Космоско эч кандай кызыгы жок адам да космоско саякат тууралуу кино көргөн эмес же китептерден мындай нерселер жөнүндө окуган эмес. Мындай иштердин дээрлик бардыгында адамдар кемени айланып, нормалдуу уктап, тамактанууда кыйынчылыктарга дуушар болушпайт. Бул ойдон чыгарылган кемелерде жасалма тартылуу күчү бар дегенди билдирет. Көпчүлүк көрүүчүлөр муну табигый нерсе катары кабыл алышат, бирок ал такыр андай эмес.
Жасалма тартылуу
Бул ар кандай ыкмаларды колдонуу аркылуу бизге тааныш болгон тартылуу күчүн өзгөртүүнүн (кандайдыр бир багытта) аталышы. Жана бул фантастикалык чыгармаларда гана эмес, ошондой эле жердеги реалдуу кырдаалдарда, көбүнчө эксперименттер үчүн жасалат.
Теорияда жасалма тартылуу күчүн түзүү анчалык деле кыйын эместей көрүнөт. Мисалы, аны инерциянын, тагыраагы, борбордон четтөөчү күчтүн жардамы менен кайра жаратууга болот. Бул кубаттуулуктун зарылчылыгы кечээ эле пайда болгон жок - ал адам узак мөөнөттүү космостук учууларды кыялдана баштаганда эле дароо болду. Жаратуукосмостогу жасалма тартылуу салмаксыздыкта узакка созулган мезгилде пайда болгон көптөгөн көйгөйлөрдөн качууга мүмкүндүк берет. Космонавттардын булчуңдары алсырап, сөөктөрү начарлайт. Мындай шарттарда айлап саякаттоодо кээ бир булчуңдардын атрофиясы пайда болушу мүмкүн.
Ошентип, бүгүнкү күндө жасалма тартылуу күчүн түзүү өтө маанилүү маселе, бул жөндөмсүз космосту изилдөө мүмкүн эмес.
Материалдар
Физиканы мектеп программасынын деңгээлинде гана билгендер да тартылуу биздин дүйнөбүздүн негизги мыйзамдарынын бири экенин түшүнүшөт: бардык денелер бири-бири менен өз ара аракеттенишет, өз ара тартылуу/түртүүлөр. Дене канчалык чоң болсо, анын тартылуу күчү ошончолук чоң болот.
Биздин чындык үчүн Жер абдан чоң объект. Ошондуктан, анын айланасындагы бардык денелер ага тартылат.
Биз үчүн бул эркин түшүүнүн ылдамданышын билдирет, ал адатта g менен өлчөнөт, секундасына 9,8 метрге барабар. Бул деген, эгерде бутубуздун астында таянычыбыз жок болсо, секунд сайын 9,8 метрге өскөн ылдамдыкта кулап калмакпыз.
Ошентип, гравитациянын аркасында гана биз кадимкидей туруп, жыгылып, жеп-ичип, кай жерде өйдө, кайда ылдый экенин түшүнө алабыз. Эгер тартылуу күчү жок болсо, биз нөлдүк тартылуу күчүндө болобуз.
Космосто учуу - эркин кулоо абалында табылган астронавттар бул көрүнүш менен өзгөчө тааныш.
Теориялык жактан окумуштуулар жасалма тартылуу күчүн кантип түзүүнү билишет. Барбир нече ыкмалар.
Чоң масса
Эң логикалык вариант – бул космостук кемени ушунчалык чоң кылып, анда жасалма тартылуу күчү бар. Кемеде өзүн ыңгайлуу сезүү мүмкүн болот, анткени мейкиндикте ориентация жоголбойт.
Тилекке каршы, технологиянын заманбап өнүгүшү менен бул ыкма реалдуу эмес. Мындай объектти куруу өтө көп каражатты талап кылат. Мындан тышкары, аны көтөрүү үчүн укмуштуудай энергия талап кылынат.
Тездетүү
Эгер жердикине барабар g даражасына жетүүнү кааласаңыз, жөн гана кемеге жалпак (платформа) форма берип, аны тегиздикке перпендикуляр каалаган ылдамдык менен жылдырышыңыз керек окшойт. Ошентип, жасалма тартылуу күчү жана идеалдуу болот.
Бирок, чындык алда канча татаал.
Биринчи кезекте күйүүчү май маселесин карап чыгуу зарыл. Станциянын тынымсыз ылдамдашы үчүн үзгүлтүксүз электр энергиясы болушу зарыл. Зат чыгарбаган кыймылдаткыч капыстан пайда болсо да, энергиянын сакталуу мыйзамы күчүндө кала берет.
Экинчи маселе - бул туруктуу тездетүү идеясы. Биздин билимибизге жана физикалык мыйзамдарыбызга ылайык, чексиздикке чейин ылдамдатуу мүмкүн эмес.
Мындан тышкары, мындай унаалар изилдөө миссиялары үчүн ылайыктуу эмес, анткени алар дайыма ылдамдашы керек - учуу. Ал планетаны изилдөөнү токтото албайт, ал тургай анын айланасында жай уча да албайт - ал ылдамдашы керек.
ОшентипОшентип, мындай жасалма тартылуу күчү биз үчүн азырынча жок экени айкын болуп калды.
Карусель
Каруселдин айлануусу организмге кандай таасир этээрин ар бир адам билет. Демек, бул принцип боюнча жасалма тартылуу аппараты эң реалдуу окшойт.
Каруселдин диаметриндеги бардык нерсе андан болжол менен айлануу ылдамдыгына барабар ылдамдыкта түшүп кетүүгө умтулат. Денеге айлануучу нерсенин радиусу боюнча багытталган күч аракет кылат экен. Бул тартылуу күчүнө абдан окшош.
Демек, сизге цилиндр формасындагы кеме керек. Ошол эле учурда, ал өз огунун айланасында айланышы керек. Айтмакчы, космос кемесиндеги жасалма тартылуу күчү, бул принцип боюнча түзүлгөн, көбүнчө илимий фантастикалык тасмаларда көрсөтүлөт.
Бочка сымал кеме узунунан кеткен огунун айланасында айланып, борбордон четтөөчү күчтү жаратат, анын багыты объекттин радиусуна туура келет. Натыйжадагы ылдамданууну эсептөө үчүн күчтү массага бөлүшүңүз керек.
Физиканы билген адамдар үчүн муну эсептөө кыйын болбойт: a=ω²R.
Бул формулада эсептөөнүн натыйжасы - ылдамдануу, биринчи өзгөрмө - түйүн ылдамдыгы (секундасына радиан менен өлчөнөт), экинчиси - радиус.
Буга ылайык кадимки g ды алуу үчүн космостук транспорттун бурчтук ылдамдыгын жана радиусун туура айкалыштыруу керек.
Бул көйгөй "Интерсол", "Вавилон 5", "2001: Космостук Одиссей" жана башка ушул сыяктуу тасмаларда чагылдырылган. Бардык бул учурлардажасалма тартылуу күчү Жердин эркин түшүү ылдамдыгына жакын.
Идея канчалык жакшы болбосун, аны ишке ашыруу абдан кыйын.
Карусель ыкмасынын көйгөйлөрү
Эң айкын көйгөй Космос Одиссейинде баса белгиленген. «Космостук ташуучунун» радиусу 8 метрге жакын. 9,8 ылдамдануу үчүн айлануу мүнөт сайын болжол менен 10,5 айлануу ылдамдыгы менен болушу керек.
Белгиленген маанилерде «Кориолис эффектиси» пайда болот, ал ар кандай күчтөрдүн полдон ар кандай аралыкта аракет кылуусунан турат. Бул түздөн-түз бурчтук ылдамдыгынан көз каранды.
Космосто жасалма тартылуу жаралат экен, бирок корпустун өтө тез айлануусу ички кулактын көйгөйлөрүнө алып келет. Бул өз кезегинде дисбалансты, вестибулярдык аппараттын көйгөйлөрүн жана башка ушул сыяктуу көйгөйлөрдү жаратат.
Бул тоскоолдуктун пайда болушу мындай моделдин өтө ийгиликсиз экенин көрсөтүп турат.
Сиз "Дүйнө-шакек" романындагыдай тескериден барууга аракет кылсаңыз болот. Бул жерде кеме шакекче түрүндө жасалган, анын радиусу биздин орбитанын радиусуна жакын (150 миллион кмге жакын). Мындай өлчөмдө анын айлануу ылдамдыгы Кориолис эффектин этибарга албоо үчүн жетиштүү.
Маселе чечилди деп ойлошуңар мүмкүн, бирок такыр андай эмес. Чындыгында бул түзүлүштүн өз огунун айланасында толук айлануусу 9 күнгө созулат. Бул жүктер өтө чоң болот деп болжолдоого мүмкүндүк берет. Үчүнкурулуш аларга туруштук берди, абдан бекем материал керек, ал бүгүнкү күндө биздин карамагыбызда жок. Мындан тышкары, маселе материалдын көлөмү жана курулуш процессинин өзү.
Ушундай темадагы оюндарда, "Вавилон 5" тасмасындагыдай, бул көйгөйлөр кандайдыр бир жол менен чечилет: айлануу ылдамдыгы жетиштүү, Кориолис эффектиси анчалык деле маанилүү эмес, гипотетикалык түрдө мындай кемени жасоого болот..
Бирок, мындай дүйнөлөрдүн да кемчилиги бар. Анын аты импульс.
Кеме өз огунун айланасында айланып, чоң гироскопко айланат. Белгилүү болгондой, бурчтук импульстун айынан гироскоптун огунан четтөө өтө кыйын. Анын саны системадан кетпеши маанилүү. Бул бул объект үчүн багытты коюу абдан кыйын болот дегенди билдирет. Бирок, бул көйгөйдү чечсе болот.
Маселени чечүү
Космостук станциядагы жасалма тартылуу "О'Нил цилиндри" жардамга келгенде жеткиликтүү болот. Бул дизайнды түзүү үчүн, огу боюнча туташкан бирдей цилиндрдик кемелер керек. Алар ар кандай багытта айлануу керек. Бул жыйындын натыйжасы бурчтук импульстун нөлгө барабар, андыктан кемеге керектүү багытты берүү кыйынчылык болбошу керек.
Эгерде радиусу 500 метрге жакын кеме жасоого мүмкүн болсо, анда ал так ошондой иштейт. Ошол эле учурда космостогу жасалма тартылуу күчү абдан ыңгайлуу жана кемелерде же изилдөө станцияларында узак учуу үчүн ылайыктуу болот.
Космос инженерлери
Жасалма тартылуу күчүн кантип түзүү керектиги оюндун жаратуучуларына белгилүү. Бирок, бул фантастикалык дүйнөдө тартылуу - бул денелердин өз ара тартылуусу эмес, объекттерди берилген багытта тездетүүгө багытталган сызыктуу күч. Бул жердеги тартуу абсолюттук эмес, булак кайра багытталганда өзгөрөт.
Космостук станциядагы жасалма тартылуу атайын генератордун жардамы менен түзүлөт. Бул генератордун аймагында бирдей жана бирдей багыттуу. Ошентип, чыныгы дүйнөдө генератор орнотулган кемеге урунуп калса, сиз корпуска тартыласыз. Бирок, оюнда баатыр түзмөктүн периметринен чыкмайынча кулап калат.
Бүгүнкү күндө мындай аппарат жараткан космостогу жасалма тартылуу күчү адамзат үчүн мүмкүн эмес. Бирок, атүгүл боз чачтуу иштеп чыгуучулар да бул жөнүндө кыялданууну токтотушпайт.
Сфералык генератор
Бул жабдуунун реалдуураак версиясы. Орнотулганда тартылуу күчү генераторду көздөй багыт алат. Бул станцияны түзүүгө мүмкүндүк берет, анын тартылуу күчү планеталыкка барабар болот.
Центрифуга
Бүгүнкү күндө Жердеги жасалма тартылуу ар кандай аппараттарда кездешет. Алар, негизинен, инерцияга негизделет, анткени бул күч гравитациялык эффекттер сыяктуу эле бизде да сезилет - дене ылдамданууга эмне себеп болгонун ажырата албайт. Мисал катары: лифт менен көтөрүлүп жаткан адам инерциянын таасирин сезет. Физиктин көзү менен: лифтти көтөрүү, унаанын ылдамдануу ылдамдыгын кошот. Кайтып келгендекабиналардын өлчөнгөн кыймылына салмактын "кошуусу" жоголуп, кадимки сезимдерди кайтарат.
Окумуштуулар көптөн бери жасалма тартылуу күчү менен кызыгышат. Бул максаттар үчүн центрифуга көбүнчө колдонулат. Бул ыкма космостук аппараттар үчүн гана эмес, адамдын денесине тартылуу күчүн изилдөө талап кылынган жердеги станциялар үчүн да ылайыктуу.
Жерде окуу, тапшыруу…
Гравитацияны изилдөө космостон башталганы менен, бул өтө жөнөкөй илим. Бүгүнкү күндө да бул чөйрөдөгү жетишкендиктер, мисалы, медицинада өз колдонулушун тапты. Планетада жасалма тартылуу күчүн түзүү мүмкүнбү же жокпу, аны мотор аппараты же нерв системасындагы көйгөйлөрдү дарылоо үчүн колдонсо болот. Болгондо да бул күчтү изилдөө биринчи кезекте Жерде жүргүзүлөт. Бул космонавттарга дарыгерлердин катуу көзөмөлүндө болуу менен эксперименттерди жүргүзүүгө мүмкүндүк берет. Дагы бир нерсе - космостогу жасалма тартылуу, күтүлбөгөн жагдайда астронавттарга жардам бере турган адамдар жок.
Жалпы салмаксыздыкты эске алганда, Жердин төмөнкү орбитасында спутникти эсепке алуу мүмкүн эмес. Бул объектилерге аз да болсо тартылуу күчү таасир этет. Мындай учурларда пайда болгон тартылуу күчү микрогравитация деп аталат. Чыныгы тартылуу космосто туруктуу ылдамдыкта учкан аппаратта гана сезилет. Бирок адам денеси бул айырманы сезбейт.
Сиз узундукка секирүү учурунда (чатыр ачылганга чейин) же учактын параболикалык түшүүсү учурунда салмаксыздыкты сезе аласыз. Мындай эксперименттеркөбүнчө АКШда коюлат, бирок учакта бул сезим 40 секунда гана созулат - бул толук изилдөө үчүн өтө кыска.
СССРде 1973-жылы алар жасалма тартылуу күчүн түзүү мүмкүн экенин билишкен. Жана аны жараткан гана эмес, кандайдыр бир жол менен өзгөрткөн. Тартылуу күчүн жасалма төмөндөтүүнүн айкын мисалы кургак чөмүлүү, чөмүлүү болуп саналат. Керектүү эффектке жетүү үчүн суунун бетине тыгыз пленка коюу керек. Анын үстүнө адам коюлат. Дененин салмагы астында дене сууга чөгүп кетет, үстүндө башы гана калат. Бул модель океанда табылган аз тартылуу күчүн көрсөтөт.
Салмаксыздыктын карама-каршы күчүнүн – гипергравитациянын таасирин сезүү үчүн космоско чыгуунун кереги жок. Космостук кемени центрифугада учуруп жана конгондо ашыкча жүктү сезип гана тим болбостон, аны изилдөөгө да болот.
Гравитация менен дарылоо
Гравитациялык физика башка нерселер менен катар салмаксыздыктын адам организмине тийгизген таасирин изилдеп, кесепеттерин минималдаштырууга умтулат. Бирок бул илимдин көптөгөн жетишкендиктери планетанын карапайым тургундары үчүн пайдалуу болушу мүмкүн.
Дарыгерлер миопатиядагы булчуң ферменттеринин жүрүм-турумун изилдөөгө чоң үмүт артышат. Бул эрте өлүмгө алып келген олуттуу оору.
Жигердүү физикалык көнүгүүлөр менен дени сак адамдын канына креатинофосфокиназа ферментинин чоң көлөмү кирет. Бул көрүнүштүн себеби түшүнүксүз, балким, жүк клетка кабыкчасына ушундай таасир этет."перфорациялар". Миопатия менен ооруган бейтаптар физикалык көнүгүүсүз эле эффект алышат. Космонавттардын байкоолору салмаксыздыкта канга активдуу ферменттин агымы бир кыйла кыскаргандыгын керсетуп олтурат. Бул ачылыш сууга чөмүлдүрүүнү колдонуу миопатияга алып келүүчү факторлордун терс таасирин азайтарын көрсөтүп турат. Учурда жаныбарларды текшерүү жүрүп жатат.
Кээ бир ооруларды дарылоо бүгүнкү күндө тартылуу күчүн, анын ичинде жасалма изилдөөдөн алынган маалыматтарды колдонуу менен жүргүзүлүүдө. Мисалы, церебралдык шал оорусу, инсульт, Паркинсон жуккан костюмдар менен дарыланат. Колдоо - пневматикалык бут кийимдин оң таасирин изилдөө дээрлик аяктады.
Марска учабызбы?
Космонавттардын акыркы жетишкендиктери долбоордун реалдуулугуна үмүт берет. Адамды Жерден узак убакыт бою медициналык жактан колдоо тажрыйбасы бар. Тартылуу кучу биздикинен 6 эсе аз болгон Айга илимий учуулар да бир топ пайдаларды алып келди. Азыр астронавттар жана илимпоздор өздөрүнө жаңы максат коюп жатышат - Марс.
Кызыл планетага билет алуу үчүн кезекке туруудан мурун, сиз организм иштин биринчи этабында - жолдо эмнени күтөрүн билишиңиз керек. Орто эсеп менен чөл планетасына баруучу жол бир жарым жыл - 500 күнгө жакын убакытты алат. Жолдо өз күчүңө гана таянууга туура келет, жардам күтө турган жер жок.
Көптөгөн факторлор күчкө шек келтирет: стресс, радиация, магнит талаасынын жоктугу. Организм үчүн эң маанилүү сыноо – тартылуу күчүнүн өзгөрүшү. Саякат учурунда адам "таанышат"бир нече даражадагы тартылуу. Биринчиден, бул учуу учурунда ашыкча жүктөр. Андан кийин - учуу учурунда салмаксыздык. Андан кийин, көздөгөн жерде гипогравитация болот, анткени Марста тартылуу күчү Жердин 40%дан азыраак.
Узак учуудагы салмаксыздыктын терс таасирин кантип чечесиз? Жасалма тартылуу күчүн түзүү жаатындагы өнүгүүлөр жакынкы келечекте бул маселени чечүүгө жардам берет деген үмүт бар. Космос-936да саякаттаган келемиштерге жасалган эксперименттер бул техника бардык маселелерди чече албасын көрсөттү.
OS тажрыйбасы ар бир астронавт үчүн керектүү жүктү өз алдынча аныктай ала турган машыгуу комплекстерин колдонуу организмге алда канча көп пайда алып келерин көрсөттү.
Азырынча Марска изилдөөчүлөр гана эмес, Кызыл планетада колония түзүүнү каалаган туристтер да учат деген ишеним бар. Алар үчүн, жок эле дегенде, адегенде салмаксыздыкта болуу сезими дарыгерлердин мындай шарттарда узакка созулуунун коркунучу жөнүндө бардык аргументтеринен ашып түшөт. Бирок, алар дагы бир нече аптадан кийин жардамга муктаж болот, ошондуктан космостук кемеде жасалма тартылуу күчүн түзүүнүн жолун табуу абдан маанилүү.
Натыйжалар
Космосто жасалма тартылуу күчүн түзүү жөнүндө кандай тыянак чыгарууга болот?
Учурда каралып жаткан бардык варианттардын ичинен айлануучу түзүлүш эң реалдуу көрүнөт. Бирок, азыркы физикалык мыйзамдарды түшүнүү менен бул мүмкүн эмес, анткени кеме көңдөй цилиндр эмес. Анын ичинде идеяларды ишке ашырууга тоскоол болгон бири-бирине дал келген нерселер бар.
Мындан тышкары, кеменин радиусу ушундай болушу керекчоң, ошондуктан Кориолис эффекти олуттуу таасир этпейт.
Ушундай нерсени башкаруу үчүн сизге жогоруда айтылган О'Нил цилиндри керек, ал сизге кемени башкаруу мүмкүнчүлүгүн берет. Бул учурда, экипажды ыңгайлуу деңгээлдеги тартылуу күчү менен камсыз кылуу менен планеталар аралык учуулар үчүн окшош конструкцияны колдонуу мүмкүнчүлүгү жогорулайт.
Адамзат кыялдарын ишке ашырганга чейин, мен фантастикада бир аз реализмди жана физика мыйзамдарын көбүрөөк билгим келет.
