Domanda:
Come simulare la gravità terrestre in future colonie su altri pianeti?
user92
2013-07-19 13:05:14 UTC
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Quale sarebbe un mezzo praticabile per simulare e mantenere l'accelerazione gravitazionale della Terra in una futura colonia costruita su un altro pianeta?

Mi sto concentrando principalmente sui pianeti terrestri, dove una colonia potrebbe essere costruita sulla superficie, come Mercurio, Venere, Luna, Marte, lune gassose e giganti di ghiaccio, pianeti minori e nani dove la costante gravitazionale è inferiore che sulla Terra.

O sarebbe invece il caso di uno specifico adattamento fisiologico che si verifica nel tempo agli effetti gravitazionali inferiori su questi pianeti?

Ho risposto, principalmente perché le mie risposte possono essere applicate anche alle astronavi. Ma penso che concentrarsi sui pianeti stessi e creare gravità artificiale potrebbe essere più una questione di fisica, senza troppe esplorazioni.
@RhysW bene, le colonie sarebbero un ulteriore trampolino di lancio nell'esplorazione in quanto fornirebbero una base lontana, una volta autosufficiente.
Sì, suppongo che anche il potenziale aspetto terraformazione ricadrebbe nell'ambito ontopico.
Quale sarebbe la motivazione? Qual è lo scopo di spostarsi su un pianeta a bassa gravità se stanno solo per aumentare la gravità?
"Quale sarebbe la motivazione?" L'immobile è misurato in area. Sebbene i pianeti abbiano più massa e volume, la maggior parte di essi non è accessibile. I piccoli corpi hanno un'area di superficie molto più accessibile rispetto ai pianeti e alle grandi lune del nostro sistema solare. Per un asteroide, l'intero * volume * può essere raggiunto. Se il nostro obiettivo è aumentare la superficie abitabile e la base di risorse, dovremmo abbandonare lo sciovinismo planetario, i corpi più piccoli offrono molto di più di entrambi.
Nello spazio, e nei lunghi viaggi nello spazio, sembrerebbe che il modo migliore per aumentare la sensazione di peso sarebbe usare la forza centrifuga. Ciò significa che tutta o parte della navicella dovrebbe ruotare. Far girare un grande veicolo spaziale è piuttosto difficile, perché la distribuzione del peso deve essere mantenuta e compensata. Potresti aver visto veicoli spaziali con sezioni rotanti nei film e in TV, ma nessuno di loro avrebbe funzionato nella vita reale.
Cinque risposte:
#1
+10
LocalFluff
2014-03-24 15:16:08 UTC
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Le centrifughe con attacchi lunghi (o raggi aerei) possono essere utilizzate anche a terra. Di seguito è riportata un'illustrazione in cui la parte con equipaggio del carosello è sottoterra per la protezione dalle radiazioni. Secondo la fonte il raggio centrifugo sarebbe lungo 33 metri per ottenere 0,5 g (con 0,17 g dati naturalmente sulla Luna).

enter image description here enter image description here

Da www. cislunarone.com del Dr. Doug Plata.

Un terreno solido con gravità utile è davvero una risorsa rara nel sistema solare. Marte e Mercurio con 0,38 g potrebbero essere sufficienti per la salute umana. Se la gravità lunare è sufficiente, allora abbiamo una mezza dozzina di altri corpi. Ma poi c'è Cerere con 0,03 g che certamente è inutile.

Un'idea più fantastica è quella di costruire un tunnel all'interno di un asteroide e ruotarlo in modo da camminare con i piedi all'esterno all'interno superficie. La futura esplorazione dello spazio potrebbe essere una cosa divertente!

#2
+4
HopDavid
2014-03-27 23:58:44 UTC
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Ne parlo a Qual è lo spin minimo hab?

Abbiamo due punti dati: 0 ge 1 g. Non conosciamo gli effetti della g parziale. Forse la gravità di Marte o lunare può mantenerci in salute. O forse no.

Valeri Polyakov ha trascorso 438 giorni in orbita, ma ha subito solo una lieve perdita ossea. Tuttavia aveva molta autodisciplina e manteneva un regime di esercizi impegnativi.

Oltre a atrofia muscolare e ossea, anche il drenaggio è un problema. Facciamo affidamento sulla gravità per drenare i nostri seni, per esempio. Non penso che sia necessario un g pieno per far scorrere il liquido in discesa. Oltre ad aiutare con le faccende domestiche del corpo, il g parziale potrebbe anche consentire lo sciacquone, le docce convenzionali, ecc. Un'igiene meno fastidiosa sarebbe un enorme stimolo al morale e migliorerebbe la salute (secondo me).

Dov'è la risposta alla domanda posta in alto?
"spin habs" - Spin habs è un modo praticabile per simulare e mantenere la gravità terrestre. Nel link che ho fornito c'è una descrizione di una giostra su una superficie planetaria.
L'ultima parte della domanda è "un caso di adattamento fisiologico specifico che si verifica nel tempo agli effetti gravitazionali inferiori ...?" Che credo che la mia risposta indirizzi parzialmente. Gli effetti della g parziale non sono noti. È possibile che possiamo adattarci a Marte o anche al g lunare. O no. Ma a questo punto l'ipotesi di cui abbiamo bisogno per una g completa non è giustificata. Se una g marziana è adeguata, ciò potrebbe ridurre notevolmente la spesa per la costruzione di spin habs su pianeti nani come Cerere.
OK, quindi la risposta è sul tuo blog? La risposta alla domanda presentata in alto dovrebbe essere qui, dove l'hai presentata come tale. Il collegamento al tuo blog va bene, se pensi che sia ancora necessario, altrimenti non c'è nulla di male nel collegarti ad esso anche sul tuo profilo personale.
Ho partecipato a una varietà di forum spaziali e ho scoperto che spesso scrivevo ripetutamente le stesse informazioni e argomenti. Scrivere post sul blog rispondendo alle domande frequenti è un tentativo di risparmiare tempo. A volte i miei post sul blog entrano in molti dettagli, più di quanto sia garantito in un tipico forum. Nelle discussioni online cerco di essere breve ma mi piace fornire collegamenti nel caso in cui un lettore desideri maggiori informazioni.
Non siamo un forum, questo è un sito di domande e risposte, quindi anche solo per nome, la risposta è necessaria per essere qui dove si trova la domanda. Di più è spiegato nel nostro [Informazioni] e [Aiuto], in particolare [risposta]. Questo non è pignolo, probabilmente scriviamo tutti i nostri blog (o equivalenti), ma nessuno finora si è semplicemente collegato a loro come risposta (anche se forse come commento). In questo caso, trattandosi di un tuo scritto, puoi ovviamente saltare le attribuzioni, altrimenti richiediamo anche che gli eventuali estratti estratti da fonti esterne siano sia contrassegnati in blockquote che gli autori correttamente attribuiti, con un link ove possibile.
#3
+2
RhysW
2013-07-19 13:23:48 UTC
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Ci sono alcuni potenziali modi per farlo.

1. Aumenta la massa del pianeta

Ovviamente, se la massa del pianeta è uguale a quella della terra allora hai la stessa attrazione gravitazionale (ammesso che lo spin sia lo stesso, ottengo a quello).

Per i pianeti con più massa della terra, dovresti diminuire la massa per ottenere questo effetto.

Non è facile, quindi un'alternativa è

E se invece di creare un campo gravitazionale della stessa forza lo facessimo sentire come un campo gravitazionale della stessa forza?

2. Applica una forza verso il basso

Questa tecnologia non esiste realmente, che io sappia, ma se si potesse applicare un effetto 'repulsivo' dai soffitti su ogni persona nella stanza, allora si aggiungeva la forza verso il basso sembrerebbe una gravità più forte.

Al contrario, se volessi diminuirla, dovresti applicare una forza attrattiva verso il soffitto. Ma ancora una volta, queste tecnologie non esistono ancora, né ho alcuna idea su come crearle.

3. Stivali magnetici

A me questa sembra la più praticabile delle opzioni. Avere pavimentazioni metalliche e stivali magnetici mediante induzione elettromagnetica. Ciò consente di "attivare e disattivare" il magnetismo. Se sei attratto dal pavimento dai magneti, hai il vantaggio di sentirti come una gravità più forte sulle tue gambe e ti tiene a terra, ma il tuo corpo subirà comunque meno peso e ci sarà ancora meno peso su quelli oggetti che non vengono magnetizzati.

La cosa migliore di questa tecnologia è che potrebbe essere utilizzata anche in un veicolo spaziale per lunghi voli di esplorazione

Non credo che lo spin influenzi la gravità, dopotutto siamo ancora trattenuti al polo nord.
Il polo nord gira ancora alla stessa velocità del resto della terra, non rimane fermo mentre il resto del pianeta ruota. Fai girare una palla da basket sul dito, la parte superiore e inferiore si muovono ancora.
@RhysW: Stai collegando un cambiamento nella massa relativa con un aumento o una diminuzione della rotazione di un pianeta. Potresti fornire una spiegazione migliore del background fisico di questa affermazione o un riferimento, che lo spiega (con calcoli / formule)?
@ernestopheles ripensandoci penso di essermi sbagliato, rileggere le mie fonti in qualche modo dimostra il contrario. Grazie per la spinta a fornire prove
Non credo che gli stivali magnetici simulino la gravità in alcun modo utile. Non vedo come eserciti pressione sullo scheletro per prevenire la perdita ossea.
Otterrai la stessa attrazione gravitazionale della Terra se il pianeta ha la stessa massa * e densità *. (O massa inferiore con densità maggiore, o massa maggiore con densità inferiore.) La Terra ha la densità media più alta di qualsiasi pianeta nel Sistema Solare.
@user39: La rotazione della Terra riduce * leggermente * il tuo peso effettivo se ti trovi all'equatore. Per contrastarlo completamente, dovrebbe ruotare all'incirca ogni 84 minuti anziché ogni 24 ore, il che farebbe volare via il pianeta.
C'è una differenza tra la velocità angolare ω (spesso misurata in radianti / tempo) e ciò che di solito pensiamo come velocità (distanza / tempo). La velocità è r * ω, dove r è la distanza dall'asse. Nel caso della terra ω è di circa 2 pi / 24 ore. La velocità al polo nord è 0 km * 2 pi radianti / 24 ore o 0 km / ora. All'equatore sono 6378 km * 2 pi radianti / 24 ore o circa 1700 km / ora.
Sono d'accordo con Local Fluff, gli stivali magnetici non farebbero pressione sulle ossa lunghe e quindi farebbero poco per prevenire l'atrofia. È possibile applicare una forza verso il basso, ma senza respingere i soffitti. Qualcuno sulla luna potrebbe simulare il peso della terra portando uno zaino 5 volte la sua massa. Aumentare la massa di un pianeta non è pratico. Non voterò questa risposta e voto la risposta di Local Fluff. Le centrifughe sono un modo pratico per aumentare la gravità.
@HopDavid: lo svantaggio pratico di trasportare uno zaino 5 volte la tua massa sulla luna è che sebbene il peso sia lo stesso del tuo corpo sulla Terra, l'inerzia è 6 volte tanto. Puoi presumibilmente portarlo in giro, ma una volta che si sta muovendo, * non * vuoi davvero che il tuo pollice sia intrappolato tra quella cosa e il telaio di una porta, o devi fermarti rapidamente una volta che sei al passo. La soluzione pratica, come dici tu, è lavorare in centrifuga per quante ore al giorno si rivelano necessarie.
Una variazione di # 1 - invece di aggiungere alla massa del pianeta, o forse in aggiunta ad essa - concentrando una grande quantità di materia altamente densa (uranio impoverito? Piombo?) Potrebbe aumentare la gravitazione in una data area. Forse quella potrebbe essere l'ubicazione di una colonia. I robot potrebbero essere inviati per raccogliere e concentrare i minerali. Non so quale impatto avrebbe questo e, naturalmente, significa che non stai aumentando l'attrazione per un intero pianeta, e stai parlando di enormi quantità di materia per fare molta differenza.
#4
+2
oxalis
2016-05-23 00:35:47 UTC
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Sembra che LocalFluff abbia parlato anche di centrifughe. Ecco la mia opinione, che è su linee simili.

Sarebbe limitante per gli individui permettere alla loro fisiologia di indebolirsi a causa della mancanza di gravità (a condizione che un viaggio di ritorno a una gravità più elevata in un secondo momento fosse possibile o desiderato). Tuttavia, potrebbe essere giusto lasciare che le piante e gli animali si adattino, il che riduce la portata del problema al mantenimento della salute degli esseri umani.

Le giostre di carnevale sulla Terra possono creare effetti di gravità superiore a quella terrestre. La NASA sta già esaminando le applicazioni di questo.

Una possibile soluzione per una colonia su un pianeta di massa inferiore come Marte, dove c'è un po 'di gravità ma è ancora più debole della terra, è quello di fornire aree di esercizio in stile centrifuga grandi come ruote panoramiche che girano costantemente (tranne per la manutenzione programmata o per i periodi di inutilizzo).

Un pod (che traccia un percorso circolare identico) potrebbe essere ruotato fino alla velocità per adattarsi alla centrifuga e agganciato magneticamente. Le persone all'interno del pod potrebbero essere fatte girare per accelerare, attraccare, fare jogging per un'ora o sollevare pesi o fare squat, quindi tornare nel pod e tornare a casa. Tutto questo, ovviamente, avrebbe bisogno di essere affinato una discreta quantità per sicurezza e convenienza. Tuttavia, fintanto che la centrifuga aveva un soffitto che non era più alto, diciamo, di 12 piedi, una persona poteva cadere tranquillamente sul "soffitto" nel caso in cui la centrifuga avesse perso potenza (a causa della gravità più leggera che faceva una caduta come questa più sicuro di quanto sarebbe sulla Terra).

Immagino che la camera degli esercizi, se progettata come una ruota panoramica, avrebbe gs più alti quando una persona ferma ha i piedi puntati verso il suolo marziano e gs minimi quando i loro piedi puntano verso il cielo marziano. Quindi richiederebbe un periodo di adattamento in modo che le persone non si feriscano da sole calcolando erroneamente la quantità di gravità in qualsiasi momento (cioè atterrando troppo forte). Ciò presuppone che la camera di esercizio non abbia una programmazione motoria abbastanza intelligente da accelerare e rallentare per gestire il cambiamento della gravità.

Ciò aiuterebbe a risolvere il problema degli effetti della gravità su tutto il corpo, a differenza di indossare la caviglia pesi. Potresti anche scegliere che la tua gravità sia un po 'più alta della Terra se ciò ridurrebbe il tempo necessario a una persona per rimanere forte.

Un altro articolo della NASA sulle sue esplorazioni con centrifughe.

Dai un'occhiata alle centrifughe utilizzate per sperimentare carichi G. elevati. Ruotano sul piano orizzontale e contengono un secchio che oscilla in modo che il vettore "gravità" punti sempre verso il pavimento. Molto più facile di una ruota panoramica verticale.
@Hobbes Sembra più facile e più pratico, ma mi piace comunque l'idea di una ruota panoramica semplicemente perché non ti lascia bloccato in un cubicolo. Invece potresti avere un'intera pista circolare su cui correre o muoverti in altro modo. Tuttavia, questa è una preoccupazione psicologica, non tecnica.
Un paio di volte ho fatto un giro di carnevale chiamato "Round-Up". Ha iniziato a girare in posizione orizzontale, ha iniziato a inclinarsi fino a quando i corridori non hanno girato quasi verticalmente. All'estremità inferiore della trottola, la forza centrifuga era probabilmente di circa 2 G e nella parte superiore della trottola, potevo sollevare tutto il mio corpo dal tappetino posteriore con un dito su ciascuna mano.
Una centrifuga orizzontale può essere costruita con una serie di secchi collegati lungo tutto il suo perimetro. Una ruota panoramica ha grandi variazioni di gravità (quasi da 0 a 2G nel tuo esempio), è come andare sulle montagne russe, non è un buon ambiente in cui lavorare.
#5
+1
D. Wade
2016-09-13 22:06:16 UTC
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La creazione di gravità artificiale su un altro pianeta o luna potrebbe essere ottenuta nello stesso modo in cui si farebbe nello spazio, spostando un veicolo in un cerchio. Sarebbe difficile spostare un veicolo molto grande in un cerchio come farlo girare, ma un veicolo più piccolo potrebbe viaggiare in cerchio su una pista sopraelevata. Il sistema potrebbe essere simile alle auto che si muovono su una pista sopraelevata su una superstrada. I sistemi Maglev probabilmente funzionerebbero meglio a causa della minore usura delle ruote. La pista dovrebbe avere un diametro di circa un miglio in modo che gli occupanti non sentano l'effetto di Coriolis di muoversi in cerchio come in un sistema di piccolo diametro. La pendenza della pista potrebbe essere variata a seconda della velocità richiesta per produrre una specifica gravità richiesta.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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