Главная
Искусственная сила тяжести — это изменение (уменьшение или увеличение) ощущаемой силы тяжести с помощью искусственных способов. В научной фантастике часто сопрягается с космосом, однако есть много причин для регулирования силы тяжести и на Земле (в частности, для научных экспериментов) и других планетах. Практически, иллюзия гравитации может создаваться различными физическими силами. Например, силой инерции (см. Принцип эквивалентности сил гравитации и инерции) и, в частности, центробежной силой.
Создание искусственной силы тяжести считается желательным для долгосрочных космических путешествий (и вообще для пребывания в космосе) с целью создания физиологически естественных условий для обитания людей на борту космических судов и, в том числе, для избежания неблагоприятного воздействия на организм человека длительной невесомости. Данная концепция была впервые разработана К. Э. Циолковским для орбитальных станций и дальних межзвёздных полетов.
Камеру искусственной гравитации можно создать и при помощи шара, взяв за основу гироскоп с несколькими степенями свободы. Так, если "бублик" Циолковского вращается в одной плоскости, то шар или камера искусственной гравитации вращается во всех трёх плоскостях одновременно. Таким образом, возникающая центробежная сила действует на все тела внутри шара от его центра к внутренней поверхности. Плюсы этой конструкции - нивелирование сил Кориолиса и возможность использования сфер меньших по диаметру относительно торообразных вращающихся в одной плоскости "бубликов".
Следующая концепция создания искусственной гравитации основана на том, что все вещества в той или иной мере диамагнетики, поэтому, при приложении к телам внешнего постоянного магнитного поля они будут выталкиваться из области с повышенной плотностью в область с пониженной плотностью магнитного поля. Таким образом, обычный цилиндр, вокруг которого намотана катушка Томсона, но с переменным шагом намотки, будет симулировать действие гравитации, поскольку диамагнитная сила будет выталкивать объекты из плотного магнитного поля, создаваемого обмотками, к маленьким шагам намотки в нижние области цилиндра, где обмотка имеет больший шаг намотки и магнитное поле, соответственно, менее плотное. Этого же эффекта можно добиться, используя цилиндр с одинаковым шагом намотки, но при этом она должна быть в виде перевернутой вершиной вниз пирамиды. Где обмоток больше, там магнитное поле плотнее, и диамагнитная сила будет выталкивать тела в нижнюю часть цилиндра, где обмоток меньше и, как следствие, магнитное поле менее плотное.
Востребованность искусственной силы тяжести
В отсутствие силы тяжести у некоторых людей и животных возникает синдром космической адаптации. Многие синдромы проявляются в течение нескольких дней и скоро проходят, но, к примеру, плотность костей медленно уменьшается с течением времени. Минимальная сила тяжести, которая нужна для предотвращения этих изменений, пока неизвестна, — современная биологическая наука имеет представления лишь о влиянии земной гравитации и невесомости на околоземной орбите. В настоящее время не хватает технических возможностей для проведения экспериментов с промежуточными значениями, а на Луне астронавты NASA пробыли слишком мало времени, чтобы судить о влиянии пониженной (в данном случае лунной) гравитации на организм человека.
Некоторое количество экспериментов было проведено доктором Альфредом Смитом из Калифорнийского университета. Объектами его экспериментов были курицы (в качестве двуногих организмов) и мыши. Животные долгое время испытывали влияние повышенной силы тяжести, созданной большими центрифугами на Земле.
Трансформируемый модуль
В конце 2016 года на базе Института медико-биологических проблем РАН была разработана центрифуга малого радиуса для создания искусственной гравитации на разрабатываемом РКК «Энергия» трансформируемом космическом модуле. При этом глава РКК «Энергия» Владимир Солнцев заявлял, что такой модуль удастся создать и ввести в состав МКС при наличии должного финансирования — 6-7 миллиардов рублей, ориентировочно в 2021—2022 году. 19 марта 2019 года глава ИМБП РАН Олег Орлов сообщил СМИ, что в Институте уже тестируют центрифугу короткого радиуса, однако в программу полета МКС запуск такого модуля пока не включен.