethan Siegel -, amit felhasználhatunk, ha akarunk: megcsinálhatjuk az űrhajót. Lineáris gyorsulás (mint például egy rakéta tolóerő) helyett a centripetalális gyorsítás működhet úgy, hogy a fedélzeten lévő személy érezze az űrhajó külső testét, és a központ felé tolja. Ez volt a 2001-es A Space Odyssey-ben használt trükk, és ha az űrhajóid elég nagyok lennének, a mesterséges gravitáció megkülönböztethetetlen lenne a valódi gravitációtól.
Csak egy, de. A gyorsulás e három típusa - gravitációs, lineáris és rotációs - az egyetlen, amelyet a gravitáció hatásainak szimulálására használhatunk. És ez óriási probléma az űrhajó számára.
Az 1969-es állomás koncepciója, amelyet pályára kellett állítani az Apollo program kihasznált fázisaiból. Az állomásnak a központi tengelyén kellett forognia, hogy létrehozzon a mesterséges gravitációt
Miért? Mert ha egy másik csillagrendszerbe szeretne utazni, fel kell gyorsítania a hajót, hogy odaérjen, majd érkezéskor lelassítsa. Ha nem tudja elszigetelni magát e gyorsulásoktól, katasztrófa vár rád. Például ahhoz, hogy a Star Trek-be teljes impulzusig gyorsítson, a fénysebesség néhány százalékáig, 4000 g gyorsulást kell tapasztalnia. Ez a gyorsulás százszorosa, amely elkezdi akadályozni a test véráramát.
Promóciós videó:
A Columbia űrrepülőgép 1992-es elindítása hosszú időn át gyorsulást mutatott. Az űrhajó gyorsulása sokszor nagyobb lesz, és az emberi test nem lesz képes megbirkózni vele.
Ha nem akarja, hogy súlytalan legyen egy hosszú utazás során - hogy ne tegye ki magát szörnyű biológiai kopásnak, például izom- és csonttömeg elvesztésének -, a testnek állandó erőnek kell lennie. Bármely más erő esetén ezt meglehetősen könnyű megtenni. Például elektromágnesesség esetén a személyzetet egy vezető pilótafülkébe lehet helyezni, és sok külső elektromos mező egyszerűen eltűnik. Lehetőség van arra, hogy két párhuzamos lemezt elrendezzenek benne, és állandó elektromos mezőt kapjanak, és a töltéseket egy bizonyos irányba tolják.
Ha a gravitáció ugyanúgy működött.
Ilyen olyan koncepció, mint a gravitációs vezető, egyszerűen nem létezik, valamint az a képesség, hogy megvédje magát a gravitációs erőtől. Lehetetlen egy egységes gravitációs mezőt létrehozni a tér egy régiójában, például két lemez között. Miért? Mivel a pozitív és negatív töltések által generált elektromos erővel szemben, a gravitációs töltésnek csak egy típusa létezik, azaz a tömeg-energia. A gravitációs erő mindig vonzza, és elől semmi nem rejtőzik. Csak háromféle gyorsítást lehet használni - gravitációs, lineáris és forgó.
A kvarkok és leptonok túlnyomó többsége az univerzumban anyagból áll, de mindegyiknek tartalmaznak antianyag-ellenes részecskéket is, amelyek gravitációs tömegét nem határozzák meg
Az egyetlen módszer a mesterséges gravitáció létrehozására, amely megvédi a hajó gyorsulásának hatásaitól és folyamatos lefelé irányuló tolóerőt biztosít gyorsulás nélkül, akkor elérhető lesz, ha negatív gravitációs tömegű részecskéket fedez fel. Az összes olyan részecske és részecske, amelyet eddig találtunk, pozitív tömeggel rendelkezik, de ezek a tömegek inerciálisak, vagyis csak akkor lehet megítélni, ha egy részecske létrejön vagy gyorsul. Az inerciális és a gravitációs tömeg azonos az összes ismert részecskével, de soha nem teszteltük ötletünket antianyagon vagy részecskék ellen.
Jelenleg ezen a részen végeznek kísérleteket. A CERN-en végzett ALPHA-kísérlet antihidrogént hozott létre: a semleges antisztatika stabil formáját, és arra törekszik, hogy elkülönítse az összes többi részecskétől. Ha a kísérlet elég érzékeny, akkor megmérhetjük, hogy egy részecske hogyan jut el a gravitációs mezőhöz. Ha leesik, mint a közönséges anyag, akkor pozitív gravitációs tömegű és felhasználható gravitációs vezető felépítésére. Ha a gravitációs mezőbe esik, mindent megváltoztat. Egy eredmény, és a mesterséges gravitáció hirtelen lehetséges lesz.
A mesterséges gravitáció megszerzésének lehetősége hihetetlenül meghív minket, de a negatív gravitációs tömeg létezésén alapszik. Az antianyag lehet, hogy hatalmas, de ezt még nem bizonyították
Ha az antianyag negatív gravitációs tömeggel rendelkezik, akkor a közönséges anyag mezőjének és az antianyag mennyezetének létrehozásával létre tudunk hozni egy mesterséges gravitációs mezőt, amely mindig le fog húzni téged. Ha egy gravitációs vezetőképességű héjat hozunk létre űrhajónk héja formájában, megvédjük a legénységet a rendkívül gyors gyorsulási erőktől, amelyek egyébként halálosá válnak. És ami a legjobb: a világűrben az emberek már nem tapasztalják meg azokat a negatív élettani hatásokat, amelyeket ma űrhajósok sújtanak. De amíg nem találunk egy negatív gravitációs tömegű részecskét, addig a mesterséges gravitációt csak gyorsítás révén lehet elérni.
Ilya Khel