Podemos simular a gravidade?

Anonim

Criar gravidade sem massa é como criar laranja sem amarelo; isso não pode ser feito. Por essa razão, não se pode criar gravidade, mas apenas simulá- la submetendo o astronauta a forças que imitam seu efeito. Uma maneira de fazer isso é assentar um astronauta em uma montanha russa.

Aceleração é chave

Einstein teve uma epifania. Ele percebeu que sem uma janela, o homem seria incapaz de discernir se o elevador estava caindo sob a influência da gravidade da Terra ou simplesmente flutuando no espaço vazio, completamente isolado no canto mais remoto do Universo: em ambos os casos, ele sentiria sem peso. Este é o ponto crucial das surpreendentes descobertas de Einstein: tudo é relativo

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e aceleração é fundamental.

Nas palavras do próprio Einstein: “não há experimento que você possa fazer para distinguir entre os efeitos de um campo gravitacional uniforme e de uma aceleração uniforme”. Em outras palavras, um astronauta seria incapaz de distinguir a força de tração para baixo experimentada em uma espaçonave. acelerando para cima a 9, 8 m / s² da força com a qual a Terra puxa o astronauta em sua superfície. Dessa maneira, enquanto a espaçonave não cria gravidade, ela simula o efeito. Se não fosse pela aceleração linear, você não se sentiria preso ao seu assento ou empurrado na direção oposta da aceleração quando a montanha-russa desce uma ladeira.

Embora a aceleração linear de uma espaçonave seja uma maneira bacana de simular a gravidade, não podemos esquecer que ela é alcançada à custa do combustível. Lembre-se de que os impulsionadores não podem se acalmar nem por um momento, pois, naquele exato momento, de acordo com a primeira lei de movimento de Newton, a espaçonave começará a viajar a uma velocidade constante. Sem aceleração, os passageiros ficam sem peso. Assim, se os propulsores são disparados intermitentemente, os astronautas devem esperar uma viagem bastante desconfortável, na qual breves períodos de peso são espremidos entre períodos abruptos de falta de peso.

Força centrífuga

Da mesma forma que a força centrífuga prende a água à superfície da caçamba, ela também pode prender os passageiros de uma espaçonave rotativa a seus lados e superfície. Se você está se perguntando por que o Endurance estava girando furiosamente no filme Interstellar, ele estava fazendo isso para simular a gravidade com a força centrífuga derivada no processo. A maioria dos protótipos que simulam a gravidade da NASA “rola” à frente ou “gira” no lugar. assim

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. qual é o truque?

Aceleração, como mencionado, é fundamental. A aceleração rotacional ou angular é um produto do raio ou da distância entre um passageiro e o eixo de rotação, assim como o quadrado da velocidade angular. Essas duas variáveis ​​nos oferecem duas restrições.

Considerando que a velocidade é constante, para um raio grande, a aceleração é grande, assim como a gravidade simulada, mas a construção de uma grande espaçonave é cara. Por outro lado, considerando que o raio é constante e de preferência pequeno, para uma grande velocidade angular, a gravidade simulada não será igualmente distribuída. Se o avião for muito pequeno, até mesmo as menores diferenças na distância produzirão efeitos notáveis. Para uma pequena espaçonave, a gravidade ao redor da cabeça, devido a sua distância do eixo, é maior que a gravidade ao redor dos pés!

(Crédito da foto: interestelar)

Os problemas não terminam aí, no entanto. Certamente algumas naves espaciais abrigam máquinas que são perigosas para se mover. Dito isto, objetos estacionários contribuem para o atrito. Os engenheiros são, portanto, obrigados a construir máquinas ou instrumentos delicados de forma a permitir que eles girem e permaneçam intactos. Além disso, girar abruptamente não iria perturbar a órbita de uma nave espacial? Contramedidas exigiriam que a espaçonave gaste combustível, de modo que todo o projeto possa se mostrar ridiculamente ineficiente.

Esperemos que, em um futuro muito próximo, os engenheiros determinem com sucesso o tamanho e a velocidade ideais das naves espaciais para simular a gravidade em longas distâncias planeta-planeta. Talvez eles descubram uma técnica inteiramente nova para isso. No entanto, por que a NASA ou SpaceX gastam bilhões de dólares em naves espaciais? É absolutamente necessário? Ou é uma extravagância sem sentido?

Por que a gravidade simulada é importante?

(Crédito da foto: Star trek)

Em uma série de 18 experimentos realizados em dois homens e duas mulheres em um ambiente sem gravidade, a Spacelab Life Sciences descobriu que a resposta de seus glóbulos brancos e a massa muscular diminuíram. Se isso não bastasse, em apenas 24 horas de ausência de peso, o volume de sangue diminuiu 10%. E se nem isso fosse suficiente, os efeitos da falta de peso prolongada continuavam a incomodá-los mesmo depois de retornarem à Terra: conforme os fluidos se infiltravam na parte inferior do corpo, a frequência cardíaca aumentava, de modo que os sujeitos sofriam uma queda na pressão sanguínea e uma capacidade reduzida. exercitar.

Tendo em mente os perigos da ausência de peso sustentada, se alguma vez haverá uma missão tripulada a Marte, a gravidade simulada seria indispensável para a saúde dos participantes. Tecnologias tão sofisticadas, como os sapatos auto-amarrados do Back to the Future, são muitas vezes concebidas pela primeira vez na ficção científica. No entanto, assim como a Nike recentemente atualizou os sapatos auto-amarrados, esperamos que a NASA e a SpaceX em breve atualizem a gravidade simulada. Se não com uma espaçonave cartwheeling, então talvez com uma montanha-russa interplanetária de muitos milhões de metros?