¿Por qué la Estación Espacial Internacional no está equipada con un sistema de gravedad artificial como en las películas de ciencia ficción?
En la actualidad, la tecnología de la gravedad artificial no está a nivel teórico, sino a nivel práctico.
La forma más sencilla de crear gravedad artificial es basarse en el concepto del principio de equivalencia propuesto por Einstein en 1911.
Según el principio de equivalencia, ¿las personas en una casa cerrada no pueden saber si están de pie en el suelo o si viajan a una velocidad de 9,8 m/s? Aceleración de los vuelos al espacio profundo.
Entonces, según esta idea, ¿podemos mantener la aceleración de la nave espacial en 9,8 m/s? Acelerar el vuelo. Así los astronautas tendrán la sensación de estar parados en el suelo.
Sin embargo, la mayor desventaja de este método es que el proceso de aceleración no puede durar demasiado. Después de todo, no es aconsejable consumir combustible continuamente para mantener un movimiento acelerado.
La forma más fiable es utilizar la fuerza centrífuga para simular la gravedad.
De hecho, la fuerza centrífuga es una fuerza virtual. Es relativo al objeto de fuerza.
Cuando te sientas sobre un disco grande y giras, desde la perspectiva de un observador externo, mantienes el equilibrio porque la fricción proporciona fuerza centrípeta.
Pero como tú mismo, puedes sentir la fricción, pero ¿por qué puedes quedarte quieto?
Entonces asumirías que una fuerza igual y opuesta anula la fuerza de fricción. Esta fuerza te parece la fuerza centrífuga.
En la estación espacial, podemos confiar en la fuerza centrífuga generada por la rotación para simular la gravedad.
Pero esto requiere un enorme sistema de energía para generar rotación.
Pero actualmente ningún país del mundo puede lanzar un sistema de generación de energía centrífuga tan pesado al espacio exterior porque la carga del cohete es demasiado baja.
Si los componentes del lanzamiento se vuelven a montar varias veces, ningún país puede hacerse cargo del coste. Además, muchos experimentos en la estación espacial deben realizarse en condiciones de microgravedad.
Por lo que la actual Estación Espacial Internacional no necesita tener un sistema de gravedad de simulación de fuerza centrífuga como en una película de ciencia ficción.
En primer lugar, el efecto económico no es rentable y, en segundo lugar, muchos experimentos requieren microgravedad.
Pero en futuros viajes interestelares se construirán sistemas de gravedad simulados.
En las películas y programas de televisión de ciencia ficción, todo el mundo ha visto una estación espacial que parece la silueta de un neumático. Este tipo de estación espacial es una estación espacial de anillo giratorio.
Como todos sabemos, no hay gravedad en el espacio, por lo que las personas y los objetos están flotando. Este estado de ingravidez está bien por un corto período de tiempo, pero no es bueno para la vida y el trabajo durante mucho tiempo, ni tampoco es bueno para la salud humana.
Si queremos permanecer mucho tiempo en el espacio, tenemos que crear gravedad artificial. Según la teoría científica actual, la única forma es utilizar la aceleración centrípeta del movimiento circular uniforme para simular la aceleración de la gravedad. La aceleración centrípeta y la aceleración gravitacional no son exactamente lo mismo. Si la aceleración centrípeta realmente reemplazara a la aceleración gravitacional, viviríamos en las paredes internas de una estación espacial con rotación toroidal, con muchas diferencias sutiles en los fenómenos cotidianos en comparación con vivir en la superficie de la Tierra. Por ejemplo, los objetos en caída libre ya no caen verticalmente al suelo, sino que tienen una desviación de trayectoria y un punto de aterrizaje perceptibles (ya no se dice "dispararse en el pie"), y se percibe un impacto en unos pocos minutos. Pisos Cambios de peso (imagínese subir del primer piso al segundo piso cuando tiene sobrepeso, podrá perder peso con éxito y ¡perder peso ya no será doloroso!), avanzando en la dirección de rotación del. La estación espacial provocará un sobrepeso perceptible, y moverse en la dirección opuesta provocará una ingravidez perceptible (también puedes perder peso corriendo en la dirección opuesta, ¡¡la pérdida de peso instantánea ya no es un sueño!!), el movimiento axial es simplemente. normal.
Pero en un espacio sin peso, según la teoría científica actual, la aceleración centrípeta es la mejor y única opción para simular la gravedad. Al menos puede ayudarnos a lograr movimientos hacia arriba, hacia abajo, hacia adelante y hacia atrás. (Por cierto, en la teoría de la relatividad, la aceleración del movimiento lineal es equivalente a la aceleración de la gravedad, pero obviamente, no siempre podemos estar en aceleración lineal, de lo contrario la estación espacial que originalmente quería permanecer en un determinado planeta se convertiría en una nave espacial para la navegación espacial definitivamente no habría suficiente combustible para mantener la nave espacial acelerando)
Entonces, ¿cómo diseñar una estación espacial con anillo giratorio? La fórmula de diseño básica para una estación espacial autotransformable es en realidad muy simple, al nivel de física de la escuela secundaria. La fórmula es: a = R4π2n^2.