Hogyan jön létre a gravitáció. Mesterséges gravitáció és létrehozásának módjai
A súlytalanság negatívan hat az emberi szervezetre. Így hatásának egyik következménye az izmok gyors sorvadása, majd a test összes fizikai mutatójának csökkenése. A probléma megoldására speciális szimulátorokat telepítenek az ISS-re, amelyeken az űrhajósok naponta több órát edzenek. De a szimulátorok unalmasak, sokkal érdekesebb lenne mesterséges gravitációt létrehozni.
A sci-fi írók és tudósok munkáiban folyamatosan felidézett mesterséges gravitáció létrehozásának egyik módja egy olyan űrállomás létrehozása, amely a tengelye körül forogna. Az ilyen forgás azt eredményezné, hogy az űrhajósokra vagy az állomás lakóira folyamatosan centrifugális erő hatna, amelyet gravitációs erőként éreznének. Sok hasonló projekt van, hogy gyorsan képet kapjon arról, hogy milyen állomásokról van szó, több kis cikket olvashat a Wikipédiából: ezt, ezt és ezt.
Forgó állomás belülről. Forrás: Wikipedia Commons
Miért nem alkalmazzák ezeket a megoldásokat a gyakorlatban? Próbáljuk meg kitalálni.
A forgásból eredő mesterséges gravitáció ötlete a gravitációs erő és a tehetetlenségi erő közötti egyenértékűség elvén alapul; amely kimondja: ha a tehetetlenségi tömeg és a gravitációs tömeg egyenlő, akkor lehetetlen megkülönböztetni, hogy melyik erő hat a testre - gravitációs vagy tehetetlenségi erő. Egyszerűen fogalmazva: ha létrehoz egy űrhajót, amely a tengelye körül forog, a keletkező centrifugális erő „lökdösi” az űrhajóst. 
oldalra a forgás középpontjától, és könnyen fel tud állni a „padlóra”. Minél gyorsabban forog a hajó, és minél távolabb van a központtól az űrhajós, annál erősebb lesz a mesterséges gravitáció. A vonzás ereje F egyenlő lesz:
F = m*v2/r, Hol m- az űrhajós tömege, v— az űrhajós lineáris sebessége, r— távolság a forgásközépponttól (sugár).
A lineáris sebesség egyenlő v = 2π*R/T, Hol T- egy forradalom ideje.
Lássuk, milyen problémákkal találkozhatnak egy forgó állomás fejlesztői.
Amint látható, a mesterséges vonzási erő közvetlenül függ a forgásközéppont távolságától, kiderül, hogy kicsi r a gravitációs erő jelentősen eltér majd az űrhajós fejétől és lábától, ami nagyon megnehezítheti a mozgást. De ehhez lehet majd alkalmazkodni.
Sokkal nehezebb alkalmazkodni a Coriolis-erő hatásaihoz, amely minden alkalommal jelentkezik, amikor űrhajósunk a forgásirányhoz képest mozog (Coriolis Force, Wikipédia). Ennek az erőnek a hatására az űrhajós állandóan mozgásbeteg lesz, és ez nem olyan szórakoztató. Ahhoz, hogy megszabaduljunk ettől a hatástól, az állomás forgási sebességének egyenlőnek kell lennie percenként két fordulattal vagy annál kisebb, és itt egy másik probléma merül fel - percenkénti két fordulat fordulatszám mellett, hogy 1 g mesterséges gravitációt kapjunk (mint a Földön ), a forgási sugárnak 224 méternek kell lennie. Képzeljünk el egy űrállomást egy majdnem fél kilométer átmérőjű henger formájában! Természetesen lehet építeni, de nagyon nehéz lesz és nagyon-nagyon drága.
Az ilyen irányú munka megkezdésére irányuló erőfeszítések azonban már folyamatban vannak. Így 2011-ben a NASA egy űrállomás projektet javasolt, amelynek egyik modulja forogna, és 0,11-0,69 g mesterséges gravitációt biztosítana. A projekt a "Nautilus-X" nevet kapta. A forgó modul átmérője 9,1 vagy 12 méter lesz, maga a modul pedig 6 űrhajós hálóhelyeként szolgál majd.
Az állomást a tervek szerint a távolsági űrrepülések közbenső bázisaként fogják használni. A projekt egyik szakasza az ISS forgó alkatrészének tesztelése, amely 150 millió dollárba kerül a NASA-nak és három év munkája. Egy teljes állomás megépítése a Nautilus-X projekt szerint körülbelül 4 milliárdba kerül.
A mesterséges gravitációval rendelkező űrhajók a sarkon vannak, srácok!
Helyezzen egy embert az űrbe, távol a földfelszín gravitációs kötéseitől, és súlytalanságot fog tapasztalni. Bár az Univerzum összes tömege továbbra is gravitációs erőt fog kifejteni rá, de vonzanak minden űrhajót is, amelyben az ember tartózkodik, tehát lebegni fog. Pedig a tévében megmutatták nekünk, hogy egy bizonyos űrhajó legénysége minden körülmények között elég sikeresen sétál a padlón. Erre a célra mesterséges gravitációt használnak, amelyet egy fantasztikus hajó fedélzetén telepítettek. Mennyire áll ez közel a valódi tudományhoz?
Gabriel Lorca kapitány a Discovery hídján a klingonokkal vívott álcsata közben. Az egész legénységet vonzza a mesterséges gravitáció, és ez már-már kánon
A gravitációt illetően Einstein nagy felfedezése az ekvivalencia elve volt: egyenletes gyorsulással a vonatkoztatási rendszer megkülönböztethetetlen a gravitációs mezőtől. Ha rakétán ülnél, és nem látnád az univerzumot az ablakon keresztül, fogalmad sem lenne, mi történik: vajon a gravitáció húzott le, vagy a rakéta egy bizonyos irányba gyorsult? Ez az ötlet vezetett az általános relativitáselmélethez. 100 év után ez az általunk ismert legpontosabb leírás a gravitációról és a gyorsulásról.
Egy rakétában (balra) és a Földön (jobbra) a padlóra hulló labda azonos viselkedése mutatja be Einstein egyenértékűségi elvét.
Van még egy trükk – ahogy Ethan Siegel írja –, amit bevethetünk, ha akarunk: forogni tudjuk az űrhajót. A lineáris gyorsulás (mint a rakéta tolóereje) helyett a centripetális gyorsítás is működőképessé tehető, így a fedélzeten tartózkodó személy érzi, ahogy az űreszköz külső teste a középpont felé löki. Ezt a technikát 2001-ben használták: A Space Odyssey, és ha az űrhajója elég nagy lenne, a mesterséges gravitáció megkülönböztethetetlen lenne a valódi gravitációtól.
Csak egy dolog van. Ez a három gyorsulás - gravitációs, lineáris és forgó - az egyetlen, amellyel szimulálhatjuk a gravitáció hatását. Ez pedig óriási probléma egy űrhajó számára.
Az állomás 1969-es koncepciója, amelyet az Apollo-program befejezett szakaszaiból kellett volna pályára állítani. Az állomásnak a központi tengelye körül kellett volna forognia, hogy mesterséges gravitációt hozzon létre
Miért? Mert ha egy másik csillagrendszerbe akar menni, fel kell gyorsítania a hajót, hogy odaérjen, majd le kell lassítania, ha megérkezik. Ha nem tudod megvédeni magad ezektől a gyorsulásoktól, katasztrófa vár rád. Például ahhoz, hogy a Star Trekben teljes lendületre, a fénysebesség néhány százalékára felgyorsuljon, 4000 g-os gyorsulást kell tapasztalnia. Ez 100-szorosa a gyorsulásnak, ami akadályozni kezdi a véráramlást a szervezetben.
A Columbia űrsikló 1992-es kilövése megmutatta, hogy a gyorsulás hosszú időn keresztül megy végbe. Az űrhajó gyorsulása sokszorosa lesz, és az emberi szervezet nem fog tudni megbirkózni vele
Hacsak nem akarsz súlytalan lenni egy hosszú utazás során - hogy ne tedd ki magad olyan szörnyű biológiai kopásnak, mint az izom- és csontvesztés -, akkor állandó erőnek kell hatnia a testre. Bármilyen más erő esetében ezt meglehetősen könnyű megtenni. Az elektromágnesességben például elhelyezhetnénk a legénységet egy vezető kabinban, és sok külső elektromos mező egyszerűen eltűnne. Lehetőség lenne két párhuzamos lemez elhelyezésére, és állandó elektromos mező létrehozására, amely egy bizonyos irányba tolja a töltéseket.
Ha a gravitáció ugyanúgy működne.
Egyszerűen nincs olyan, hogy gravitációs vezető, és nem is lehet megvédeni magát a gravitációs erőtől. Lehetetlen egységes gravitációs mezőt létrehozni egy térbeli régióban, például két lemez között. Miért? Mert a pozitív és negatív töltések által generált elektromos erővel ellentétben a gravitációs töltésnek csak egy fajtája létezik, ez pedig a tömegenergia. A gravitációs erő mindig vonz, és nincs menekvés előle. Csak háromféle gyorsulást használhat: gravitációs, lineáris és rotációs.
Az Univerzumban található kvarkok és leptonok túlnyomó többsége anyagból áll, de mindegyikben vannak antianyagból készült antirészecskék is, amelyek gravitációs tömegét nem határozták meg
A mesterséges gravitáció létrehozásának egyetlen módja, amely megvédené Önt a hajó gyorsulásának hatásaitól, és gyorsulás nélkül állandó „lefelé” tolóerőt biztosítana az lenne, ha feloldaná a negatív gravitációs tömegrészecskéket. Az összes eddig talált részecske és antirészecske pozitív tömegű, de ezek a tömegek inerciálisak, vagyis csak a részecske keletkezésekor vagy felgyorsulásakor lehet megítélni. A tehetetlenségi tömeg és a gravitációs tömeg minden általunk ismert részecske esetében azonos, de soha nem teszteltük az elképzelésünket antianyagon vagy antirészecskéken.
Jelenleg ezen a területen folynak kísérletek. A CERN-ben végzett ALPHA-kísérlet létrehozta az antihidrogént: a semleges antianyag stabil formáját, és azon dolgozik, hogy elszigetelje az összes többi részecskétől. Ha a kísérlet elég érzékeny, akkor meg tudjuk majd mérni, hogyan kerül egy antirészecske a gravitációs mezőbe. Ha leesik, mint a közönséges anyag, akkor pozitív gravitációs tömege van, és gravitációs vezető építésére használható. Ha felfelé esik egy gravitációs térben, az mindent megváltoztat. Csak egy eredmény, és a mesterséges gravitáció hirtelen lehetségessé válhat.
A mesterséges gravitáció megszerzésének lehetősége hihetetlenül vonzó számunkra, de a negatív gravitációs tömeg létezésén alapul. Az antianyag lehetne ez a tömeg, de még nem bizonyítottuk
Ha az antianyagnak negatív gravitációs tömege van, akkor a normál anyag mezőjének és az antianyag felső határának létrehozásával létrehozhatunk egy mesterséges gravitációs mezőt, amely mindig lehúz. Egy gravitációsan vezető héj létrehozásával űrszondánk törzse formájában megvédenénk a legénységet az egyébként halálos ultragyors gyorsulás erőitől. És ami a legjobb az egészben, az űrben élő emberek többé nem tapasztalnák meg azokat a negatív élettani hatásokat, amelyek manapság az űrhajósokat sújtják. De amíg nem találunk negatív gravitációs tömegű részecskét, addig a mesterséges gravitációt csak gyorsítással lehet elérni.
2017. október 31 Gennagyij
A térben lévő objektumok esetében a forgás általános dolog. Amikor két tömeg egymáshoz képest mozog, de nem egymás felé vagy távolodik, gravitációs erejük nyomatékot hoz létre. Ennek eredményeként a Naprendszerben minden bolygó a Nap körül kering.
De ezt az ember nem befolyásolta. Miért forognak az űrhajók? A helyzet stabilizálása érdekében folyamatosan irányítsa a műszereket a megfelelő irányba és a jövőben - mesterséges gravitáció létrehozására. Nézzük ezeket a kérdéseket részletesebben.
Forgásstabilizálás
Ha ránézünk egy autóra, tudjuk, merre tart. Ezt a külső környezettel való interakció szabályozza – a kerekek tapadása az úttesthez. Ahol a kerekek forognak, oda megy az egész autó. De ha megfosztjuk ettől a tapadástól, ha az autót kopasz gumikon küldjük jégre gurulni, akkor keringőben fog pörögni, ami rendkívül veszélyes lesz a vezetőre nézve. Ez a fajta mozgás ritkán fordul elő a Földön, de az űrben ez a norma.B. V. Rauschenbach akadémikus és Lenin-díjas a „Spacecraft Motion Control” című könyvében az űrhajók mozgásvezérlési problémáinak három fő típusáról írt:
- A kívánt pálya elérése (a tömegközéppont mozgásának szabályozása),
- Tájolásvezérlés, vagyis az űrhajó testének kívánt pozíciójának elérése a külső tereptárgyakhoz képest (a tömegközéppont körüli forgó mozgás szabályozása);
- Az az eset, amikor ezt a két típusú vezérlést egyidejűleg hajtják végre (például amikor űrhajók közelítenek egymáshoz).
A gravitáció körülményei között való élethez alkalmazkodott szervezet képes e nélkül is túlélni. És nem csak túlélni, hanem aktívan dolgozni is. De ez a kis csoda nem marad következmények nélkül. Az emberi űrrepülések évtizedei során felhalmozott tapasztalatok azt mutatják, hogy az ember sok stresszt él át az űrben, ami nyomot hagy a testen és a pszichén.
A Földön testünk harcol a gravitációval, ami lefelé húzza a vért. Az űrben ez a küzdelem folytatódik, de nincs gravitációs erő. Ezért dagadnak az űrhajósok. Növekszik a koponyaűri nyomás, és nő a szemre nehezedő nyomás. Ez torzítja a látóideg működését, és befolyásolja a szemgolyó alakját. A vér plazmatartalma csökken, a pumpálandó vér mennyiségének csökkenése miatt a szívizom sorvadás következik be. A csonttömeg-hiba jelentős, a csontok törékennyé válnak.
E hatások leküzdése érdekében a pályán lévő embereket naponta kénytelenek gyakorolni. Ezért a mesterséges gravitáció létrehozását kívánatosnak tartják a hosszú távú űrutazáshoz. Az ilyen technológiának fiziológiailag természetes feltételeket kell teremtenie ahhoz, hogy az emberek a készülék fedélzetén élhessenek. Konsztantyin Ciolkovszkij úgy vélte, hogy a mesterséges gravitáció segít megoldani az emberi űrrepülés számos orvosi problémáját.
Maga az ötlet a gravitációs erő és a tehetetlenségi erő közötti egyenértékűség elvén alapul, amely kimondja: „A gravitációs kölcsönhatás erői arányosak a test gravitációs tömegével, míg a tehetetlenségi erők arányosak a tehetetlenségi tömeggel a testé. Ha a tehetetlenségi és a gravitációs tömeg egyenlő, akkor lehetetlen megkülönböztetni, hogy egy adott meglehetősen kicsi testre melyik erő hat - gravitációs vagy tehetetlenségi erő."
Ennek a technológiának vannak hátrányai. Egy kis sugarú eszköznél különböző erők hatnak a lábakra és a fejre – minél távolabb kerül a forgásközépponttól, annál erősebb a mesterséges gravitáció. A második probléma a Coriolis-erő, amelynek hatására az ember a forgásirányhoz képest megmozdul. Ennek elkerülése érdekében a készüléknek hatalmasnak kell lennie. A harmadik fontos kérdés pedig egy ilyen eszköz fejlesztésének és összeszerelésének bonyolultságához kapcsolódik. Egy ilyen mechanizmus létrehozásakor fontos átgondolni, hogyan lehet a személyzet számára mesterséges gravitációval állandóan hozzáférni a rekeszekhez, és hogyan lehet ezt a tórusz zökkenőmentesen mozgatni.
A való életben ilyen technológiát még nem alkalmaztak űrhajók építésére. A Nautilus-X űrhajó prototípusának bemutatására egy mesterséges gravitációval ellátott felfújható modult javasoltak az ISS-hez. De a modul drága és jelentős rezgéseket kelt. A teljes ISS mesterséges gravitációval való elkészítése jelenlegi rakétákkal nehezen kivitelezhető - mindent részenként kellene pályára szerelni, ami nagymértékben megnehezítené a műveletek körét. Ez a mesterséges gravitáció pedig megcáfolná az ISS mint repülő mikrogravitációs laboratórium lényegét.
Felfújható mikrogravitációs modul koncepciója az ISS-hez.
De a mesterséges gravitáció a tudományos-fantasztikus írók képzeletében él. A Marslakó című filmből származó Hermész-hajó közepén egy forgó tórusz található, amely mesterséges gravitációt hoz létre, hogy javítsa a legénység állapotát és csökkentse a súlytalanság testre gyakorolt hatását.
Az Egyesült Államok Nemzeti Repülési Ügynöksége kilenc fokozatú TRL technológiai készültségi szint skálát dolgozott ki: az elsőtől a hatodikig - kutatás-fejlesztési munka keretében történő fejlesztés, a hetediktől és afölött - fejlesztési munka és a technológiai teljesítmény bemutatása. A „Marslakó” című film technológiája eddig csak a harmadik vagy negyedik szintnek felel meg.
Ennek a gondolatnak számos felhasználási módja van a sci-fi irodalomban és filmekben. Arthur C. Clarke A Space Odyssey sorozata a Discovery One-t egy súlyzó alakú szerkezetként írta le, amelyet arra terveztek, hogy elválassza a meghajtott atomreaktort a lakható területtől. A gömb egyenlítője egy 11 méter átmérőjű „körhintát” tartalmaz, amely percenként körülbelül öt fordulattal forog. Ez a centrifuga a Hold gravitációs szintjével azonos szintet hoz létre, aminek meg kell akadályoznia a fizikai sorvadást mikrogravitációs körülmények között.
„Discovery One” az „A Space Odyssey”-ből
A Planetes című animesorozatban az ISPV-7 űrállomás hatalmas termekkel rendelkezik a szokásos földi gravitációval. A lakótér és a termőterület két különböző irányban forgó toriban található.
Még a kemény sci-fi is figyelmen kívül hagyja egy ilyen megoldás óriási költségét. A rajongók az Elysium hajót vették példaként az azonos című filmből. A kerék átmérője 16 kilométer. Súly - körülbelül egy millió tonna. A rakomány pályára küldése kilogrammonként 2700 dollárba kerül, a SpaceX Falcon ezt a számot kilogrammonként 1650 dollárra csökkenti. Ennyi anyag szállításához azonban 18 382 indítást kell végrehajtani. Ez 1 billió 650 milliárd dollár – a NASA csaknem száz éves költségvetése.
Az igazi térbeli települések, ahol az emberek élvezhetik a szokásos 9,8 m/s²-es gravitációs gyorsulást, még messze vannak. Talán a rakétaalkatrészek és az űrliftek újrafelhasználása közelebb hoz egy ilyen korszakot.
A hosszú távú űrrepülések, más bolygók feltárása, amiről korábban Isaac Asimov, Stanislav Lem, Alexander Belyaev és mások tudományos-fantasztikus írók írtak, a tudásnak köszönhetően teljesen lehetséges valósággá válik. Mivel a föld gravitációs szintjének újrateremtésével elkerülhetjük a mikrogravitáció (súlytalanság) emberre gyakorolt negatív következményeit (izomsorvadás, érzékszervi, motoros és autonóm zavarok). Azaz szinte bárki kimehet az űrbe, aki akar, testének fizikai adottságaitól függetlenül. Ugyanakkor az űrhajó fedélzetén való tartózkodása kényelmesebbé válik. Az emberek használhatják a meglévő, számukra ismerős eszközöket és létesítményeket (például zuhanyzó, WC).
A Földön a gravitáció szintjét a gravitáció gyorsulása határozza meg, átlagosan 9,81 m/s 2 ("túlterhelés" 1 g), míg az űrben, súlytalanság körülményei között körülbelül 10-6 g. K.E. Ciolkovszkij analógiákat idézett a testsúly érzése között, amikor vízbe merül, vagy ágyban fekszik, és a súlytalanság állapota között.
"A föld az elme bölcsője, de nem élhetsz örökké a bölcsőben."
"A világnak még egyszerűbbnek kell lennie."
Konsztantyin Ciolkovszkij
Érdekes módon a gravitációs biológia számára a különböző gravitációs feltételek megteremtésének képessége igazi áttörést jelent. Tanulmányozható lesz: hogyan változik a szerkezet, a funkciók mikro- és makroszinten, a mintázatok különböző nagyságú és irányú gravitációs hatások hatására. Ezek a felfedezések pedig egy meglehetősen új irány – a gravitációs terápia – kidolgozását segítik elő. A gravitáció változásának (a földihez képest megnövekedett) kezelésre való felhasználásának lehetőségét és hatékonyságát mérlegelik. Érezzük a gravitáció növekedését, mintha a test egy kicsit nehezebb lett volna. Napjainkban kutatások folynak a gravitációs terápia alkalmazásáról magas vérnyomás kezelésére, valamint törések esetén a csontszövet helyreállítására.
(mesterséges gravitáció) a legtöbb esetben a tehetetlenségi és gravitációs erők egyenértékűségének elvén alapulnak. Az ekvivalencia elve azt mondja, hogy megközelítőleg azonos mozgásgyorsulást érzünk anélkül, hogy megkülönböztetnénk az okot, amely ezt okozta: a gravitációt vagy a tehetetlenségi erőket. Az első változatban a gyorsulás a gravitációs mező hatása miatt következik be, a másodikban a nem inerciális vonatkoztatási rendszer (egy gyorsulással mozgó rendszer) mozgásának felgyorsulása miatt, amelyben az ember található. Például a tehetetlenségi erők hasonló hatását tapasztalja egy személy a liftben (nem inerciális vonatkoztatási rendszer) éles felemelkedéskor (gyorsulással, olyan érzéssel, mintha néhány másodpercre elnehezedett volna) vagy fékezéskor. (az az érzés, hogy a padló elmozdul a lába alól). A fizika szempontjából: amikor a lift felfelé emelkedik, a kabin mozgásának gyorsulása hozzáadódik a szabadesés gyorsulásához egy nem inerciarendszerben. Az egyenletes mozgás helyreállásakor a súlygyarapodás megszűnik, vagyis visszatér a megszokott testsúlyérzet.
Manapság, csakúgy, mint közel 50 évvel ezelőtt, a centrifugákat mesterséges gravitáció létrehozására használják (az űrrendszerek forgatásakor centrifugális gyorsítást alkalmaznak). Egyszerűen fogalmazva, az űrállomás tengelye körüli forgása során centrifugális gyorsulás lép fel, amely „eltolja” az embert a forgás középpontjától, és ennek eredményeként az űrhajós vagy más tárgyak a „ emelet". Ennek a folyamatnak és a tudósok nehézségeinek jobb megértése érdekében nézzük meg a képletet, amely meghatározza a centrifugális erőt a centrifuga forgatásakor:
F=m*v 2 *r, ahol m a tömeg, v a lineáris sebesség, r a távolság a forgásközépponttól.
A lineáris sebesség egyenlő: v=2π*rT, ahol T a fordulatok száma másodpercenként, π ≈3,14…
Vagyis minél gyorsabban forog az űrszonda, és minél távolabb van a középponttól az űrhajós, annál erősebb lesz a létrehozott mesterséges gravitáció.
Gondosan megnézve az ábrát, észrevehetjük, hogy kis sugárral az ember fejére és lábára ható gravitációs ereje jelentősen eltér, ami viszont megnehezíti a mozgást.
Amikor az űrhajós a forgásirányba mozog, fellép a Coriolis-erő. Ebben az esetben nagy a valószínűsége annak, hogy a személy folyamatosan mozgási betegségben szenved. Ez megkerülhető, ha a hajó 2 fordulat/perc sebességgel forog, ami 1g mesterséges gravitációs erőt hoz létre (mint a Földön). De a sugár 224 méter lesz (körülbelül ¼ kilométer, ez a távolság hasonló egy 95 emeletes épület magasságához vagy két nagy vörösfenyő hosszához). Azaz elméletileg lehet ekkora orbitális állomást vagy űrhajót építeni. De a gyakorlatban ez jelentős erőforrás-, erőfeszítés- és időbefektetést igényel, ami a globális kataklizmák közeledtével összefüggésben (lásd a jelentést
) humánusabban közvetlenül a rászorulók valódi segítségére.
Mivel egy orbitális állomáson vagy űrhajón nem lehet újra létrehozni a szükséges gravitációs szintet, a tudósok úgy döntöttek, hogy megvizsgálják a „beállított léc leengedésének” lehetőségét, vagyis a földinél kisebb gravitációs erő létrehozását. Ami azt sugallja, hogy több mint fél évszázados kutatás során nem sikerült kielégítő eredményeket elérni. Ez nem meglepő, hiszen kísérleteik során olyan körülményeket próbálnak megteremteni, amelyek mellett a tehetetlenségi erő vagy más erők hasonló hatást fejtenek ki, mint a gravitáció a Földön. Vagyis kiderül, hogy a mesterséges gravitáció valójában nem gravitáció.
Ma a tudományban csak elméletek léteznek a gravitációról, amelyek többsége a relativitáselméletre épül. Sőt, egyik sem teljes (nem magyarázza meg a lefolyást, semmilyen körülmények között végzett kísérlet eredményeit, ráadásul néha nincs összhangban más, kísérletileg megerősített fizikai elméletekkel). Nincs egyértelmű tudás és megértés: mi a gravitáció, hogyan kapcsolódik a gravitáció a térhez és az időhöz, milyen részecskékből áll és mik a tulajdonságaik. Ezekre és sok más kérdésre választ kaphat, ha összehasonlítja A. Novykh „Ezoosmos” című könyvében közölt információkat és a PRIMORDIAL ALLATRA PHYSICS című jelentést. egy teljesen új megközelítést kínál, amely a fizika elsődleges elveinek alapismeretén alapul alapvető részecskék, kölcsönhatásuk mintái. Vagyis a gravitációs folyamat lényegének mély megértése, és ennek következtében a pontos számítások lehetősége a gravitációs feltételek bármely értékének újrateremtésére mind az űrben, mind a Földön (gravitációs terápia), előre jelezve a gravitációs folyamat eredményeit. elképzelhető és felfoghatatlan kísérletek, amelyeket az ember és a természet egyaránt végzett.
A PRIMORDIAL ALLATRA FIZIKA sokkal több, mint a fizika. Lehetséges megoldásokat kínál bármilyen bonyolultságú problémára. De ami a legfontosabb, a részecskék és a valós cselekvések szintjén lezajló folyamatok ismeretének köszönhetően minden ember megértheti élete értelmét, megértheti a rendszer működését és gyakorlati tapasztalatokat szerezhet a spirituális világgal való érintkezésben. Felismerni a Spirituális globalitását és elsőbbségét, kilépni a tudat keretei/sablon korlátai közül, túl a rendszer határain, megtalálni az Igazi Szabadságot.
"Ahogy mondják, ha univerzális kulcsok vannak a kezedben (az elemi részecskék alapjainak ismerete), bármelyik ajtót kinyithatod (a mikro- és makrovilágból).
„Ilyen körülmények között lehetséges a civilizáció minőségileg új átmenete a spirituális önfejlődés, a világról és önmagunkról szóló nagyszabású tudományos ismeretek főáramába.”
"Minden, ami elnyomja az embert ezen a világon, kezdve a rögeszmés gondolatoktól, az agresszív érzelmektől és az egoista fogyasztó sztereotip vágyaiig. ‒ ez annak az eredménye, hogy egy személy a szeptonmező mellett döntött‒ anyagi intelligens rendszer, amely rutinszerűen kizsákmányolja az emberiséget. De ha valaki követi spirituális kezdetének választását, akkor halhatatlanságra tesz szert. És ebben nincs vallás, hanem a fizika ismerete, annak ősalapjai.”
Jelena Fedorova
Gennagyij Brazsnyik, 2011. április 23
A világra nézve nyisd ki a szemed... (ógörög eposz)
Hogyan lehet mesterséges gravitációt létrehozni?
Az idén ünnepelt űrkutatás ötvenedik évfordulója megmutatta, hogy az emberi intelligencia hatalmas potenciállal rendelkezik a környező Univerzum megértésében. A Nemzetközi Űrállomás (ISS) egy emberes orbitális állomás – egy közös nemzetközi projekt, amelyben 23 ország vesz részt,
meggyőzően bizonyítja a nemzeti programok érdeklődését a közeli és távoli világűr fejlesztése iránt. Ez vonatkozik a vizsgált kérdés tudományos, műszaki és kereskedelmi oldalára egyaránt. Ugyanakkor a tömeges űrkutatás útjában álló fő probléma a súlytalanság vagy a gravitáció hiánya a meglévő űrobjektumokon. „A gravitáció (univerzális gravitáció, gravitáció) az összes anyagi test közötti univerzális alapvető kölcsönhatás Az alacsony sebességek és a gyenge gravitációs kölcsönhatások közelítésében Newton gravitációs elmélete írja le, általános esetben Einstein általános elmélete írja le. relativitáselmélet” – ezt a definíciót adja a modern tudomány ennek a jelenségnek. A gravitáció természete jelenleg nem tisztázott. A különféle gravitációs elméletek keretein belüli elméleti fejlemények nem találják kísérleti megerősítésüket, ami a gravitációs kölcsönhatás természetére vonatkozó tudományos paradigma, mint a négy alapvető kölcsönhatás egyikének idő előtti jóváhagyására utal. Newton gravitációs elméletének megfelelően a Föld vonzási erejét az F=m x g kifejezés határozza meg, ahol m a test tömege, g pedig a gravitáció gyorsulása. "A g gravitációs gyorsulás az a gyorsulás, amelyet a gravitációs erő kölcsönöz egy vákuumban lévő testnek, vagyis egy bolygó (vagy más csillagászati test) gravitációs vonzásának és a forgása által okozott tehetetlenségi erőknek a geometriai összege. Newton második törvényének megfelelően a gravitációs gyorsulás megegyezik az objektumra ható gravitációs erővel. A gravitációs gyorsulás értéke a Földre általában 9,8 vagy 10 m/s Az egységrendszerek építésénél alkalmazott szabvány („normál”) érték g = 9,80665 m/s╡, a műszaki számításoknál pedig általában g = 9,81 m/s╡ értéket vesznek figyelembe. A g értékét bizonyos értelemben a Földön a gravitáció okozta "átlagos" gyorsulásként határozták meg, amely megközelítőleg megegyezik a gravitációból adódó gyorsulással a 45,5°-os szélességi fokon a Föld felszínén a szélességtől, a napszaktól és egyéb tényezőktől függ. Az egyenlítői 9,780 m/s╡ és a sarkokon 9,832 m/s╡ között változik." Ez a tudományos bizonytalanság számos kérdést is felvet az általános relativitáselmélet gravitációs állandójával kapcsolatban. Ennyire állandó-e, ha a gravitáció körülményei között a paraméterek ilyen szórása van. Szinte az összes gravitációs elmélet fő érvei a következők: „A gravitáció gyorsulása két összetevőből áll: a gravitációs gyorsulásból és a centripetális gyorsulásból: a forgó Föld pontatlanságához kapcsolódó centripetális gyorsulás amiatt, hogy a bolygó tömege az ideális gömbtől eltérő geometriai alakzaton oszlik el (geoid), amely a gravitációs anomáliák által ásványok keresésére szolgál." Első pillantásra ezek elég meggyőző érvek. Közelebbről megvizsgálva nyilvánvalóvá válik, hogy ezek az érvek nem magyarázzák meg a jelenség fizikai természetét. A Föld referenciakeretében, amely a centripetális gyorsuláshoz kapcsolódik minden földrajzi pontban, a gravitációs gyorsulás mérésének minden összetevője megtalálható. Ezért mind a mérés tárgya, mind a mért berendezés ugyanazon hatásnak van kitéve, beleértve a Föld megoszló tömegét és a gravitációs anomáliákat. Ezért a mérési eredménynek állandónak kell lennie, de ez nem így van. Ezenkívül a helyzet bizonytalanságát az ISS repülési magasságán a szabadesés gyorsulásának elméleti számított értékei okozzák - g=8,8 m/s(2). A helyi gravitáció tényleges értékét az ISS-en 10(−3)...10(−1) g tartományban határozzák meg, ami meghatározza a súlytalanságot. Azok az állítások sem tűnnek meggyőzőnek, hogy az ISS menekülési sebességgel mozog, és mintegy szabadesésben van. Mi lesz akkor a geostacionárius műholdakkal? Ennél a számított g értéknél már rég a Földre estek volna. Ezenkívül bármely test tömege meghatározható saját elektromos töltésének mennyiségi és minőségi jellemzőjeként. Mindezek a megfontolások arra a következtetésre vezetnek, hogy a Föld gravitációjának természete nem függ a kölcsönhatásban lévő objektumok tömegeinek arányától, hanem a Föld gravitációs mezejének elektromos kölcsönhatásának Coulomb-erői határozzák meg. Ha vízszintes repülésben repülünk egy repülőgépen, tíz km-es magasságban, akkor a gravitáció törvényei teljes mértékben teljesülnek, de ugyanezen repülés során az ISS-en 350 km-es magasságban gyakorlatilag nincs gravitáció. Ez azt jelenti, hogy ezeken a magasságokon belül van egy olyan mechanizmus, amely lehetővé teszi a gravitáció meghatározását az anyagi testek kölcsönhatási erejéként. Ennek az erőnek az értékét pedig Newton törvénye határozza meg. Egy 100 kg súlyú embernél a talajszinten a gravitációs vonzás erejének a légköri nyomás nélkül F = 100 x 9,8 = 980 N értékűnek kell lennie. A meglévő adatok szerint a Föld légköre elektromosan inhomogén szerkezet, melynek rétegzettségét az ionoszféra határozza meg. „Az ionoszféra (vagy termoszféra) a Föld felső légkörének egy része, amely az elsősorban a Napból érkező kozmikus sugarak besugárzása miatt erősen ionizált. Az ionoszféra semleges atomok és molekulák (főleg nitrogén N2 és nitrogén) keverékéből áll. oxigén O2) és a kvázi-semleges plazma ( a negatív töltésű részecskék száma csak megközelítőleg egyenlő a pozitív töltésűek számával Az ionizáció mértéke már 60 kilométeres magasságban is jelentőssé válik, és a Földtől való távolsággal folyamatosan növekszik a töltött részecskék sűrűsége N, a D, E és F rétegek megkülönböztethetők a D rétegben. A töltött részecskék koncentrációja Nmax ~ 10(2)-10(3) cm. −3 - ez egy gyenge ionizációs zóna. Ennek a régiónak a ionizációjához a fő szerepet a szoláris röntgensugárzás járul hozzá: a 60-100 km magasságban égő meteoritok sugarak, valamint a magnetoszféra energetikai részecskéi (mágneses viharok során kerültek ebbe a rétegbe). A D réteget az éjszakai ionizációs fok éles csökkenése is jellemzi. E réteg Az E régiót (90-120 km) Nmax~ 10(5) cm−3-ig terjedő plazmasűrűség jellemzi. Ebben a rétegben nappal az elektronkoncentráció emelkedése figyelhető meg, mivel az ionizáció fő forrása a napsugárzás rövidhullámú sugárzása, továbbá az ionok rekombinációja ebben a rétegben nagyon gyorsan megy végbe, és éjszaka az ionsűrűség lecsökkenhet; 10(3) cm−3. Ezt a folyamatot ellensúlyozzák a töltések diffúziója a fent található F régióból, ahol az ionok koncentrációja viszonylag magas, valamint az éjszakai ionizációs források (Nap geokorona sugárzása, meteorok, kozmikus sugarak stb.). Szórványosan, 100-110 km magasságban megjelenik egy ES réteg, nagyon vékony (0,5-1 km), de sűrű. Ennek az alrétegnek a sajátossága az elektronok magas koncentrációja (ne~10(5) cm−3), amelyek jelentősen befolyásolják az ionoszféra ezen régiójáról visszaverődő közepes és akár rövid rádióhullámok terjedését. Az E réteg a szabad áramhordozók viszonylag magas koncentrációja miatt fontos szerepet játszik a közép- és rövidhullámok terjedésében. F réteg Az F régiót ma a 130-140 km feletti teljes ionoszférának nevezik. A maximális ionképződés 150-200 km magasságban érhető el. Napközben megfigyelhető az elektronkoncentráció eloszlásában az erős napi ultraibolya sugárzás okozta „lépés” kialakulása is. Ennek a lépésnek a régióját F1 régiónak nevezik (150-200 km). Jelentősen befolyásolja a rövid rádióhullámok terjedését. Az F réteg felső részét 400 km-ig F2 rétegnek nevezik. Itt a töltött részecskék sűrűsége eléri a maximumát - N ~ 10(5)-10(6) cm−3. Nagy magasságban a könnyebb oxigénionok dominálnak (400-1000 km magasságban), és még magasabban a hidrogénionok (protonok) és kis mennyiségben a hélium ionok." A légköri elektromosság két fő modern elmélete a közepén jött létre. -huszadik századi angol tudós, I. Frenkel Wilson elmélete szerint a Föld és az ionoszféra a zivatarfelhők által feltöltött lemezek szerepét elektromos tér megjelenéséhez vezet a légkörben Frenkel elmélete szerint a légkör elektromos terét teljes egészében a troposzférában fellépő elektromos jelenségek magyarázzák – a felhők polarizációja és a Földdel való kölcsönhatása. nem játszanak jelentős szerepet a légköri elektromos kölcsönhatások lefolyásában A légköri elektromos kölcsönhatás ezen elméleti koncepcióinak általánosítása magában foglalja a Föld gravitációjának elektrosztatika szempontjából történő mérlegelését A fenti általánosan ismert tények alapján Meg lehet határozni az anyagi testek gravitációs elektromos kölcsönhatásának értékét gravitációs körülmények között. Ehhez vegye figyelembe a következő modellt. Bármely anyagi energiatest, amely elektromos térben van, bizonyos Coulomb-kölcsönhatást fog végrehajtani. Az elektromos töltés belső szerveződésétől függően vagy az egyik elektromos pólushoz vonzódik, vagy ezen a téren belül egyensúlyi állapotba kerül. Az egyes testek elektromos töltésének mértékét a szabad elektronok saját koncentrációja (embereknél a vörösvértestek koncentrációja) határozza meg. Ekkor a Föld vonzása gravitációs kölcsönhatásának modellje egy gömbkondenzátor formájában ábrázolható, amely két koncentrikus üreges gömbből áll, amelyek sugarát a Föld sugara és az ionoszféra F2 rétegének magassága határozza meg. Ebben az elektromos térben van egy személy vagy más anyagi test. A Föld felszínének elektromos töltése negatív, az ionoszféra pozitív a Földhöz képest. Az ember elektromos töltése a Föld felszínéhez képest pozitív, ezért a felszínen ható Coulomb-erő mindig vonzza az embert a Föld felé. Az ionoszférikus rétegek jelenléte azt jelenti, hogy egy ilyen kondenzátor teljes elektromos kapacitását az egyes rétegek teljes kapacitása határozza meg, ha sorba vannak kapcsolva: 1/Tot = 1/C(E)+1/C(F)+1/C (F2). Mivel közelítő mérnöki számítás folyik, figyelembe vesszük a fő energia ionoszféra rétegeket, amelyekhez a következő kiindulási adatokat vesszük: E réteg - 100 km magasság, F réteg - 200 km magasság, F2 réteg - 400 magasság km. Az egyszerűség kedvéért nem vesszük figyelembe a D réteget és a szórványos Es réteget, amely az ionoszférában a megnövekedett vagy csökkent naptevékenység során keletkezett. ábrán. Az 1. ábra a Föld légkörének ionoszférikus rétegeinek eloszlásának diagramját és a vizsgált folyamat elektromos kapcsolási rajzát mutatja.
Az 1.a ábrán látható elektromos áramkör három kondenzátor soros bekötését mutatja, amelyekre állandó feszültséget Etotal szolgáltatnak. Az elektrosztatika törvényeinek megfelelően az elektromos töltések eloszlása az egyes C1, C2 és C3 kondenzátorok lemezein feltételesen +/- látható. Az elektromos töltések ezen eloszlása alapján helyi térerősségek keletkeznek a hálózatban, amelyek irányai ellentétesek a teljes alkalmazott feszültséggel. A hálózat ezen szakaszain az elektromos töltések mozgása a Totalhoz képest ellentétes irányú lesz. Az 1.b ábrán a Föld légkörének ionoszférikus rétegeinek diagramja látható, amelyet teljes egészében a kondenzátorok soros kapcsolásának elektromos áramköre ír le. Az ionoszféra rétegei közötti Coulomb-kölcsönhatási erőket Fg-vel jelöljük. Az elektromos töltések koncentrációja szerint az F2 ionoszféra felső rétege elektromosan pozitív a földfelszínhez képest. Tekintettel arra, hogy a napszél különböző kinetikus energiájú részecskéi behatolnak a légkör teljes mélységébe, az egyes rétegek Coulomb-kölcsönhatásának teljes erejét a teljes gravitációs erő Fg total és a teljes gravitációs erő vektorösszege határozza meg. külön ionoszféra réteg. A gömbkondenzátor kapacitásának kiszámításának képlete: C = 4x(pi)x e(a)x r1xr2/(r2-r1), ahol C a gömbkondenzátor kapacitása; r1 a belső gömb sugara, egyenlő a Föld 6371,0 km sugarának és az alsó ionoszféra réteg magasságának összegével; r2 a külső gömb sugara, amely egyenlő a Föld sugarának és a felső ionoszféra réteg magasságának összegével; e(a)=e(0)x e - abszolút dielektromos állandó, ahol e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Ekkor az egyes ionoszférarétegek kapacitásának kerekített számított értékei a következő értékek: C(E)=47 µF, C(F)=46 µF, C(F2)=25 µF. Az ionoszféra teljes összkapacitása, figyelembe véve a fő rétegeket, körülbelül 12 μF lesz. Az ionoszféra rétegei közötti távolság jóval kisebb, mint a Föld sugara, ezért a töltésre ható Coulomb-erő kiszámítása a lapos kondenzátor képletével végezhető el: Fg= e(a) x A x U (2) /(2xd(2)), ahol A a területtáblák (pi x (Rз+ h)(2)); U - feszültség; d - a rétegek közötti távolság; e(a)=e(0)x e - abszolút dielektromos állandó, ahol e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Ekkor az egyes ionoszférarétegek Coulomb-kölcsönhatási erőinek számított értékei a következő értékek: Fg (E)= 58x10(-9)x U(2); Fg(F)=59x10(-9)xU(2); Fg(F1)=15x10(-9)xU(2); Fgtot = 3,98x10(-9)x U(2). Határozzuk meg a légköri feszültség értékét egy 100 kg tömegű testre. A számítási képlet a következő formában lesz: F=m x g= Fg(E) + Fgtot. Az ismert értékeket ebbe a képletbe behelyettesítve U = 126 KV értéket kapunk. Következésképpen az ionoszféra rétegeinek Coulomb-kölcsönhatási erőit a következő értékek határozzák meg: Fg(E)= 920n; Fg(F)=936n; Fg(F1)=238n; Fgtotal= 63n. Az egyes ionoszférarétegek szabadesési gyorsulásának újraszámítása után a newtoni kölcsönhatás figyelembevételével a következő értékeket kapjuk: g(E)= +9,83 m/s(2); g(F)=-8,73 m/s(2); g(F1)=-1,75 m/s(2). Megjegyzendő, hogy ezek a számított értékek nem veszik figyelembe a légkör belső paramétereit, nevezetesen a környezet nyomását és ellenállását, amelyet az oxigén- és nitrogénmolekulák koncentrációja okoz az ionoszféra egyes rétegeiben. Egy hozzávetőleges mérnöki számítás eredményeként a kapott g(F1) = -1,75 m/s(2) érték jó egyezést mutat az ISS - 10(−3)...10 helyi gravitáció tényleges értékével. (−1) g. Az eredmények eltérései abból fakadnak, hogy a gravitációs gyorsulás mérésére használt torziós mérlegek nincsenek negatív értékekre kalibrálva - amire a modern tudomány nem számított. A mesterséges gravitáció létrehozásához két feltételnek kell teljesülnie. Hozzon létre egy elektromosan leválasztott rendszert a Gauss-tétel követelményének megfelelően, nevezetesen biztosítsa az elektromos térerősség vektor keringését egy zárt gömbben, és ezen a gömbön belül biztosítsa az 1000 N Coulomb-kölcsönhatási erő létrehozásához szükséges elektromos térerősséget. A térerősség a következő képlettel számítható ki: F= e(a) x A x E(2) /2, ahol A a lemez területe; E - elektromos térerősség; e(a)=e(0)x e - abszolút dielektromos állandó, ahol e(0)=8,85x10(-12) fm, e ~ 1. Az adatokat a képletbe behelyettesítve 10 nm-re megkapjuk a az elektromos térerősség, egyenlő: E = 4,75 x 10(6) V/m. Ha a helyiség magassága három méter, akkor a számított feszültség biztosításához állandó feszültséget kell alkalmazni a padlómennyezetre U = E x d = 14,25 MV értékkel. 1 A áramerősség mellett biztosítani kell egy ilyen kondenzátor lemezeinek 14,25 MOhm ellenállását. A feszültség változtatásával különböző gravitációs paramétereket kaphat. A számítások nagyságrendje azt mutatja, hogy a mesterséges gravitációs rendszerek fejlesztése reális lehetőség. Az ókori görögöknek igazuk volt: „A világra nézve nyisd ki a szemed...”. Csak ilyen válasz adható a Föld gravitációjának természetére vonatkozóan. Az emberiség immár 200 éve aktívan tanulmányozza az elektrosztatika törvényeit, beleértve a Coulomb-törvényt és a Gauss-tételt. A gömbkondenzátor képletét gyakorlatilag már régóta elsajátították. Nem marad más hátra, mint kinyitni a szemed a körülötted lévő világra, és használni kezdeni a lehetetlennek tűnő dolgok magyarázatára. De ha mindannyian megértjük, hogy a mesterséges gravitáció valóság, akkor az űrrepülések kereskedelmi célú felhasználásának kérdései aktuálissá válnak, és átláthatóvá válnak a megértéshez.
Moszkva, 2011. április Brazhnik G.N.
Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete