Астронавты в условиях микрогравитации в течение длительного времени испытывают ряд нарушений адаптации, включая потерю костной массы, атрофию мышц и потерю мышечной массы, перераспределение жидкости и снижение иммунной функции. Было выдвинуто множество предложений по использованию центростремительного ускорения для имитации силы тяжести в длительных полетах, тем самым уменьшая физическое ухудшение состояния космонавтов. Большинство этих предложений построены на предположении о моделировании земной гравитации силой 1 г. Полученные конструкции достаточно тяжелые и большие, чтобы исключить их из серьезной конкуренции за ближайший космический полет человека.
Это мышление кажется мне слишком упрощенным. Почему полный 1,0 г? Моя интуиция подсказывает мне, что здесь может быть задействована ступенчатая функция. т. е. потеря костной массы минимальна от 1 г до порогового значения, ниже которого достигается некоторая триггерная точка неправильной адаптации, и потеря костной массы подскакивает до высоких уровней, которые мы наблюдаем при 0 г.
Мой вопрос двоякий.
1) Есть ли у нас какие-либо данные (думаю, от мышей на центрифуге в космосе), коррелирующие неправильную адаптацию с искусственной гравитацией при значениях ниже 1,0 г?
2) Как мы могли бы наиболее дешево собрать эти данные, если их не существует?
Расширяя мой второй вопрос, моя первая мысль — поместить мышей в центрифугу при 0,5 г и контролировать их мочу на наличие кальция. Существуют ли белковые биомаркеры космической дезадаптации? Не могли бы вы взять образец мочи или крови у мыши и быстро сказать, теряет ли эта мышь кости, мышечную массу, перераспределяет жидкости или страдает от потери иммунной функции? Я хотел бы увидеть «дешевую» исследовательскую миссию с запечатанными клетками мышей, расположенными вдоль длинного вращающегося троса, как нить жемчуга, среды обитания, ближайшие к противовесу, испытывают наименьшую искусственную гравитацию, но все остальные параметры идентичны, а их собранная моча говорит история о том, сколько гравитации требуется, чтобы сохранить их здоровье. Или на эти вопросы уже даны ответы к нашему удовлетворению?
Формула искусственной «гравитации» за счет центробежного действия проста:
g = rω²
где g– ускорение свободного падения, r– радиус центрифуги, ω– угловая скорость. Так что "тяжесть" пропорциональна радиусу. Это проблема - попытка уменьшить центрифугу для мышей с меньшей массой бесполезна - масса не является переменной в приведенном выше уравнении. Таким образом, независимо от вида мясного эскимо, с которым вы хотите провести этот эксперимент, вам понадобится довольно большая центрифуга.
Насколько велик? Этот клип на YouTube пытается ответить на этот вопрос, сравнивая несколько научно-фантастических схем центробежной гравитации. Оказывается, есть компромисс:
r=8m, как в «Космической Одиссее»), эффекты Кориолиса будут огромными и сделают пребывание на такой центрифуге в течение любого периода времени крайне неудобным (тошнотворным).r=93 million miles, как в Кольце), то структурная целостность центрифуги нецелесообразна.В клипе утверждается, что Babylon 5 обеспечивает довольно хороший баланс этих двух r=8kmза 1 г.
Таким образом, даже если мы хотим производить только 0,5 г, нам понадобится 4-километровая центрифуга для людей. Возможно, мыши лучше справляются с тошнотой из-за эффекта Кориолиса, чем люди. Самое большое искусственное сооружение в космосе — МКС длиной 108,5 м. Чтобы использовать МКС для этого эксперимента, нам нужно:
На данный момент это кажется маловероятным набором предположений.
Как это отвечает на вопросы ОП?
Кенжинир