Die künstliche Schwerkraft der Wissenschaft funktioniert nicht; Lass uns G-Forces sprechen

Die Schwerkraft ist hart. Newton brauchte lange, um es zu knacken, und viele Newtonsche Physiker brauchten hundert Jahre, um Einsteins Gravitationstheorien zu bestätigen. Und das ist das natürlich vorkommende Zeug. Die künstliche Schwerkraft ist viel verwirrender.

Mining Sci-Fi - was für die futuristische Problemlösung überraschend fruchtbar ist - ist hier hoffnungslos. Erwägen Krieg der Sterne Überlieferung, die einen schmuddeligen Finger in jedes Midichlorianische Loch steckte. Die künstliche Schwerkraft auf der Millennium Falke und jedes zweite Stück Weltraummüll? Es wird von einem künstlichen Schwerkraftgenerator erzeugt. Wookieepedia, das zehntausend gnarly Wörter über Darth Maul enthält, hat zwei Sätze auf Lucas Logik, die Null besiegen. G:

Künstliche Schwerkraftgeneratoren wurden eingesetzt, um ein stabiles Schwerkraftfeld außerhalb der natürlichen Schwerkraftbohrung eines Planeten zu erzeugen und so das Leben im Weltraum zu unterstützen. Sie wurden auch verwendet, um Objekte zu komprimieren, um sie mit gasförmigen Rohstoffen zu lagern und manchmal um synthetische Edelsteine ​​herzustellen.

Sogar Star Trek, was soll sein Krieg der Sterne Für das Model U.N. Kids ist es nicht besser. Aber es ist nicht wirklich fair, sich für Science Fiction zu entscheiden. Die synthetische Schwerkraft, wie in der vom Menschen geschaffenen Schwerkraft, liegt derzeit außerhalb unseres Verständnisses.

Das Problem

Das Problem ist, dass die Schwerkraft im Vergleich zu den anderen Kräften schwach ist - schwache Magnete können sie besiegen. Das bedeutet in der Praxis, dass der einfachste Weg, ein Raumschiff mit künstlicher Schwerkraft gleich der Erdschwerkraft zu bauen, darin besteht, die Masse der Erde zu erhalten. Abgesehen von seltsamem, überdichten Unsinnematerial oder unberechenbaren Studien, die plötzlich repliziert werden, ist dies nicht in Frage.

Das bedeutet jedoch nicht, dass es kompliziertere Lösungen gibt. Die künstliche Auferlegung der normalen Schwerkraft wird einfach keine davon sein.

Die wahrscheinliche Lösung

Wenn Sie genau den richtigen Betrag beschleunigen - entweder in einer Linie oder in einem Kreis -, können Sie g-Kräfte erzeugen, die der der Schwerkraft entsprechen. Das Problem beim Beschleunigen in eine Richtung ist, dass der Kraftstoff irgendwann aufgebraucht wird. Glücklicherweise ist der Raum ein Vakuum. Wenn also die Drehbeschleunigung funktioniert, kann die Rolle einer Raumstation nicht gebremst werden. Sie haben dies auf Bildschirmen in gesehen Elysium, Der Marsmensch, und Heiligenschein - und es durchdringt seltsame NASA-Konzepte. (Es ist nicht nur alt Konzepte wie die Kunst aus dem Jahr 1969 - drehende Raumschiffe sind auf der NASA-Roadmap 2015 für die Zukunft zu sehen.)

Wie bei allen Kräften läuft das Konzept auf die Masse mal Beschleunigung hinaus. In diesem Fall beträgt die Kreisbeschleunigung ω ^ 2 mal R (wo ω ist die Winkelgeschwindigkeit und R ist der Radius des Schiffes). Da die Masse an jedem Ort gleich bleibt, wird das Erstellen des richtigen Schwerkraftäquivalents zu einer Übung, bei der Ihr Schiff die richtige Größe erhält und es mit der richtigen Geschwindigkeit dreht.

Das Problem mit der wahrscheinlich Lösung

Goldilocks 'Spinnschiff zu bauen ist jedoch nicht einfach. Wenn der Radius zu klein ist, stoßen Sie auf den Coriolis-Effekt. Wenn sich Ihr interner Rahmen schnell dreht, nehmen einfache Aktionen merkwürdige Eigenschaften an. Möglicherweise fühlen Sie sich wohl, wenn sich die erdähnlichen G-Kräfte im Stillstand befinden, aber selbst wenn Sie den Kopf neigen, könnten Ihre beiden inneren Ohren aus dem Takt geraten. Deshalb kann man einen Basketball nicht direkt über ein Karussell werfen, betont die PBS-YouTube-Serie Space Time:

Wenn Sie das Schiff groß genug machen, müssen Sie es nicht so schnell drehen - aber Ihr Raumfahrzeug wird unglaublich mechanisch belastet, wenn Sie es groß machen. Der Science-Fiction-Spot, PBS Space Time sagt, ist in der Nähe von Halos Ring. Wenn man bedenkt, dass es Zehntausende von Dollar pro Pfund ist, um Materialien außerhalb des Planeten "astronomisch" zu bekommen, wie ein Astronom der Cornell University ausdrückt, müssten wir das Ding im Weltraum bauen. Bei einem ausreichend großen Kickstarter können Sie das Zero-g in einzelne Ziffern umwandeln.