Science Fictional Artificial Gravity zal niet werken; Laten we praten over G-krachten

Zwaartekracht is moeilijk. Het kostte Newton een lange tijd om het te kraken en heel wat Newtoniaanse fysici honderd jaar om de zwaartekrachtstheorieën van Einstein te bevestigen. En dat zijn de natuurlijk voorkomende dingen. Kunstmatige zwaartekracht is veel meer verwarrend.

Mijnbouw sci-fi - wat verrassend vruchtbaar is voor het oplossen van futuristische problemen - is hier hopeloos. Overwegen Star Wars overlevering, die een smoezelige vinger in elke middelgrote opening die hij kon steken. De kunstmatige zwaartekracht op de Millennium Falcon en elke andere homp ruimtetroep? Het wordt gegenereerd door een kunstmatige zwaartekrachtgenerator. Wookieepedia, die tienduizend knoestige woorden heeft over Darth Maul, heeft twee zinnen op Lucas-logica die nul-verslaan g:

Kunstmatige zwaartekrachtgeneratoren werden gebruikt om een ​​stabiel zwaartekrachtveld te creëren buiten de natuurlijke zwaartekracht van een planeet en zo het leven in de ruimte te helpen. Ze werden ook gebruikt om objecten te comprimeren - voor opslagdoeleinden met gasvormige grondstoffen en soms om synthetische edelstenen te maken.

Zelfs Star Trek, wat hoort te zijn Star Wars voor de Model U.N.-kinderen, is niet beter. Maar het is niet echt eerlijk om science fiction te kiezen. Synthetische zwaartekracht, zoals in de zwaartekracht gecreëerd door mensen, is op dit moment ons bevattingsvermogen te boven.

Het probleem

Het probleem is dat, vergeleken met de andere krachten, de zwaartekracht zwak is - onzichtbare magneten kunnen het verslaan. Wat dat in de praktijk betekent, is dat de eenvoudigste manier om een ​​ruimteschip te bouwen met kunstmatige zwaartekracht gelijk aan de aardse zwaartekracht zou zijn om het de massa van de aarde te geven. Behoudens een vreemd vreemd, onzinnig materiaal of een onverklaarbare studie die opeens wordt gerepliceerd, is dat uitgesloten.

Dat betekent echter niet dat er geen ingewikkeldere oplossingen zijn. Het kunstmatige opleggen van de normale zwaartekracht is gewoon niet een van hen.

De waarschijnlijke oplossing

Als je precies de juiste hoeveelheid versnelt - in een lijn of in een cirkel - kun je g-krachten maken die gelijk zijn aan die van de zwaartekracht. Het probleem met het versnellen in één richting is dat je brandstof uiteindelijk leeg raakt. Gelukkig is de ruimte een vacuüm, dus zodra de rotatieversnelling zijn werk doet, is er niets dat de rol van een ruimtestation vertraagt. Je hebt dit op schermen gezien in Elysium, The Martian, en Halo - en het doordringt vreemdere NASA-concepten. (Het is niet alleen oud concepten zoals de 1969 kunst boven het ronddraaiende ruimteschepen staan ​​op NASA's 2015 roadmap voor de toekomst.)

Zoals alle krachten komt het concept neer op versnelling van massa-tijden. In dit geval is de cirkelversnelling ω ^ 2 keer R (waar ω is hoeksnelheid en R is de straal van het schip). Omdat massa hetzelfde blijft waar je ook bent, wordt het creëren van het juiste nep-zwaartekrachtequivalent een oefening in het maken van je schip op de juiste maat en het draaien op de juiste snelheid.

Het probleem met de waarschijnlijk oplossing

Maar het bouwen van het spinnende schip van Goldilocks is niet eenvoudig. Als de straal te klein is, stoot u tegen het Coriolis-effect aan. Wanneer uw interne frame snel roteert, nemen eenvoudige acties rare eigenschappen aan. Je voelt je misschien op je gemak als aardachtige g-krachten stilstaan, maar zelfs als je je hoofd kantelt, kunnen je twee innerlijke oren niet synchroon lopen. Daarom kun je een basketbal niet recht over een carrousel gooien, wijst PBS 'YouTube-serie Space Time:

Als je het schip groot genoeg maakt, hoef je het niet zo snel te laten draaien, maar krijg je ongelooflijke mechanische spanningen op je ruimteschip als je het enorm maakt. De sci-fi sweet spot, PBS Space Time zegt, ligt dicht bij de ring van Halo. Gezien het feit dat het tienduizenden dollars per pond is om materialen buiten de planeet te krijgen, 'astronomisch', zoals een astronoom van de Cornell University het uitdrukte, zouden we het ding in de ruimte moeten bouwen. Met een voldoende grote Kickstarter, zou je die nul-g in de enkele cijfers kunnen maken.