Как объяснить земную гравитацию в небольших астероидах?

Первое решение SFnal было предложено Робертом Л. Форвардом в его книге «Магия будущего», где астероид такого размера превращается в сферу диаметром 30 см. В этот момент плотность близка к плотности нейтронной звезды, а гравитация на поверхности равна @ 1 "g". Вам может показаться, что поверхность немного мала для того, что вы хотите сделать.

Немного расширив эту идею, вы можете просто поместить свою сферу сверхсжатого вещества в центр другого астероида. Потенциальная проблема заключается в том, что огромное гравитационное притяжение, вероятно, разрушит астероид, и будут интересные (при определенных значениях интересные) приливные эффекты из-за крутого гравитационного градиента.

Идя еще глубже в кроличью нору, космические струны — это изъяны в пространстве-времени, которые теоретически должны иметь огромные гравитационные поля, но (как следует из названия) подобны струнам, и гравитационные поля будут следовать за струной, а не быть точечными источниками, такими как сфера. Это обеспечивает некоторые интересные эффекты, например, струна будет обеспечивать гравитацию вдоль внешней поверхности конструкции в форме банки из-под хлопьев, но не на концах (однако сверхплотная космическая струна будет представлять опасность для всего на концах). Топология «узловатой» космической струны может обеспечить более сферическое (или, по крайней мере, комковатое) гравитационное поле, а также имеет закрепленные концы.

Пол Дж. Маколи в своей трилогии «Тихая война» использовал вымышленную технологию «запутывания гравитонов» и размещения их в центре астероида или конструкции, чтобы увеличить гравитационное поле объекта. Предположительно, можно было бы сделать кольцо из гравитонов, а также создать в центре локальную зону невесомости.

Как автор, вы можете выбрать любое средство, которое хотите (или просто помахать рукой и не утруждать себя объяснением, как это делается, как в большинстве научно-фантастических телешоу и фильмов). Если это не важно для сюжета, то лучше всего игнорировать его.

Поместите маленькую заряженную черную дыру в центр астероида. После того, как он вырезает небольшое пространство, вы можете удерживать его на месте с помощью электростатических манипуляторов и даже использовать его в качестве источника питания, бросая в него мусор. (Идея взята из серии книг Ларри Нивена «Известное пространство».)

Я отвечаю поздно, но я хотел бы дать более разумное решение. Вам точно не понадобится 1 г, но что-то близкое к 1 г (скажем, 0,5–0,75 г). Чтобы получить эту гравитацию на таком маленьком теле, потребуются две вещи:

Плотность составляющего вещества - я не могу дать конкретное значение, но что-то достаточно плотное, чтобы способствовать гравитации в диапазоне от 0,1 до 0,3 г, является «безопасным». Причина, по которой я говорю безопасный , заключается в том, что наличие 1 г на таком маленьком теле означает, что оно очень плотное. Неправильное представление о сокращении массы Земли до такого объема — плохая мысль. Здесь применяется массо-объемное соотношение. Тот факт, что тело радиусом 1 км имеет плотность, равную земной, не означает, что людям или кому-либо еще безопасно находиться рядом с ним. Они будут раздавлены на его поверхности. Тот факт, что нейтронная звезда имеет радиус 1 км, не делает ее менее опасной.

Вращение - астероид вращается с такой скоростью, что ни на какой его части не чувствуешь себя "перевернутым вниз головой". Скорость вращения имеет первостепенное значение, так как даже 0,5 г на таком маленьком корпусе опасны. Вращение должно в значительной степени способствовать общему количеству остальных тел, существующих на его (астероидной) поверхности, чтобы компенсировать зависимость только от гравитации для этого.

Четко объясните эти два фактора в своей истории и то, как 0,5 г могут справиться с космическими людьми. Сюжетные персонажи могут использовать крюки на поверхности для повышения устойчивости.

Это просто. Просто свяжите два астероида вместе и вращайтесь.

Астероиды должны быть одинаковыми по массе, а соединительный кабель должен быть очень прочным и достаточно длинным, но в конечном итоге это должно быть самое простое решение.

Точкой входа для обоих будет станция посередине, которая должна вращаться в другую сторону, чтобы оставаться неподвижной.

Это зависит от того, насколько научной фантастикой вы хотите заниматься, на самом деле нет никакого смысла в том, чтобы астероид такого маленького размера имел гравитацию, такую ​​​​же, как земля. Можно сказать, что астероид сделан из очень плотного материала, поэтому он может поместиться в таком маленьком астероиде, как земля, по массе планеты. Земля весит около (5,972) × 10 ^ 24 кг, астероид диаметром 1 км будет иметь площадь 523600000 квадратных метров (при условии, что он круглый). Он будет иметь плотность 1,140603514×10^17 кг/м^3. обратите внимание, черная дыра имеет массу 6×10^18 кг/м^3. Так что забудьте о законах природы, ибо они говорят «нет».

Я предлагаю вам изобрести что-то, что может увеличить массу, не увеличивая массу.

Если бы у вас была земная гравитация на астероиде, он, вероятно, раздавил бы себя до очень маленького размера. Как правило, астероиды не являются твердыми кусками скалы; они, как правило, представляют собой очень слабо скрепленные груды щебня практически без гравитации. Если бы у вас было что-то столь же тяжелое, как город, сидящий на астероиде и тянущийся вниз под действием силы в 1 g, я предполагаю, что он пробил бы астероид прямо насквозь. Может быть, вы могли бы удержать астероид вместе с какими-то суперволокнами на основе углерода, а затем раскрутить его, чтобы создать центробежную искусственную гравитацию на выдолбленной внутренней части?

Гравитация не раздавила бы скалы. Дело в том, что большинство астероидов (немонолитных) состоит в том, что между кусками и камнями, из которых они состоят, есть много пустого пространства, потому что гравитационная сила удерживает их вместе очень мало. Если бы вы приложили мощную гравитационную силу к центру, это заставило бы все эти породы сжаться, сблизив их и сжав астероид. По крайней мере, это то, что я ожидал; на самом деле никто никогда не делал этого!

У меня было еще две мысли по этому вопросу, которые могли бы быть полезными, не меняя полностью предпосылку. Первый — разместить в центре астероида какой-то суперпарамагнитный генератор. Индуцированное магнитное поле может притягивать объекты вниз таким образом, чтобы имитировать гравитацию, и уменьшаться по мере удаления от астероида. Это не было бы идеальной заменой гравитации, но с некоторыми модификациями здесь и там ваши астероидные колонисты могли бы жить очень похоже на то, как они жили бы на Земле, и у них все еще были бы преимущества низкой гравитации. области, которые не обработаны, чтобы реагировать на парамагнетики. (эта идея может быть научной чепухой, а может и не быть, но вы можете сделать ее правдоподобной)

Другая идея заключалась бы в том, чтобы построить на поверхности астероида большие центрифуги с наклонными поверхностями, что-то вроде гоночной трассы Indy 500. Центростремительное ускорение может увеличить низкую гравитацию астероида, чтобы создать необходимую искусственную гравитацию. Для этого потребуется тонна энергии, но цель будет достигнута.

Чтобы маленький астероид обладал такой гравитацией, его плотность должна была бы быть довольно близкой к черной дыре, и в этом случае он должен был бы просто коллапсировать сам по себе. Если вы хотите, чтобы это работало, вам придется немного изменить науку. Предлагаю одно из следующих решений:

• Сделайте астероиды из материала, на который не действует гравитация. Тогда у вас все еще может быть черная дыра, похожая на ядро, с земной гравитацией, окруженная этим материалом. Он не разрушится, потому что на него не может повлиять гравитация.
• Поместите гравитационный генератор в ядро ​​астероида, который создаст новый тип гравитации. И пусть эта гравитация взаимодействует с материалами иначе, чем обычная.

Конечно, с научной точки зрения это не совсем понятно, но научная фантастика, как уже говорит само название, — это вымысел.

Немного математики: гравитационное ускорение планеты определяется по формуле:

$g = \frac{G * M}{r^2}$куда$G = 6.6408 * 10^{-11} m^3 kg^{-1}s^{-2}$

Для астероида диаметром$1km$ $(r = 500m)$и желаемое гравитационное ускорение$9.81 m/s^2$мы вычисляем массу$M = \frac{g * r^{2}}{G} = 3.6931 * 10^{16} kg$

И плотность$ρ = \frac{M}{V} = 7.0526 * 10^{7}kg/m^3$