211service.com
Kan constante versnelling worden gebruikt om kunstmatige zwaartekracht in de ruimte te produceren?
Tracy Caldwell Dyson ISS NASA
Elke week sturen de lezers van onze ruimtenieuwsbrief, The Airlock, hun vragen in voor ruimteverslaggever Neel V. Patel om te beantwoorden. Deze week: hoe kunstmatige aardachtige zwaartekracht te produceren door versnelling in de ruimte.
Je stuk van een paar weken geleden over hoe zwaartekracht altijd gewoon werkt in sciencefictionfilms deed me afvragen: herinner je je die arme man in de jaren '50 die op een raketslee reed om te zien hoeveel g's een mens zou kunnen verdragen? De film van deze tests liet zien hoe zijn gezicht geplet en verwrongen was terwijl hij steeds grotere ladingen nam. Het was duidelijk dat mensen niet onmiddellijk van nul naar relativistische snelheden kunnen gaan zonder een biopasta te worden. Dus, aangenomen dat een persoon - na het bereiken van een baan - comfortabel met 1 g tot de lichtsnelheid wilde accelereren, hoe lang zou dat duren?
Zouden ze in de tussentijd een normaal, zwaartekrachtachtig bestaan hebben terwijl ze voortvaren, met de achterwand van het ruimtevaartuig als vloer? Misschien zouden ruimtereizigers dan een kom ontbijtgranen kunnen eten zoals de natuur het bedoeld heeft. —Clayton
Voor degenen die niet bekend zijn, Clayton verwijst naar Eli Beeding Jr., een luchtmachtkapitein die in 1958 een raketaangedreven slee achteruit reed als onderdeel van een militair programma om meer te leren over de effecten van g-krachten op het lichaam . De accelerometer op zijn borst klokte op 82,6 g terwijl de slee in 0,1 seconde versnelde tot ongeveer 54 mijl per uur. Beeding kreeg een black-out, maar had gelukkig niet meer dan wat blauwe plekken op zijn rug.
G-krachten kunnen grote schade aanrichten aan het menselijk lichaam. (De tv-serie de uitgestrektheid illustreert vrij goed hoe martelend dit proces kan zijn .) Wanneer g-krachten verticaal worden ervaren, van top tot teen (zoals astronauten ze zouden ervaren op weg naar de ruimte), stroomt het bloed van het hoofd naar de extremiteiten, waardoor u het gezichtsvermogen of zelfs het bewustzijn verliest. De fysieke kracht zelf oefent een enorme druk uit op uw huid, spieren en botten en kan gedurende een lange tijd verwoestend zijn.
Het fysieke gevoel van g-krachten die op uw lichaam inwerken, is geen effect van snelheid, maar van versnelling. Wanneer u in een auto rijdt of met een commerciële luchtvaartmaatschappij vliegt, voelt u de g-kracht alleen op uw lichaam wanneer het voertuig accelereert. Zodra u een constante kruissnelheid bereikt, beginnen de dingen normaal te voelen.
Als je snel genoeg versnelt om een constante 1 g te produceren, dan kun je zeker kunstmatige, aardachtige zwaartekracht creëren. Als je vanuit het referentiekader van de aarde versnelt met een constante snelheid van 1 g, dan zou je bijna de lichtsnelheid bereiken over ongeveer een jaar , met een afstand van ongeveer 0,5 lichtjaar. (Vergeet niet dat als je een passagier in het ruimtevaartuig bent, de tijd anders zal verlopen, zoals besproken in a vorige uitgave van The Airlock .) Terwijl je oploopt tot bijna de lichtsnelheid, zou je theoretisch je ontbijt van kampioenen kunnen eten zoals je op aarde zou doen.
Aan de andere kant moet je erop voorbereid zijn om behoorlijk te vertragen naarmate je dichter bij je bestemming komt. Dit kan maanden of zelfs jaren duren - het hangt er een beetje van af wat acceptabel is voor de reizigers in het ruimtevaartuig. Als je weer een omgeving van 1 g probeert na te bootsen, moet je in principe rekening houden met een vertraging van een jaar op weg naar je bestemming.
En de waarheid is dat als je snel genoeg kunt accelereren om in ongeveer een jaar bijna de lichtsnelheid te bereiken, het redelijk is om te denken dat je die snelheid waarschijnlijk sneller kunt bereiken door nog hogere g-krachten te accepteren. Dat is een verleidelijk vooruitzicht, maar nogmaals: mensen zijn niet echt ontworpen om dat allemaal aan te kunnen. Bruce Thompson van NASA Quest vertelde eens Gizmodo : Stel je voor dat je naar Mars reist en helemaal accelereert met 3 zwaartekrachten. Je zou tijdens de reis drie keer je normale gewicht wegen en nauwelijks kunnen bewegen [...] Weefsels breken af, haarvaten gaan kapot en het hart moet vele malen zijn werk doen. Bij aankomst kon je er niet op rekenen dat je in goede conditie was. Zeker niet zoals de natuur het bedoeld heeft.