重力をシミュレートするために回転宇宙船を作った人がいないのはなぜですか？
宇宙船全体を回転させるには費用がかかりますが、宇宙ステーションや船の小さなスペースは簡単に回転させることができます。
それらの小さなスペースは、意味のある健康的な人工重力を提供するのに十分な大きさでしょうか？
私の物理学の知識から、重力と加速度は同じであることを思い出します。
私の記憶が正しければ、1gは毎秒9.81m /秒の加速度に相当します。 言い換えれば、無重力状態で10 gをシミュレートするには、円周が1メートルのホイールをXNUMX秒にXNUMX回程度回転させる必要がありますか？ 完全ではありません。
残念ながら、それよりも少し複雑です。ありがたいことに、ホイールをそれほど速く回転させる必要はありません。 それはボーナスです！
地球の重力をシミュレートするためにホイールサイズと回転速度を計算するためのいくつかの便利な計算機を次に示します。
スピンカルク、重力、半径、回転速度を解き、
サークル電卓、直径、半径、円周を解きます。
円周が10メートルのホイールの直径は3.18メートルになります。 これは、地球上でさえ、人工重力実験に便利なサイズになります。
これでいつでも快適に過ごせますか？ 24 gをシミュレートするには、ホイールが約1RPMで回転する必要があります。 それは1人の乗組員を保持する2xXNUMXメートルのベッドに区画化することができます。
したがって、少なくとも休息期間中、宇宙飛行士は通常の重力の恩恵を受けるでしょう。 宇宙飛行士は車輪の内側に横たわっています。見本市会場の乗り物のイラストと少し似ていますが、プライバシーが守られています。
そのような小さなドラム重力ユニットを構築することは可能ですか？
人体はどのように反応しますか？ （（遠心分離機による人工重力).
無重力の悪影響は本当に深刻で多くあることを私たちは知っています。 毎日2.5時間のトレッドミル運動でさえ、これらの影響を防ぐには不十分です。
- 流体の再分配： 体液は下肢から頭に向かって移動します。 これにより、以下に説明する問題の多くが発生します。
- 水分喪失： 脳は、頭の領域の体液の増加を総体液量の増加として解釈します。 それに応じて、それは排泄メカニズムを活性化します。
- 電解質の不均衡： 水分分布の変化は、カリウムとナトリウムの不均衡につながり、自律神経調節システムを乱します。
- 心血管系の変化： 胸部の体液の増加は、最初は左心室の容積と心拍出量の増加につながります。 体が新しい平衡を求めると、体液が排泄され、左心室が収縮し、心拍出量が減少します。
- 赤血球の喪失： アメリカとソビエトの飛行の前後に採取された血液サンプルは、0.5リットルもの赤血球の損失を示しました。
- 筋肉の損傷： 使用不足による筋萎縮。 収縮性タンパク質が失われ、組織が収縮します。 筋肉の喪失は、筋肉の種類の変化を伴う場合があります。
- 骨の損傷： 骨に対する機械的要求は微小重力で大幅に減少するため、骨は本質的に溶解します。
- 高カルシウム血症： 水分の喪失と骨の脱灰は、血中のカルシウム濃度を高めるために共謀します。
- 免疫システムの変化： T細胞機能の喪失は、癌に対する身体の抵抗力を妨げる可能性があります。これは、宇宙の高放射線環境によって悪化する危険です。
- 医療処置への干渉： 細菌の細胞膜は厚くなり、透過性が低くなり、抗生物質の効果が低下します。
- めまいと空間識失調： 安定した重力基準がないと、乗組員は垂直方向の感覚に恣意的で予期しない変化を経験します。
- 宇宙酔い： すべての宇宙飛行士と宇宙飛行士の約半分が苦しんでいます。 症状には、吐き気、嘔吐、食欲不振、頭痛、倦怠感、眠気、嗜眠、蒼白、発汗などがあります。
- 運動能力の喪失： これは、モチベーションの低下と生理学的変化が原因である可能性があります。
- 嗅覚と味覚の低下： 頭の中の水分の増加は、頭の風邪に似たムレを引き起こします。
- 減量： 水分の喪失、運動不足、食欲減退は体重減少をもたらします。 宇宙旅行者は十分に食べない傾向があります。
- 鼓腸： 消化ガスは口に向かって「上昇」することはできず、消化管のもう一方の端を「非常に効果的に大量かつ頻繁に」通過する可能性が高くなります。
- 顔の歪み： 特に横向きや逆さまに見ると、顔がふくらんで表情が読みにくくなります。
- 姿勢と身長の変化： 中立的な体の姿勢は胎児の位置に近づきます。 背骨が伸びる傾向があります。
- 調整の変更： 地球と通常の調整は無意識のうちに自重を補います。 無重力状態では、「高」に達する傾向があります。
無重力のこれらの悪影響と比較して、ここに、唾のように、ここ地球上で人間を自分の軸で回転させる効果に関する、1977年のGraybielという名前の心理学者によるいくつかの研究があります（ https://psycnet.apa.org/record/1980-22567-001).
グレイビエルローテーションコンフォートゾーン
グレイビールは次のように結論付けました
1.0 RPM：感受性の高い被験者でさえ、症状がないか、ほぼそうでした
3.0 RPM：被験者は症状を経験しました
5.4 RPM、感受性の低い被験者のみが良好に機能した
10 RPM、適応は挑戦的ですが興味深い問題を提示しました。 航空病の病歴のないパイロットでさえ、XNUMX日間で完全に適応しませんでした。
グレイビールが話している「適応」は、体が回転した後、回転がないことに慣れることです。
子供の頃から私たち全員が覚えているような気がします。
地球の重力の影響下で人間を水平方向に自分の軸を中心に回転させる唾は、無重力空間の人工重力ドラムで人間が経験する可能性のあるものから非常に遠く離れている可能性が高いと言わなければなりません。
グレイビールの回転快適ゾーンは、求心力による人工重力とはまったく関係がないと言っても過言ではありません。 彼の論文「Z軸を中心とした地球水平回転後の体性感覚運動後遺症」で証明したのは、誰かを急速に回転させた後遺症は、耳の前庭系の方向感覚を失い、めまい、別名めまいにつながるということだけです。
しかし、これらのグレイビールの快適ゾーンの数字を適用できるかどうか見てみましょう。
SpaceX火星ロケットの直径は9メートルになります。 このロケットの範囲内で、宇宙飛行士が眠ったり休んだりするための快適な生息地を作ることは可能でしょうか？
9メートルのドラムは14gをシミュレートするために1RPMで回転する必要があり、地球の重力の8/1を達成するために3RPMで回転する必要があります。 グレイビールの調査結果は、SpaceX火星ロケットで利用可能なスペースが小さすぎることを示しています。
しかし、体が横になっているときに作用する重力（求心力）は、自分自身の周りやXNUMXつのレベルで回転するのではなく、自分の軸を中心にすばやく回転するよりも快適だと思います。
In ドラム重力ベッドユニット 頭から足への加速度勾配はありません。
ドラム重力ベッドユニット
ドラム重力ベッドユニットは、より自然な重力を提供するために、輸送中、軌道上、または月、火星、小惑星など、宇宙船または宇宙ステーションへのアドオンモジュールとして考えられています。
このコンセプトのプロトタイプは作成されていますか？
ある意味で：はい！ この投稿の最初の写真は、1950年代の見本市会場のアトラクションです。
人類は50年代から、人工重力を楽しむことがいかに簡単で楽しいかを本当に忘れていましたか？ どうやら見本市会場の来場者は自主的に体験をして楽しんでいたようです。
このような単純な重力装置は、装置を微調整した後、宇宙飛行士が健康を維持するのに役立ちます。
より大きなモデル
映画1952年に使用された2001年のフォンブラウンホイールの計算は次のとおりです。宇宙の旅：
彼らは回転する車輪を想像しました 直径76メートル（250フィート）。 3デッキホイールは3RPMで回転し、人工的な80分のXNUMXの重力を提供します。 それはXNUMX人の乗組員を持つと想定されていました。
70年早送り（1950年代以来あまり起こっていません）：
SAHCヒト遠心分離機
SAHC人間遠心分離機は、2020年頃にテストと運用を開始しました。無重力の影響に対抗するために、宇宙飛行士とその健康に対する人工重力の許容性と使用を調査することです。 何がそんなに時間がかかったの？
機械の直径は5.6メートルです。
SpaceX火星ロケットを入れるのに十分小さいでしょう。 ただし、さらにいくつかのシートが必要です。
https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1961/2779_read-14523/
横になっている試験官と遠心分離する
ESAが提供するケルンのShort-ArmHuman Centrifuge（SAHC）を使用すると、医学と人類生理学の基礎研究を可能にする人工重力が作成されます。 主な焦点は、無重力による医学的リスクに対する人工重力に基づく対策の方法をテストするために、例えば安静研究を拡張する可能性にあります。
技術データ：
最大。 外周の半径：2,8 m
最大。 総積載量：550 kg
最大。 遠心加速
（足の高さ、被験者の身長185 cm）：4.5 g
最大。 遠心ローターの回転
（ソフトウェア制限）：39 rpm
科学的アプリケーション
- 人工重力などを利用した宇宙飛行士の神経筋・骨格筋変性に対する効果的な対策の開発…
これは、ErichHabich-TrautによるContactProjectの記事です。
https://contactproject.org