Kan konstant acceleration bruges til at producere kunstig tyngdekraft i rummet?

Tracy Caldwell Dyson ISS NASA

Hver uge indsender læserne af vores rumnyhedsbrev, The Airlock , deres spørgsmål, som rumreporteren Neel V. Patel kan svare på. Denne uge: hvordan man producerer kunstig jordlignende tyngdekraft gennem acceleration i rummet.

Dit indlæg for et par uger siden om, hvordan tyngdekraften altid bare fungerer i sci-fi-film, fik mig til at undre mig: Kan du huske den stakkels fyr tilbage i 50'erne, der kørte på en raketslæde for at se, hvor mange g'er et menneske kunne tåle? Filmen fra disse test viste, hvordan hans ansigt blev klemt og forvredet, efterhånden som han tog større og større belastninger. Det var indlysende, at mennesker ikke kan gå fra nul til relativistiske hastigheder øjeblikkeligt uden at blive en biopasta. Så hvis man antager, at en person - efter at have opnået kredsløb - ønskede at accelerere komfortabelt med 1 g op til lysets hastighed, hvor lang tid ville det tage?

Ville de i mellemtiden nyde en normal tyngdekraftslignende tilværelse, mens de sejler langs med rumfartøjets bagvæg, der fungerer som gulvet? Måske kunne rumrejsende spise en skål korn til morgenmad, som naturen havde til hensigt. – Clayton

For dem, der ikke er bekendte, henviser Clayton til Eli Beeding Jr., en luftvåbenkaptajn, der i 1958 kørte en raketdrevet slæde baglæns som en del af et militærprogram for at lære mere om virkningerne af g-kræfter på kroppen . Accelerometeret på hans bryst klokkede ind på 82,6 g, da slæden accelererede til omkring 34 miles i timen på 0,1 sekunder. Beeding fik blackout, men fik heldigvis ikke mere end nogle blå mærker på ryggen.

G-kræfter kan skabe kaos på den menneskelige krop. (TV-serien Udvidelsen illustrerer ret godt hvor pinefuld denne proces kan være .) Når g-kræfter opleves vertikalt, fra top til tå (som astronauter ville opleve dem på vej til rummet), bevæger blod sig ud fra hovedet mod ekstremiteterne, hvilket får dig til at miste synet eller endda bevidstheden. Den fysiske kraft i sig selv lægger et enormt pres på din hud, muskler og knogler og kan være ødelæggende over længere tid.

Den fysiske følelse af g-kræfter, der virker på din krop, er ikke en effekt af hastighed, men af ​​acceleration. Når du kører i bil eller flyver med et kommercielt flyselskab, mærker du kun g-kraften skubbe på din krop, når køretøjet accelererer. Når du når en konstant marchhastighed, begynder tingene at føles normale.

Hvis du accelererer med en hurtig nok hastighed til at producere en konstant 1 g, så vil du helt sikkert være i stand til at skabe kunstig, jordlignende tyngdekraft. Fra Jordens referenceramme, hvis du accelererer med en konstant hastighed på 1 g, vil du nå tæt på lysets hastighed om cirka et år , efter at have dækket omkring 0,5 lysår i afstand. (Husk, at hvis du er en passager inde i rumfartøjet, vil tiden gå anderledes, som diskuteret i a tidligere udgave af The Airlock .) Mens du ramper op til næsten lysets hastighed, ville du teoretisk set være i stand til at spise din morgenmad af mestre, som du ville på Jorden.

På bagsiden skal du være forberedt på at bremse ordentligt, når du kommer tættere på din destination. Dette kan tage måneder eller endda år - det afhænger lidt af, hvad der er acceptabelt for de rejsende inde i rumfartøjet. Hvis du forsøger at efterligne et 1 g miljø igen, så skal du dybest set planlægge et års deceleration på vej til din destination.

Og sandheden er, at hvis du er i stand til at accelerere hurtigt nok til at nå tæt på lysets hastighed på omkring et år, så er det rimeligt at tro, at du sandsynligvis kunne nå den hastighed hurtigere ved at acceptere endnu højere g-kræfter. Det er en fristende udsigt, men igen - mennesker er ikke rigtig designet til at klare alt det. Bruce Thompson fra NASA Quest fortalte engang til Gizmodo : Forestil dig at rejse til Mars og accelerere hele vejen ved 3 tyngdekrafter. Du ville veje tre gange din normale vægt i hele rejsens varighed og ville næsten ikke være i stand til at bevæge dig [...] Væv nedbrydes, kapillærer nedbrydes, og hjertet skal udføre mange gange sit rigtige arbejde. Du kunne ikke regne med at være i god form, da du ankom. Sikkert ikke som naturen havde til hensigt.

skjule