Neden kimse yerçekimini simüle etmek için dönen uzay aracı inşa etmedi?
Bütün bir uzay aracını döndürmek pahalıdır, ancak uzay istasyonlarındaki veya gemilerdeki küçük alanlar kolayca döndürülebilir.
Bu küçük alanlar, anlamlı ve sağlıklı yapay yerçekimi sağlayacak kadar büyük olabilir mi?
Fizik bilgimden, yerçekimi ve ivmenin aynı olduğunu hatırlıyorum.
Yanlış hatırlamıyorsam 1 g, saniyede 9.81 m/sn'lik bir ivmeye eşittir. Başka bir deyişle, sıfır yerçekiminde 10 g'ı simüle etmek için çevresi 1 metre olan bir tekerleğin saniyede bir kez döndürülmesi gerekir mi? Pek değil.
Ne yazık ki, bundan biraz daha karmaşık ve neyse ki çarkı bu kadar hızlı döndürmemize gerek yok. Bu bir bonus!
İşte Dünya yerçekimini simüle etmek için tekerlek boyutlarını ve dönüş oranlarını hesaplamak için birkaç kullanışlı hesap makinesi:
SpinCalc, yerçekimi, yarıçap ve dönüş hızını çözer,
Daire Hesaplayıcı, çap, yarıçap ve çevreyi çözer.
Çevresi 10 metre olan bir tekerleğin çapı 3.18 metre olacaktır. Bu, Dünya'da bile yapay yerçekimi deneyleri için kullanışlı bir boyut olacaktır.
Bununla vakit geçirmek rahat olur mu? 24 g'yi simüle etmek için tekerlek yaklaşık 1 RPM'de dönmelidir. On mürettebatı tutan 1 x 2 metrelik yataklara bölünebilir.
Bu nedenle, en azından dinlenme süreleri boyunca uzaylılar, normal yerçekiminin avantajına sahip olacaklardı. Astronotlar, biraz panayır sürüşü illüstrasyonunda olduğu gibi, ancak daha fazla mahremiyetle direksiyonun içinde yatıyorlar.
Bu kadar küçük Davul Yerçekimi üniteleri inşa etmek mümkün mü?
İnsan vücudu nasıl tepki verirdi? (Santrifüj ile Yapay Yerçekimi).
Sıfır yerçekiminin olumsuz etkilerinin gerçekten ciddi ve sayısız olduğunu biliyoruz. Günlük 2.5 saatlik koşu bandı egzersizi bile bu etkileri önlemek için yetersizdir:
- sıvı yeniden dağıtımı: Vücut sıvıları alt ekstremitelerden başa doğru kayar. Bu, aşağıda açıklanan sorunların çoğunu hızlandırır.
- sıvı kaybı: Beyin, sefalik bölgedeki sıvı artışını toplam sıvı hacmindeki artış olarak yorumlar. Yanıt olarak, boşaltım mekanizmalarını harekete geçirir.
- elektrolit dengesizlikleri: Sıvı dağılımındaki değişiklikler potasyum ve sodyumda dengesizliklere yol açar ve otonom düzenleyici sistemi bozar.
- kardiyovasküler değişiklikler: Göğüs bölgesindeki sıvı artışı, başlangıçta sol ventrikül hacminde ve kalp debisinde artışlara yol açar. Vücut yeni bir denge aradığında sıvı atılır, sol ventrikül küçülür ve kalp debisi azalır.
- kırmızı kan hücresi kaybı: Amerikan ve Sovyet uçuşlarından önce ve sonra alınan kan örnekleri, 0.5 litreye kadar kırmızı kan hücresi kaybına işaret etti.
- kas hasarı: Kaslar kullanım eksikliğinden atrofi. Kasılma proteinleri kaybolur ve doku küçülür. Kas kaybına kas tipinde bir değişiklik eşlik edebilir.
- kemik hasarı: Mikro yerçekiminde kemikler üzerindeki mekanik talepler büyük ölçüde azaldığından, kemikler esasen çözülür.
- hiperkalsemi: Sıvı kaybı ve kemik demineralizasyonu kandaki kalsiyum konsantrasyonunu artırmak için bir araya gelir.
- bağışıklık sistemi değişiklikleri: T-hücre fonksiyonunun kaybı, vücudun kansere karşı direncini engelleyebilir - yüksek radyasyonlu uzay ortamı tarafından şiddetlenen bir tehlike.
- tıbbi prosedürlere müdahale: Bakteriyel hücre zarları daha kalın ve daha az geçirgen hale gelerek antibiyotiklerin etkinliğini azaltır.
- vertigo ve uzaysal oryantasyon bozukluğu: Sabit bir yerçekimi referansı olmadan, mürettebat üyeleri dikeylik algılarında keyfi ve beklenmedik değişiklikler yaşarlar.
- uzay adaptasyon sendromu: Tüm astronotların ve kozmonotların yaklaşık yarısı etkilenir. Semptomlar bulantı, kusma, iştahsızlık, baş ağrısı, halsizlik, uyuşukluk, uyuşukluk, solgunluk ve terlemeyi içerir.
- egzersiz kapasitesi kaybı: Bu, motivasyonun azalmasına bağlı olabileceği gibi fizyolojik değişikliklere de bağlı olabilir.
- bozulmuş koku ve tat duyusu: Kafadaki sıvıların artması, soğuk algınlığına benzer bir tıkanıklığa neden olur.
- kilo kaybı: Sıvı kaybı, egzersiz eksikliği ve iştah azalması kilo kaybına neden olur. Uzay yolcuları yeterince yemek yememe eğilimindedir.
- şişkinlik: Sindirim gazı ağza doğru "yükselemez" ve sindirim sisteminin diğer ucundan "büyük hacim ve sıklıkta çok etkili bir şekilde" geçme olasılığı daha yüksektir.
- yüz distorsiyonu: Yüz şişiyor ve özellikle yandan veya baş aşağı bakıldığında ifadelerin okunması zorlaşıyor.
- duruş ve boydaki değişiklikler: Nötr vücut duruşu cenin pozisyonuna yaklaşır. Omurga uzama eğilimindedir.
- koordinasyondaki değişiklikler: Dünya-normal koordinasyonu bilinçsizce kendi ağırlığını telafi eder. Ağırlıksızlıkta çok "yüksek" olma eğilimi vardır.
Sıfır yerçekiminin bu olumsuz etkileriyle karşılaştırıldığında, 1977'den Graybiel adlı bir psikolog tarafından, bir insanın bir tükürük gibi (bir tükürük gibi) burada kendi ekseni etrafında döndürülmesinin etkileri üzerine bazı çalışmalar var. https://psycnet.apa.org/record/1980-22567-001).
GRAYBIEL DÖNÜŞ KONFOR BÖLGELERİ
Graybiel şu sonuca vardı:
1.0 RPM: oldukça hassas denekler bile semptomsuzdu ya da neredeyse
3.0 RPM: denekler semptomlar yaşadı
5.4 RPM, yalnızca düşük duyarlılığa sahip denekler iyi performans gösterdi
10 RPM, adaptasyon zorlu ama ilginç bir problem sundu. Hava tutması öyküsü olmayan pilotlar bile on iki günlük bir süre içinde tam olarak uyum sağlayamadı.
Graybiel'in bahsettiği “adaptasyon”, vücut döndürüldükten sonra rotasyonun yokluğuna alışmaktır.
Hepimizin çocukluktan hatırladığımız gibi hissettirdiği şey.:
Bir insanı Dünya yerçekiminin etkisi altında yatay olarak kendi ekseni etrafında döndürmenin, bir insanın ağırlıksız uzayda yapay bir yerçekimi tamburunda yaşayabileceğinden çok uzak olduğunu söylemeliyim.
Graybiel'in dönme konfor bölgelerinin, merkezcil kuvvet tarafından yapay yerçekimi ile kesinlikle hiçbir ilgisi olmadığını söyleyecek kadar ileri giderdim. “Z ekseni etrafında dünya-yatay dönüşü takiben somatosensoriyel hareket sonrası etki” makalesinde kanıtladığı tek şey, birini hızlı bir şekilde döndürmenin sonraki etkisinin kulağın vestibüler sisteminin oryantasyonunun bozulması, baş dönmesine, yani vertigoya yol açmasıdır.
Ama bakalım bu Graybiel'in konfor bölgesi rakamları uygulanabilecek mi?
SpaceX Mars roketinin çapı 9 metre olacak. Bu roketin sınırları içinde uzay yolcularının uyuması veya dinlenmesi için rahat bir yaşam alanı yaratmak mümkün olabilir mi?
9 metrelik bir tamburun 14 g'yi simüle etmek için 1 RPM'de veya Dünya yerçekiminin 8/1'ünü elde etmek için 3 RPM'de dönmesi gerekir. Graybiel'in bulguları, SpaceX Mars roketinde mevcut alanın çok küçük olacağını gösterecekti.
Ancak, vücut yatarken kendi etrafında ve tek bir düzlemde dönmeyen yerçekiminin (merkezcil kuvvet) kendi ekseni etrafında hızla dönmesinden daha rahat olacağına inanıyorum.
In Davul Yerçekimi Yatak Üniteleri baştan ayağa hızlanma gradyanı olmayacaktı.
DRUM AĞIRLIK YATAK ÜNİTELERİ
Tambur yerçekimi yatak üniteleri, daha fazla doğal yerçekimi sağlamak için ister transit, ister yörüngede veya Ay, Mars veya asteroitler üzerinde olsun, bir uzay aracına veya uzay istasyonuna ek modül olarak tasarlanmıştır.
Bu konseptin prototipleri yapıldı mı?
Belli bir şekilde: Evet! Bu gönderideki ilk resim, 1950'lerden bir fuar alanı cazibesi.
İnsanlık 50'lerde yapay yerçekiminin tadını çıkarmanın ne kadar kolay ve eğlenceli olduğunu gerçekten unuttu mu? Görünüşe göre fuar alanı ziyaretçileri kendilerini gönüllü olarak deneyime maruz bıraktılar ve bundan keyif aldılar.
Bunun gibi basit yerçekimi cihazları, cihaz ince ayar yapıldıktan sonra uzay yolcularının sağlıklarını korumalarına yardımcı olabilir.
DAHA BÜYÜK BİR MODEL
Dönen tekerlekli uzay istasyonu — Wikipedia
İşte 1952: A Space Odyssey filminde kullanılan 2001 tarihli von Braun tekerleği üzerindeki hesaplamalar:
ile dönen bir tekerlek tasavvur ettiler. 76 metre (250 fit) çap. 3 katlı tekerlek, yapay üçte bir yerçekimi sağlamak için 3 RPM'de dönecektir. 80 kişilik bir mürettebat olması öngörülmüştür.
70 yılı hızlı ileri sar (1950'lerden bu yana pek bir şey olmadı):
SAHC İNSAN SANTRİFÜJ
SAHC insan santrifüjü, yaklaşık 2020'de testlere ve operasyonlara başladı. Ağırlıksızlığın etkilerine karşı koymak için yapay yerçekiminin astronotlar ve sağlıkları üzerindeki tolere edilebilirliğini ve kullanımını araştırmak. Bu kadar uzun süren ne?
Makine 5.6 metre çapındadır.
SpaceX Mars roketini yerleştirmek için yeterince küçük olurdu. Ama birkaç koltuğa daha ihtiyacı var.
https://www.dlr.de/me/en/desktopdefault.aspx/tabid-1961/2779_read-14523/
Yalancı test kişisi ile santrifüj
ESA tarafından sağlanan Köln'deki Kısa Kollu İnsan Santrifüjü (SAHC) ile tıp ve insan fizyolojisinde temel araştırmaları sağlamak için yapay yerçekimi oluşturulacak. Ana odak noktası, ağırlıksızlıktan kaynaklanan tıbbi riskler için yapay yerçekimine dayalı karşı önlem yöntemlerini test etmek için örneğin yatak istirahati çalışmalarını genişletme olasılığı üzerindedir.
Teknik veriler:
Maks. dış çevre yarıçapı: 2,8 m
Maks. toplam yük: 550 kg
Maks. merkezkaç ivmesi
(ayak seviyesi, denek yüksekliği 185 cm): 4.5 g
Maks. santrifüj rotorunun devri
(yazılım sınırı): 39 rpm
Bilimsel uygulamalar
- Yapay Yerçekimi vb. kullanılarak astronotların nöromüsküler ve iskelet dejenerasyonu için etkili karşı önlemlerin geliştirilmesi…
Bu, İletişim Projesi için Erich Habich-Traut tarafından yazılmış bir makaledir,
https://contactproject.org
