태그: 우주 비행

왜 아무도 중력을 시뮬레이션하기 위해 회전하는 우주선을 만들지 않았습니까?

전체 우주선은 회전하는 데 비용이 많이 들지만 우주 정거장이나 우주선의 작은 공간은 쉽게 회전할 수 있습니다.

그 작은 공간이 의미 있고 건강한 인공 중력을 제공하기에 충분히 클 수 있습니까?

내 물리학 지식에서 나는 중력과 가속도가 같다는 것을 기억합니다.

제 기억이 맞다면 1g은 초당 9.81m/sec의 가속도와 같습니다. 즉, 무중력 상태에서 10g을 시뮬레이션하려면 둘레가 1m인 바퀴를 XNUMX초에 한 번 정도 회전해야 합니까? 좀 빠지는.

아아, 그것은 그것보다 조금 더 복잡하고 고맙게도 우리는 바퀴를 아주 빨리 돌릴 필요가 없습니다. 그건 보너스야!

다음은 지구 중력을 시뮬레이션하기 위해 바퀴 크기와 회전 속도를 계산하는 몇 가지 편리한 계산기입니다.

SpinCalc, 중력, 반경 및 회전 속도를 해결합니다.

원 계산기, 지름, 반지름 및 둘레를 풉니다.

둘레가 10m인 바퀴의 지름은 3.18m입니다. 이것은 지구에서도 인공 중력 실험에 편리한 크기입니다.

이 시간에 편안하게 보낼 수 있을까요? 휠은 24g을 시뮬레이션하기 위해 약 1RPM으로 회전해야 합니다. 1명의 승무원을 수용할 수 있는 2 x XNUMXm 크기의 침대로 구분할 수 있습니다.

따라서 적어도 휴식 기간 동안 우주인은 정상적인 중력의 이점을 누릴 수 있습니다. 우주 비행사는 바퀴 안쪽에 누워 있습니다. 약간은 박람회장 타기 그림과 비슷하지만 더 프라이버시가 보장됩니다.

그런 작은 드럼 중력 장치를 만드는 것이 가능합니까?
인체는 어떻게 반응할까요? (원심분리기에 의한 인공 중력).

우리는 무중력의 부정적인 영향이 정말 심각하고 많다는 것을 알고 있습니다. 매일 2.5시간의 트레드밀 운동으로도 이러한 효과를 예방하기에 충분하지 않습니다.

1. 유체 재분배: 체액은 하지에서 머리쪽으로 이동합니다. 이로 인해 아래에 설명된 많은 문제가 발생합니다.
2. 체액 손실: 뇌는 두부 영역의 체액 증가를 총 체액의 증가로 해석합니다. 이에 대한 반응으로 배설 메커니즘을 활성화합니다.
3. 전해질 불균형: 체액 분포의 변화는 칼륨과 나트륨의 불균형을 초래하고 자율 조절 시스템을 방해합니다.
4. 심혈관 변화: 흉부 체액의 증가는 초기에 좌심실 용적과 심박출량의 증가로 이어집니다. 신체가 새로운 평형을 추구함에 따라 체액이 배설되고 좌심실이 수축하며 심박출량이 감소합니다.
5. 적혈구 손실: 미국과 소련의 비행 전후에 채취한 혈액 샘플에 따르면 최대 0.5리터의 적혈구가 손실된 것으로 나타났습니다.
6. 근육 손상: 사용 부족으로 근육이 위축됩니다. 수축성 단백질이 손실되고 조직이 수축합니다. 근육 손실은 근육 유형의 변화를 동반할 수 있습니다.
7. 뼈 손상: 뼈에 대한 기계적 요구는 미세 중력에서 크게 감소하기 때문에 뼈는 본질적으로 용해됩니다.
8. 고칼슘혈증: 체액 손실과 뼈의 탈회는 혈액 내 칼슘 농도를 증가시킵니다.
9. 면역 체계 변화: T 세포 기능의 상실은 암에 대한 신체의 저항을 방해할 수 있습니다. 이는 우주의 고방사선 환경에 의해 악화되는 위험입니다.
10. 의료 절차 간섭: 세균의 세포막이 두꺼워지고 투과성이 낮아져 항생제의 효과가 감소합니다.
11. 현기증 및 공간적 방향 감각 상실: 안정적인 중력 참조가 없으면 승무원은 수직 감각에서 임의적이고 예기치 않은 변화를 경험합니다.
12. 공간 적응 증후군: 모든 우주비행사와 우주비행사의 약 절반이 고통받고 있습니다. 증상으로는 메스꺼움, 구토, 식욕 부진, 두통, 권태감, 졸음, 혼수, 창백 및 발한이 있습니다.
13. 운동 능력 상실: 이것은 생리적 변화뿐만 아니라 동기 감소로 인한 것일 수 있습니다.
14. 후각 및 미각 저하: 머리에 체액이 증가하면 머리가 차가워지는 것과 비슷한 답답함이 생깁니다.
15. 체중 감량: 체액 손실, 운동 부족 및 식욕 감소는 체중 감소를 초래합니다. 우주 여행자는 음식을 충분히 먹지 않는 경향이 있습니다.
16. 공허: 소화 가스는 입을 향해 "상승"할 수 없으며 소화관의 다른 쪽 끝을 "많은 양과 빈도로 매우 효과적으로" 통과할 가능성이 더 큽니다.
17. 얼굴 왜곡: 특히 옆으로 보거나 거꾸로 볼 때 얼굴이 붓고 표정을 읽기 어려워집니다.
18. 자세와 키의 변화: 중립 신체 자세는 태아 위치에 접근합니다. 척추가 길어지는 경향이 있습니다.
19. 조정 변경: 지구 정상 조정은 무의식적으로 자중을 보상합니다. 무중력 상태에서는 너무 "높음"에 도달하는 경향이 있습니다.

무중력의 이러한 역효과와 비교하여 1977년부터 Graybiel이라는 심리학자가 침을 뱉듯이 지구에서 인간을 자신의 축으로 회전시키는 효과에 대한 몇 가지 연구를 소개합니다. https://psycnet.apa.org/record/1980-22567-001).

그레이비엘 로테이션 컴포트 존

그레이비엘은 다음과 같이 결론지었다. 
1.0 RPM: 매우 민감한 피험자라도 증상이 없거나 거의 없었습니다.
3.0 RPM: 피험자가 증상을 경험함 
5.4 RPM, 낮은 민감도를 가진 피험자만 잘 수행됨
10 RPM, 적응은 도전적이지만 흥미로운 문제를 제시했습니다. 비행기병 이력이 없는 조종사라도 XNUMX일이라는 기간 동안 완전히 적응하지 못했습니다.

Graybiel이 말하는 "적응"은 몸을 회전시킨 후 회전이 없는 것에 익숙해지는 것입니다.

우리 모두가 어린 시절부터 기억하는 것과 같은 느낌입니다.:

지구 중력의 영향을 받아 수평으로 인간을 자신의 축으로 회전시키는 침은 무중력 공간의 인공 중력 드럼에서 인간이 경험할 수 있는 것과는 매우 거리가 멀다고 말해야 합니다.

Graybiel의 회전 컴포트 존은 구심력에 의한 인공 중력과 전혀 관련이 없다고 말할 수 있습니다. 그가 그의 논문 "Z축을 중심으로 한 지구-수평 회전에 따른 체성 감각 운동 후유증"에서 증명한 것은 누군가를 빠르게 회전시키는 후유증은 귀의 전정계의 방향 감각 상실이며, 현기증(일명 현기증)을 유발한다는 것입니다.

그러나 이러한 Graybiel의 안락한 영역 수치가 적용될 수 있는지 봅시다.
SpaceX 화성 로켓의 지름은 9미터입니다. 이 로켓의 범위 내에서 잠을 자거나 휴식을 취하는 우주인을 위한 편안한 서식지를 만드는 것이 가능할까요?

9미터 드럼은 14g을 시뮬레이션하려면 1RPM으로 회전해야 하고, 지구 중력의 8/1을 달성하려면 3RPM으로 회전해야 합니다. Graybiel의 발견은 SpaceX 화성 로켓에서 사용할 수 있는 공간이 너무 작을 것임을 나타냅니다.

그러나 나는 몸이 누워있을 때 중력(구심력)이 스스로를 중심으로 한 차원에서 회전하지 않고 자신의 축을 중심으로 빠르게 빙글빙글 도는 것보다 편안할 것이라고 믿습니다.

In 드럼 중력 침대 장치 머리에서 발까지 가속도 기울기가 없을 것입니다.

드럼 중력 침대 장치
드럼 중력 침대 장치는 우주선이나 우주 정거장에 추가 모듈로 설치되어 있습니다. 이동 중이거나 궤도를 돌거나 달, 화성 또는 소행성에서 보다 자연스러운 중력을 제공합니다.

이 개념의 프로토타입이 만들어졌습니까?

어떤 면에서: 그렇습니다! 이 게시물의 첫 번째 사진은 1950년대의 박람회장 명소입니다.

인류는 인공 중력을 즐기는 것이 얼마나 쉽고 재미있는지 50년대부터 정말 잊었나요? 박람회장을 찾은 관람객들이 자발적으로 체험하고 즐겼던 모양이다.

이와 같은 간단한 중력 장치는 장치를 조정한 후 우주인이 건강을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

더 큰 모델

회전하는 바퀴 우주 정거장 — Wikipedia

다음은 영화 1952: 스페이스 오디세이에서 사용된 2001년 폰 브라운 휠에 대한 계산입니다.

그들은 회전하는 바퀴를 상상했습니다. 직경 76미터(250피트). 3층 바퀴는 3RPM으로 회전하여 인공 중력을 80/XNUMX로 제공합니다. 승무원은 XNUMX명으로 예상했다.

빨리 감기 70년(1950년대 이후로 별로 일어난 일이 없음):

SAHC 인간 원심 분리기
SAHC 인간 원심 분리기는 약 2020년에 테스트 및 작동을 시작했습니다. 무중력의 영향에 대응하기 위해 우주 비행사와 그들의 건강에 대한 인공 중력의 내약성과 사용을 조사하기 위한 것입니다. 뭐가 그렇게 오래 걸렸어?

기계의 직경은 5.6미터입니다. 
SpaceX 화성 로켓을 넣을 수 있을 만큼 작습니다. 그러나 몇 개의 좌석이 더 필요합니다.

https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1961/2779_read-14523/

거짓말을 하는 검사자가 있는 원심분리기

ESA가 제공하는 쾰른의 SAHC(Short Arm Human Centrifuge)를 통해 인공 중력을 만들어 의학 및 인간 생리학의 기초 연구를 수행할 수 있습니다. 주요 초점은 무중력으로 인한 의료 위험에 대한 인공 중력 기반 대책 방법을 테스트하기 위해 침상 연구를 확장할 가능성에 있습니다.

기술 데이터 :

최대 외주 반경: 2,8 m
최대 전체 탑재량: 550kg

최대 원심 가속도
(발높이, 피실험자 키 185cm): 4.5g
최대 원심 분리기 회전자의 혁명
(소프트웨어 제한): 39rpm

과학적 응용

• 인공 중력 등을 이용한 우주인의 신경근 및 골격 퇴화에 대한 효과적인 대책 개발…

이것은 접촉 프로젝트에 대한 Erich Habich-Traut의 기사입니다.
https://contactproject.org

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