Генератор искусственной гравитации

Как невесомость меняет человека

Невесомость — состояние из малоприятных. Отсутствие привычной силы тяжести для человеческого тела большой стресс. Начинается «космическая» болезнь: тошнота, головокружение, головная боль, дезориентация. На Земле человек всегда знает, где верх, а где низ. Данные об ориентации тела в пространстве мозгу подсказывают «датчики» во внутреннем ухе, которые являются частью вестибулярной системы. В космосе «прицел» сбивается, организм не чувствует знакомой силы тяжести и не может определить где стоят ноги — на полу или на потолке. Поэтому на МКС все надписи нанесены в одном направлении.

«Я чувствовал, что падаю, — делится впечатлениями астронавт NASA Майк Хопкинс (провел на МКС 166 дней в 2013-2014 гг.) — Это было, как если бы вы висели на стропилах в здании 24 часа. Моему мозгу потребовалось время, чтобы привыкнуть, что теперь так будет всегда. Это почти как заново научиться ходить. Однако довольно быстро это прошло».

В невесомости человек вырастает на 2-5 см, что объясняется низкой гравитацией. После возвращения земная сила притяжения возвращает все обратно, однако в самом полете новый рост может стать проблемой, он вызывает мышечные и суставные боли.

Основной дискомфорт причиняет изменение давления жидкости в организме, кровь приливает к груди и голове, сердце увеличивается в размерах, почки работают так, как будто человек выпил много воды. Лицо становится опухшим и одутловатым, а поскольку стоять или ходить в космосе не нужно, мышцы спины и ног начинают терять силу и уменьшаются в размерах.

Средняя продолжительность полета на МКС — 6 месяцев. За это время человек теряет в весе, снижается работоспособность, а утомляемость, наоборот, повышается. Кости истончаются примерно на 1% каждый месяц, проведенный в невесомости, идет потеря мышечной массы. Например, антигравитационные мышцы практически не используются, т.к. поддерживать осанку ни к чему, большую часть времени тело находится в позе зародыша: человек немного сгибается, руки и ноги в полусогнутом состоянии.

Проблемы со здоровьем могут вызвать даже несколько дней в невесомости. В 2006 году американская астронавт Хайдемари Стефанишин-Пайпер побывала 2 недели в космосе. После приземления Пайпер давала пресс-конференцию, во время которой дважды падала, т.к. организм не справился с земной гравитацией.

Невесомость гораздо вреднее, чем космическая радиация, о которой ходит много мифов и слухов, — говорит Виталий Егоров, популяризатор космонавтики, известный как блогер Zelenyikot. — Медицинские исследования показывают, что после длительного пребывания в невесомости 100%-го возвращения организма в прежнее состояние нет, т.е. изменения, которые происходят в организме даже после недели нахождения в космосе практически необратимы. Но в целом они настолько незначительны, что человек не замечает разницы, что было до и стало после. По рассказам космонавтов, возвращение организма к земной норме происходит примерно за то же самое время, которое проведено наверху: был неделю, восстанавливаешься неделю, был год — год и адаптируешься».

Куда исчезает гравитация Земли?

Означает ли все вышеописанное, что ракета покинула ту область пространства, где действует гравитация Земли? И почему вообще возникает невесомость в космосе?

Конечно же нет, гравитация Земли никуда не исчезает. Это просто еще одно распространенное заблуждение. Но почему это так происходит? Ведь очевидно, что космонавты на орбите свободно плавают по космической станции. И их ничего не притягивает к себе! Попробуем разобраться в этом интересном вопросе.

Международная космическая станция (МКС) совершает за сутки примерно 16 оборотов вокруг Земли. Все мы видели хотя бы один раз, как с борта МКС производят прямые трансляции и телемосты. Космонавты на этих мероприятиях кажутся плавающими в какой-то жидкости. И многим может показаться, что в космосе нет гравитации. Потому что космонавты могут летать, как воздушные шары. Однако гравитация там все же есть. И она играет очень важную роль.

Существует два основных фактора, которые удерживают МКС ​​на орбите Земли:

1. Международная космическая станция на самом деле все время падает на Землю. И именно из-за притяжения, которое оказывает наша планета на МКС. Просто траектория ее падения замкнута. То есть падение происходит, но никогда не произойдет. Вот такой вот парадокс.

Представьте себе на секунду, что какое-то таинственное существо решило отключить гравитацию Земли. МКС сразу же перестала бы вращаться вокруг нашей планеты. И улетела бы в космическое пространство. И, вероятно, была бы захвачена гравитацией какого-то другого массивного объекта, такого, например, как Солнце. Поэтому можно сказать, что гравитация — это некая веревка, удерживающая космическую станцию ​на околоземной орбите.

2. МКС имеет определенную скорость относительно поверхности Земли.

Теории гравитации

Сегодня ученым известно свыше десятка различных теорий гравитации. Их подразделяют на классические и альтернативные теории. Наиболее известными представителем первых является классическая теория гравитации Исаака Ньютона, которая была придумана известным британским физиком еще в 1666 году. Суть ее заключается в том, что массивное тело в механике порождает вокруг себя гравитационное поле, которое притягивает к себе менее крупные объекты. В свою очередь последние также обладают гравитационным полем, как и любые другие материальные объекты во Вселенной.

Следующая популярная теория гравитации была придумана всемирно известным германским ученым Альбертом Эйнштейном в начале XX века. Эйнштейну удалось более точно описать гравитацию, как явление, а также объяснить ее действие не только в классической механике, но и в квантовом мире. Его общая теория относительности описывает способность такой силы, как гравитация, влиять на пространственно-временной континуум, а также на траекторию движения элементарных частиц в пространстве.

Самая точная гравитационная карта Земли

Среди альтернативных теорий гравитации наибольшего внимания, пожалуй, заслуживает релятивистская теория, которая была придумана нашим соотечественником, знаменитым физиком А.А. Логуновым. В отличие от Эйнштейна, Логунов утверждал, что гравитация – это не геометрическое, а реальное, достаточно сильное физическое силовое поле. Среди альтернативных теорий гравитации известны также скалярная, биметрическая, квазилинейная и другие.

Принцип действия[]

Конструирование GGA

GGA представляет собой квантовую установку, которая за счёт разгона частиц, скручивания потока и перехода их в гравитоны создаёт заданное излучение необходимого направления в пространстве. Такая установка, помещённая в днище космического корабля, способна создавать определённый уровень гравитации над собой, формируя притяжение к себе. Либо, при инверсии потока, наоборот создаёт эффект антигравитации.

Генератор имеет ряд отрицательных сторон. Во-первых, будучи расположенным в днище космического корабля, он способствует «налипанию» мусора и пыли на внешней обшивке, что приводит к необходимости плановых технических осмотров с очисткой корпуса при отключённых GGA. Во-вторых, установки невозможно размещать поэтажно, так как в определённых точках будут возникать разнонаправленные гравитационные поля. В результате, это ограничивает высоту пассажирских палуб корабля. В-третьих, GGA, будучи установкой формирующей потоки квантовых частиц, весьма энергозатратен, что ограничивает его применение для больших космических объектов. Крупные орбитальные станции, города и прочие обитаемые мегаструктуры невозможно оснастить достаточным количеством установок так, чтобы их энергопотребление было эффективным. При подобном решении, бо́льшая часть внутреннего пространства будет отдана реакторам и электрооборудованию, что сильно снизит полезную площадь мегаструктуры и сделает её экономически нецелесообразной. Поэтому до сих пор космопорты и орбитальные города сооружаются вращающимися.

Тем не менее, при всех недостатках, GGA остаётся основной альтернативой вращающимся модулям для космических кораблей, что позволяет значительно сократить расходы на обслуживание корпуса. Кроме того, GGA — это единственный известный способ для левитации крупных судов и станций, плавающих в атмосферах планет.

Знакомьтесь: микрогравитация

Представьте себе, что вы одеты в скафандр и лежите на спине в летной кабине космического аппарата. Вы лежите на спине в течение нескольких часов, пока пилоты и центр управления полетами готовятся к запуску. Обычно, когда вы стоите прямо, сила тяжести тянет кровь вниз, поэтому целые бассейны ее собираются у вас в ногах. Однако, поскольку вы лежите на спине, кровь по-разному распределяется в вашем теле, в том числе накапливаясь и в голове, поскольку ваши ноги подняты. В голове немного тяжеловато, словно вы только что проснулись.

Ракетные двигатели зажигаются и вы чувствуете ускорение. Вас вдавливает в кресло, поскольку аппарат взлетает. Сила тяжести вместе с увеличением скорости корабля увеличивается в три раза (на некоторых американских горках можно испытать такой уровень ускорения). Ваша грудь сжимается, дышать становится немного трудно. Спустя восемь с половиной минут вы оказываетесь в космосе и начинаете испытывать совершенно другое ощущение: невесомость.

Правильный термин для невесомости — микрогравитация. Вы не невесомы, поскольку земная гравитация удерживает вас и летательный аппарат на орбите. Вы находитесь в состоянии свободного падения, словно только что прыгнули с самолета, за исключением того, что падаете горизонтально и никогда не упадете. Допустим, вы стоите на весах, и они показывают ваш вес, поскольку гравитация тянет вниз и вас, и весы. Поскольку весы находятся на земле, они отталкиваются вверх с равнозначной силой — и эта сила и есть ваш вес. Но если вы прыгнете со скалы, стоя на весах, и вы, и весы будете притягиваться гравитацией. Вы не будете давить на весы, и они не будут давить на вас. Ваш вес будет нулевым. Таков закон Ньютона.

Поскольку космический аппарат и все объекты в нем падают с одной скоростью — все, что не закреплено, плавает. Если у вас длинные волосы — они будут плавать вокруг лица. Если вы выльете воду из стакана — она соберется в большую сферическую каплю, которую можно будет разбить на меньшие капли. Галушки и конфеты сами будут заплывать вам в рот, если вы подтолкнете их по нужной траектории. Сидя в кресле, вы не будете знать, что сидите, поскольку ваше тело не будет давить на кресло. Если вы не будете держаться — вы уплывете. Более того, если вы не будете держаться за стену или пол рукой или ногой — вы не сможете сдвинуться с места — не от чего оттолкнуться. По этой причине в любом космическом аппарате всегда много поручней для рук и ног.

Интересное о космосе

1. Отрыжка

При обычных условиях, гравитация способствует тому, что жидкость собирается на дне вашего желудка, а газы поднимаются вверх. Так как в космосе гравитация ослабляется, космонавты часто страдают от так называемых «влажных отрыжек«. Другими словами вся жидкость, которая не удерживается у них желудке, выходит в виде отрыжки.

По этой причине на Международной космической станции не держат газированных напитков. Если бы они и были, газы в напитке не поднимались бы наверх, как это происходит на Земле, а у пива не образовывалась пена.

2. Скорость

В космосе, различные частицы мусора двигаются на такой высокой скорости, что мы с трудом можем себе это представить.

Кстати, вокруг Земли вращаются миллионы крошечных частиц мусора, и они двигаются со скоростью 35 500 километров в час. Для сравнения МКС вращается вокруг Земли на скорости 28 164 километра в час.

На такой скорости вы не увидите приближающийся объект. Вместо этого в ближайших структурах могут появляться загадочные дыры. Так, в прошлом году космонавты на борту МКС запечатлели дыру размером всего 1-2 мм в диаметре в огромных солнечных панелях станции, которая являлась результатом столкновения крошечных частиц мусора.

3. Производство алкоголя

Далеко в космосе возле созвездия Орел, плавает гигантское облако газа с 190 триллионами литров алкоголя

Существование облака противоречит всему тому, что мы считали возможным. Этанол — это достаточно сложная молекула, чтобы формироваться в таком количестве, а температура в космосе настолько низкая, что реакции, необходимые для создания алкоголя, не должны происходить.

Ученые воссоздали условия космоса в лаборатории и соединили два органических химических вещества при температуре -210 °C. Произошла реакция, но, вопреки ожиданиям, она была в 50 раз быстрее, чем при комнатной температуре.

Ученые объясняют это туннельным эффектом. Благодаря этому явлению, частицы принимают свойства волн и поглощают энергию из окружающей среды, что позволяет им преодолевать препятствия, которые в обычных условиях предотвращают реакцию.

4. Статическое электричество

Статическое электричество может создавать удивительные вещи. Так на изображении можно увидеть капли воды, вращающиеся вокруг статически заряженной спицы. 

Электростатические силы действуют на расстоянии, и они притягивают объекты так же, как гравитация притягивает планеты, благодаря чему капли находятся в постоянном состоянии свободного падения.

Сейчас ученые работают над притягивающим лучом статического электричества для очистки от космического мусора.

Что такое невесомость и бывает ли она на Земле

Невесомость не равно антигравитация. Это популярное заблуждение. В 400 км от Земли, где со скоростью почти 8 км/с летит Международная космическая станция (МКС), сила притяжения сохраняется на 90% от привычной. Космонавты и предметы парят в воздухе, потому что вместе с МКС находятся в состоянии свободного падения, одновременно опускаясь и смещаясь в сторону. Наша планета их постоянно притягивает: корабль непременно рухнул бы, но поскольку Земля круглая, сохраняется орбитальное движение и постоянная высота. За счет формы планеты МКС постоянно «промахивается» мимо поверхности и продолжает двигаться по орбите дальше. Иначе говоря, падает и не может упасть.

Эффект свободного падения можно ощутить на аттракционах вроде «американских горок» или в скоростном лифте, который стремительно спускается с высокого этажа. На секунды они дарят состояние невесомости или, как ее еще принято называть, микрогравитации.

На некоторых аттракционах высота сначала набирается, а потом резко сбрасывается, вызывая ощущение свободного падения или невесомости. Горки Goliath (Six Flags Great America)

(Фото: June Ryan Lowry for TIME)

Чуть дольше — около 25 секунд — в невесомости можно оказаться в специальном самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК. Он поднимается до 6 тыс. метров, после за 15 секунд с резким ускорением под углом 45º набирает высоту до 9 тыс. метров, а потом по плавной дуге (баллистической траектории) при отключенном моторе уходит вниз. В этот момент и наступает невесомость. На высоте 6 тыс. метров двигатели снова заводят и самолет переводится в обычный горизонтальный полет. Пилот выполняет такие «горки» (так называемые параболы Кеплера) 10-15 раз, он удерживает штурвал, не допуская даже малейших отклонений, что физически очень непросто.

Взлетает ИЛ-76 МДК с военного аэродрома «Чкаловский» в Подмосковье. Поучаствовать может любой более-менее здоровый человек, этим занимаются специальные коммерческие агентства, стоимость полета — ₽280 тыс.

В 2016 году альтернативная рок-группа Ok Go из Чикаго сняла в ИЛ-76 МДК клип на песню Upside down and Inside Out. Это первое профессиональное музыкальное видео в условиях невесомости. Самолет-лаборатория имитировал салон пассажирского S7 Airlines, роль стюардесс исполняли многократные призеры чемпионатов по художественной гимнастике Анастасия Бурдина и Татьяна Мартынова.

Для съемок клипа потребовался 21 полет или 2 часа 15 минут невесомости — больше, чем стандартная норма космонавтов в процессе подготовки.

Аномалии и неточности

Есть некоторые наблюдения, которые не учитываются должным образом, что может указывать на необходимость в более совершенных теориях гравитации или, возможно, быть объясненными другими способами.

Кривая вращения типичной спиральной галактики: предсказанная ( А ) и наблюдаемая ( Б ). Расхождение кривых связано с темной материей .

  • Сверхбыстрые звезды : Звезды в галактиках следуют распределению скоростей, когда звезды на окраинах движутся быстрее, чем они должны, в соответствии с наблюдаемым распределением нормальной материи. Галактики в скоплениях галактик демонстрируют похожую картину. Темная материя , которая взаимодействует посредством гравитации, но не электромагнитно, может объяснить это несоответствие. Также были предложены различные модификации ньютоновской динамики .
  • Аномалия пролета : различные космические аппараты испытывали большее ускорение, чем ожидалось, во времяманевров по гравитации .
  • Ускорение расширения : кажется, что метрическое расширение пространства ускоряется. Для объяснения этого была предложена темная энергия . Недавнее альтернативное объяснение состоит в том, что геометрия пространства неоднородна (из-за скоплений галактик) и что, когда данные интерпретируются заново, чтобы учесть это, расширение в конце концов не ускоряется, однако этот вывод оспаривается.
  • Аномальное увеличение астрономической единицы : недавние измерения показывают, что быстрее, чем если бы это происходило исключительно за счет потери массы Солнцем за счет излучения энергии.
  • Фотоны с дополнительной энергией : фотоны, проходящие через скопления галактик, должны набирать энергию, а затем снова терять ее на выходе. Ускоряющееся расширение Вселенной должно остановить фотоны, возвращающие всю энергию, но даже с учетом этого фотоны космического микроволнового фонового излучения получают в два раза больше энергии, чем ожидалось. Это может указывать на то, что гравитация спадает быстрее, чем в обратном квадрате на определенных масштабах расстояний.
  • Сверхмассивные водородные облака : спектральные линии леса Лайман-альфа предполагают, что водородные облака более сгруппированы в определенных масштабах, чем ожидалось, и, как темный поток , может указывать на то, что гравитация спадает медленнее, чем обратный квадрат на определенных масштабах расстояний.

Линейное ускорение

Линейное ускорение даже на низком уровне может обеспечить достаточную перегрузку для получения полезных преимуществ. Космический корабль, находящийся при постоянном ускорении по прямой линии, будет создавать впечатление силы тяжести в направлении, противоположном ускорению. Это «притяжение», которое заставило бы незакрепленный объект «упасть» на корпус космического корабля, на самом деле является проявлением инерции объектов внутри космического корабля в соответствии с первым законом Ньютона . Кроме того, «гравитация», которую ощущает объект, прижатый к корпусу космического корабля, представляет собой просто силу реакции объекта на корпусе, реагирующую на силу ускорения корпуса на объект, в соответствии с третьим законом Ньютона и чем-то похожим на воздействие на объект, прижатый к корпусу космического корабля, вращающегося, как описано выше. В отличие от искусственной гравитации, основанной на вращении, линейное ускорение создает вид гравитационного поля, которое является однородным по всему космическому кораблю и не имеет недостатка в дополнительных фиктивных силах.

Некоторые могут, по крайней мере, временно обеспечивать ускорение, достаточное для преодоления земного притяжения, и, таким образом, обеспечивать линейное ускорение для имитации земной силы тяжести. Однако, поскольку все такие ракеты обеспечивают это ускорение, выбрасывая реакционную массу, такое ускорение будет только временным, пока не будет израсходован ограниченный запас ракетного топлива.

Тем не менее, постоянное линейное ускорение желательно, поскольку помимо создания искусственной силы тяжести оно теоретически могло бы обеспечить относительно короткое время полета вокруг Солнечной системы. Например, если бы была доступна двигательная установка, способная поддерживать ускорение в 1 g непрерывно, космический корабль, ускоряющийся (а затем замедляющийся во второй половине пути) на 1 g , достиг бы Марса в течение нескольких дней. Точно так же гипотетическое космическое путешествие с постоянным ускорением в 1 g в течение одного года могло бы достичь релятивистских скоростей и позволить совершить путешествие туда и обратно к ближайшей звезде, Проксиме Центавра .

Таким образом, малоимпульсное, но долгосрочное линейное ускорение было предложено для различных межпланетных миссий. Например, даже тяжелые (100- тонные ) грузовые грузы на Марс могут быть доставлены на Марс за 27 месяцев и сохранят примерно 55 процентов массы корабля на НОО по прибытии на орбиту Марса, обеспечивая космический корабль градиентом низкой силы тяжести в течение всего времени. поездка.

Двигательная установка с очень высоким удельным импульсом (то есть с хорошей эффективностью использования реактивной массы, которую необходимо носить с собой и использовать для движения в пути) могла бы ускоряться более медленно, создавая полезные уровни искусственной гравитации в течение длительных периодов времени. Примеры можно различных установках. Двумя примерами этой длительной, малой тяги и высокоимпульсной двигательной установки, которые либо практически используются на космических аппаратах, либо планируются для использования в ближайшем будущем в космосе, являются двигатели на эффекте Холла и магнитоплазменные ракеты с регулируемым удельным импульсом (VASIMR). Оба обеспечивают очень высокий удельный импульс, но относительно низкую тягу по сравнению с более типичными ракетами с химической реакцией. Таким образом, они идеально подходят для длительных запусков, которые обеспечили бы ограниченные, но длительные, миллиграммовые уровни искусственной гравитации в космических кораблях.

В ряде научно-фантастических сюжетов ускорение используется для создания искусственной силы тяжести для межзвездных космических кораблей, приводимых в движение еще теоретическими или средствами.

Этот эффект линейного ускорения хорошо изучен и обычно используется для управления криогенным флюидом с массой 0 г для послестусковых (последующих) запусков в космос ракет разгонных ступеней .

Американские горки , особенно американские горки или те, которые полагаются на электромагнитное движение , могут обеспечивать линейное ускорение «силы тяжести», как и транспортные средства с относительно высоким ускорением, такие как спортивные автомобили . Линейное ускорение можно использовать для обеспечения времени на американских горках и других аттракционах.

Профилактика последствий

Альтернативой длительной и трудной реабилитации после космической экспедиции в отсутствии силы тяжести является постоянная и настойчивая профилактика неблагоприятных изменений в организме.

На орбите экипаж постоянно поддерживает физическую форму

В космическом полёте, когда отсутствует сила тяжести и вес невесомость обнуляет, космонавты постоянно занимаются физическими упражнениями, причём часто под нагрузкой. Например, пользуются бегущей дорожкой, будучи притянутыми к ней упругими резиновыми элементами, укрепленными на поясе.

Работа с эспандером хорошо укрепляет мышцы рук и плечевого пояса. Для укрепления мышц спины также используют упругие элементы, работающие на растяжение. Все эти упражнения способствуют укреплению сердечно-сосудистой системы, что тоже является очень хорошей профилактикой последствий длительного воздействия нулевой силы тяжести. Специально подобранный рацион обеспечивает необходимую перистальтику желудочно-кишечного тракта.

В длительном полете невесомость значение приобретает очень важное, но космонавты летают в отсутствие силы тяжести все дольше и дольше. В космосе космическая экспедиция может провести много месяцев

Рекордсмен по этой части – россиянин Валерий Поляков. Его полет проходил в 1994 и 1995 году. Поляков провел на станции «Мир» 438 суток. Это более 62 недель, более 14 месяцев. Нет предела совершенству!

Альтернативные теории

Исторические альтернативные теории

  • Аристотелевская теория гравитации
  • Теория гравитации Ле Сажа (1784) также называлась гравитацией Лесажа, но первоначально была предложена Фатио и развита Жоржем-Луи Ле Сажем на основе объяснения на основе жидкости, в котором легкий газ заполняет всю Вселенную.
  • Теория гравитации Ритца , Ann. Chem. Phys. 13, 145, (1908) pp. 267–271, Электродинамика Вебера-Гаусса в применении к гравитации. Классическое продвижение перигелии.
  • Теория гравитации Нордстрема (1912, 1913), один из первых конкурентов общей теории относительности.
  • Теория Калуцы Клейна (1921)
  • Теория гравитации Уайтхеда (1922), еще один ранний конкурент общей теории относительности.

Современные альтернативные теории

  • Теория гравитации Бранса – Дике (1961)
  • Индуцированная гравитация (1967), предложение Андрея Сахарова, согласно которому общая теория относительности могла возникнуть из квантовых полевых теорий материи.
  • Теория струн (конец 1960-х)
  • ƒ (R) гравитация (1970)
  • Теория Хорндески (1974)
  • Супергравитация (1976)
  • В модифицированной ньютоновской динамике (MOND) (1981) Мордехай Милгром предлагает модификацию второго закона движения Ньютона для малых ускорений.
  • Самосоздание космология теория гравитации (1982) Г. А. Барбер , в которых теория Отруби-Дике модифицирован , чтобы создать массовый
  • Петлевая квантовая гравитация (1988) Карло Ровелли , Ли Смолина и Абхая Аштекара
  • Несимметричная гравитационная теория (NGT) (1994) Джона Моффата
  • Тензорно-векторно-скалярная гравитация (TeVeS) (2004), релятивистская модификация MOND Якоба Бекенштейна.
  • Теория хамелеона (2004) Джастина Хури и Аманды Велтман .
  • Теория давления (2013) Оливье Минаццоли и Орелиен Хис .
  • Конформная гравитация
  • Гравитация как энтропийная сила , гравитация, возникающая как явление, возникающее из термодинамической концепции энтропии.
  • В теории сверхтекучего вакуума гравитация и искривленное пространство-время возникают как коллективная мода возбуждения нерелятивистской фоновой сверхтекучей жидкости .
  • Массивная гравитация , теория, в которой гравитоны и гравитационные волны имеют ненулевую массу

Невесомость / левитация

Диамагнетизм

Живая лягушка левитирует внутри вертикального канала диаметром 32 мм соленоида Горького в магнитном поле около 16 тесла .

Эффект, подобный гравитации, может быть создан посредством диамагнетизма . Для этого нужны магниты с чрезвычайно мощными магнитными полями. Такие устройства были способны левитировать не больше, чем маленькую мышь, создавая поле в 1 g, чтобы нейтрализовать поле Земли.

Достаточно мощные магниты требуют либо дорогостоящих криогенных устройств, чтобы поддерживать их сверхпроводимость, либо нескольких мегаватт мощности.

С такими чрезвычайно сильными магнитными полями безопасность использования для людей неясна. Кроме того, необходимо избегать использования любых ферромагнитных или парамагнитных материалов вблизи сильного магнитного поля, необходимого для очевидного диамагнетизма.

Установки, использующие диамагнетизм, могут оказаться применимыми для лабораторий, моделирующих условия низкой гравитации здесь, на Земле. Мышь левитировала против силы тяжести Земли, создавая условия, похожие на микрогравитацию . Более низкие силы также могут быть созданы для моделирования условий, подобных лунной или марсианской гравитации, с помощью небольших модельных организмов .

Параболический полет

«Невесомое чудо» — это прозвище самолета НАСА, который летает по параболическим траекториям и на короткое время создает почти невесомую среду, в которой можно тренировать астронавтов , проводить исследования и снимать кинофильмы. Параболическая траектория создает вертикальное линейное ускорение, которое соответствует ускорению силы тяжести, обеспечивая нулевое ускорение на короткое время, обычно 20–30 секунд, за которым следует примерно 1,8 g в течение аналогичного периода. Прозвище Vomit Comet также используется для обозначения укачивания, которое часто испытывают пассажиры самолета во время этих параболических траекторий. Такие самолеты с пониженной гравитацией в настоящее время эксплуатируются несколькими организациями по всему миру.

Нейтральная плавучесть

Нейтральная плавучесть Laboratory (NBL) является астронавт учебного центра в Sonny Carter учебного центра в NASA Johnson Space Center в Хьюстоне, штат Техас . NBL большой крытый бассейн с водой, самый большой в мире, в котором астронавты могут выполнять смоделированные ЭВА задачи в рамках подготовки к космическим полетам. NBL содержит полноразмерные макеты грузового отсека космического корабля «Шаттл» , полетной полезной нагрузки и Международной космической станции (МКС).

Принцип нейтральной плавучести используется для моделирования невесомости космоса. Космонавтов в костюмах опускают в бассейн с помощью мостового крана, и их вес регулируется водолазами, поддерживающими их, таким образом, чтобы они не испытывали подъемной силы и момента вращения вокруг своего центра масс . Костюмы, которые носят в NBL, ниже рейтинга полностью летных костюмов EMU, таких как те, которые используются на космических шаттлах и Международной космической станции.

Бак NBL имеет длину 202 фута (62 м), ширину 102 фута (31 м) и глубину 40 футов 6 дюймов (12,34 м) и вмещает 6,2 миллиона галлонов (23,5 миллиона литров) воды. Водолазы дышат найтроксом во время работы в аквариуме.

Нейтральная плавучесть в бассейне — это не невесомость , поскольку органы равновесия во внутреннем ухе по-прежнему ощущают направление силы тяжести вверх-вниз. Кроме того, вода оказывает значительное сопротивление . Как правило, эффекты перетаскивания минимизируются за счет медленного выполнения задач в воде. Еще одно различие между моделированием нейтральной плавучести в бассейне и фактическим выходом в открытый космос во время космического полета заключается в том, что температура бассейна и условия освещения поддерживаются постоянными.

Интересное о космосе (видео)

10. Кристаллизация

Японские ученые наблюдали, как формируются кристаллы, сталкивая кристаллы гелия с акустическими волнами в условиях смоделированной невесомости.

https://youtube.com/watch?v=kqcrteGNPOE

Обычно этим кристаллам требуется какое-то время, чтобы вновь сформироваться после распада, но их подвесили в сверхжидкости – жидкости, которая течет без трения. В результате гелий быстро сформировался в кристаллы необычно больших размеров до 10 мм.

Таким образом, в космосе можно выращивать крупные кристаллы высокого качества. Мы используем кремниевые кристаллы почти во всех видах электроники, а это открытие может привести к разработке усовершенствованных электронных устройств.

+ Звук

В условиях пониженной гравитации начинают действовать другие силы, что позволяет ученым изучать их таким образом, что было бы невозможно в привычной среде. Звук не является исключением.

Так на МКС проводили эксперимент, разбрызгивая капли воды над колонками во время проигрывания рок-музыки. Мощные колебания звука разрывают поверхностное натяжение невесомой жидкости, заставляя крошечные капли разлетаться во всех направлениях.

Меняя частоту звуковых волн, космонавты создавали различные формы, начиная от небольшой ряби до различных впадин.

В космосе, на земле есть гравитация?

Еще одним доказательством движения тел к Земле по силовой дуге служит то обстоятельство, что оно варьируется от 9,780 метра в секунду на экваторе до 9,82 метра на полюсах. Понять почему, несложно. Стоит лишь посмотреть на силовые линии между полюсами магнита. Из-за изгиба дуги именно так и должно себя вести себя любое правильное криволинейное движение, считает Катар.

Опираясь на теорию приталкивания, он утверждает, например, что современники заблуждаются с границей Солнечной системы. Она проходит именно в том месте, в котором приталкивание нашей звезды — Солнца сильнее приталкивания соседних звезд из сферы Хилла. А это примерно 40 триллионов километров или четыре световых года.

Катар пишет: