Гравитационные решения на космическом корабле

Сначала я думал о центростремительной силе на круглом корабле, но выполнение внешнего обслуживания было бы чрезвычайно сложным из-за силы, отталкивающей человека или робота.

Сможет ли сферический сосуд создавать гравитацию с массой в центре, которая вращается? Будет ли это работать на обычном корабле типа баржи, если он будет ниже самого нижнего обитаемого уровня?

Любые другие возможные решения?

Выполнение технического обслуживания снаружи корабля, который вращается таким образом, чтобы обеспечить ускорение в 1 g, точно так же сложно, как и техническое обслуживание потолка здания, когда вы висите на нем. Мы делаем это сейчас, используя тросы и жгуты, чтобы удерживать нас там, освобождая наши руки для выполнения реальной работы.

Ответы (5)

Я не уверен, что понял ваш второй абзац, но я думаю, что все равно могу ответить на ваш вопрос. Есть три варианта «создать» гравитацию:

  • Масса размером с планету в центре вашего корабля. Не совсем осуществимо.
  • Какой-то «техноболтовный» прием, выходящий за рамки понимания современной науки. Я думаю, ты этого не хочешь.
  • Спиннинговая секция.

Что касается третьего варианта, вы можете выбрать разные формы.

  1. Большая часть корабля не вращается, но на концах длинных рукавов есть капсулы.
  2. Большая часть корабля не вращается, но снаружи вращается кольцо.
  3. Большая часть корабля не вращается, но внутри есть вращающееся кольцо.
  4. Весь корабль вращается вокруг оси.
  5. Корабль состоит из двух частей, соединенных тросом. Они вращаются вокруг общего центра тяжести.

Чувствуемая гравитация зависит от радиуса вращения и скорости вращения. Слишком много оборотов в минуту, и вы получите проблемы с силой Кориолиса. Слишком большой радиус, и ваш корабль становится большим/тяжелым.

Сферический корабль соответствовал бы 3. или 4., но в любом случае вы не получите много жилого пространства при максимальной гравитации. OTOH, вам не нужно держать топливные баки или грузовые отсеки под действием силы тяжести. Они могут пройти в центр корабля.

Вот еще несколько пояснений и фото. www.projectrho.com

Первый вариант может быть осуществим, в зависимости от вашей интерпретации .
Разве масса не увеличивается со скоростью? если бы масса вращалась, не увеличилась бы она, создав тем самым большее гравитационное поле? и ему понадобилась бы масса размером с Землю, только если бы это был корабль размером с Землю.
@DamienAndre Масса действительно увеличивается со скоростью, но вам нужно, чтобы масса вращалась фантастически быстро (как минимум - я не знаю, действительно ли это сработает для вращающейся однородной сферы). Земля имеет массу 5,972*10^24 кг. Чтобы заставить релятивистские эффекты увеличиться, скажем, до 100 тонн, вам нужно разогнать что-то настолько близкое к скорости света, что, вероятно, будет проще просто построить новую планету.

Я не вижу решения, которое ей предлагали, — это ускорение . Если ваш корабль разгоняется до 1 g, то все на корабле будут воспринимать это как действующую гравитацию, ориентированную так, чтобы ваши двигатели были «внизу».

Это не сработает, если вам нужно провести много времени на корабле, пока он находится на орбите или в доке, но если большую часть вашего времени вы проводите в путешествии, и вы можете поддерживать это ускорение с течением времени, это сработает.

Потребности в топливе были бы экстраординарными для межзвездных путешествий. Если бы вы могли идеально преобразовать материю в кинетическую энергию (чего вы не можете), вам нужно было бы сбросить 90% своей массы, чтобы поддерживать ускорение в течение примерно трех лет (то есть трех лет собственного времени).
Да, вам понадобится что-то вроде ПВРД Bussard или ловушка Zero Point Energy. Имейте в виду, однако, что вы можете уйти без ускорения на полном 1g. Я предполагаю, что люди будут здоровы, скажем, при 0,5 г, и это значительно увеличит расстояние, которое вы можете преодолеть.

Сферический сосуд будет иметь гравитацию только по отношению к массе. (и если бы их не было высокой массы их бы не было много). Вращение массы не создавало бы силы на корабле, если бы корабль не вращался вместе с ней.

Согласно общей теории относительности, у вращающейся массы будет другое «гравитационное поле», чем у покоящейся массы. Однако он не обязательно будет направлен к центру масс.

Это не моя область, но разговор между ом и Шион заставил меня задуматься. Когда ом говорит, что вам понадобится масса размером с планету, это неверно, верно? Гравитационная сила является функцией массы от квадрата расстояния. Итак, если вам нужна земная гравитация во внешних частях корабля, сосредоточенного вокруг массивного объекта, а радиус вашего корабля составляет 1/100 000 земного (то есть около 63 м), тогда ваш массивный объект должен быть всего 1 /10 000 000 000 земли.

Кажется, я припоминаю, что читал что-то о концепции создания черной дыры с относительно небольшой массой путем ее сжатия до крошечного размера. В контексте ученые использовали наноразмерную черную дыру в качестве идеального преобразователя массы в энергию. Другими словами, что-то, что позволит вам превратить что угодно в энергию, добавляя массу и улавливая энергию, которая выбрасывается обратно. Так что, возможно, в теории можно было бы создать крошечную черную дыру с массой небольшого астероида и построить вокруг нее корабль. Горизонт событий был бы слишком мал, чтобы его увидеть, не говоря уже о том, чтобы представлять опасность, но вам нужно было бы выяснить, как перемещать его вместе с кораблем, чтобы какая-либо часть корабля не находилась достаточно близко, чтобы быть поврежденной его гравитацией. Это также усложнит техническое обслуживание, поскольку чем ближе вы к нему подходите, тем интенсивнее становится гравитация.

Еще одна проблема с этой идеей заключается в том, что она делает ваш корабль невероятно массивным для своего размера, а это означает, что вам нужно гораздо больше топлива, чем в противном случае. Тем не менее, если вы также можете использовать черную дыру в качестве источника энергии, снабжая ее любым материалом, который вы можете достать, это может быть не так уж плохо. Хотя не занимался никакой математикой.

Хотя я не специалист по физике, я читал в некоторых журналах, что гравитация в основном создается, когда у вас есть что-то с огромной массой. По сути, если вы встанете на кусок камня, который в три раза больше, чем вы в космосе, вы почувствуете притяжение, потому что у камня есть гравитация. Многие люди не знают, что небесные тела на самом деле действуют гравитационно друг на друга.

Как уже упоминалось, вам нужна масса размером с планету в центре вашего корабля, чтобы создать гравитацию. Но на самом деле вам не нужна масса размером с планету. Массы размером с астероид более чем достаточно, чтобы создать гравитацию. Важен не размер, а сам объем массы. Черные дыры обладают большей гравитацией, чем звезды того же размера (не то чтобы мы точно знали, насколько велики черные дыры), потому что весь их объем массы схлопнулся в сингулярность, создав сверхплотную массу.

Все спутники планет также создают гравитацию. Он может быть маленьким, вместо 1г получается 0,5г или 0,6г, но это все равно гравитация. Как насчет Марса тогда?

Ответ? Частицы темной материи/бога, что угодно. Если вы хотите ввести новый термин, такой как «нуклеонический» (мой термин, возьмите его, и я брошу вас в сингулярность), это тоже прекрасно. Ваша проблема будет заключаться в том, как заставить его работать и как его сдержать. Вы можете просто использовать электрическую энергию, чтобы активировать материю, и вы можете просто сказать, что она находится под полом. Очевидно, это проще в обслуживании, чем вращающиеся секции.

Очевидно, я не говорю, что внутри Земли есть «темная материя».

Лично я не люблю вращающиеся секции, потому что даже с будущими технологиями необходимость еженедельного, даже ежедневного обслуживания ужасна. Вы не только должны заботиться о движущихся частях, эти движущиеся части также являются участками, уязвимыми для космического излучения. Конечно, это технология более низкого уровня, но ее сложно поддерживать.

В одном из эпизодов «Внешних пределов» они показывают темную частицу, которую невозможно определить количественно и которая выглядит как обычный астероид, вызывая сбой в работе гиперпространственного двигателя, захватывая два человеческих корабля и инопланетный корабль внутри гравитационного поля. .

Я думаю, что пару раз, когда вы говорите «объем массы», вы имеете в виду «плотность массы». Кроме того, Марс меньше Земли. И не было бы необходимости иметь вращающиеся секции корабля, требующие движущихся частей и соединений - просто вращайте весь корабль.
Упс, интересно, почему я думал, что Марс больше Земли. Странно... исправлено. Причина, по которой я упомянул вращающиеся части, заключается в том, что величина тяги, необходимая для постоянного вращения всего корабля, быстро уменьшила бы ресурсы, необходимые для маневра и торможения. Кто-то скажет, что если что-то вращается в пространстве, то оно будет продолжать вращаться вечно, но я не видел никаких доказательств того, что это происходит на самом деле, по крайней мере ничего, что вращалось бы постоянно вечно.
@Shion Помимо кувыркающихся ступеней ракеты , существует множество спутников со стабилизацией вращения, включая Pioneer 10 и 11 , Lunar Prospector , Galileo и различные посадочные модули Марса (пока они находились на переходной орбите). Все они сохраняют скорость вращения без движения, поскольку в пространстве нет трения.