Можно ли каким-то образом ввести в клетки астронавтов безопасное количество магнитных металлов или использовать какие-то магнитные свойства, чтобы прижать их к полу космической станции с помощью магнитов?
Магнетизм подчиняется закону обратного куба, который неофициально переводится как «притяжение становится намного слабее даже на расстоянии нескольких сантиметров от пластины палубы». Таким образом, даже если бы это было возможно с медицинской точки зрения, объективно это сильно отличалось бы от гравитации.
Гравитация подчиняется закону обратных квадратов , что означает, что она медленнее падает с расстоянием, но самое главное, подумайте, что означает «расстояние» в этом контексте:
«Расстояние» в сценарии с магнитом — это расстояние от тканей (или, может быть, крови) космонавта до намагниченной обшивки палубы, которое будет составлять порядка 1–30 сантиметров для ног космонавта при обычной деятельности (ходьбе), но больше похоже на 2 метра в голове, что означает, что если магнит достаточно слаб, чтобы позволить астронавту сбросить ноги с палубы, у нее все еще будут сумасшедшие космонавтские волосы. Это означает, что это совсем не будет ощущаться как гравитация. (Хотя это не значит, что это бесполезно.)
Учтите также, что если вещество будет распределено по всему телу астронавта, если он потянется вниз, чтобы завязать шнурки, его руки и, возможно, даже макушка головы опустятся на обшивку палубы, что, вероятно, вызовет немало смеха со стороны их наблюдателей. сверстники.
«Расстояние» с гравитацией Земли составляет около 6300 км от поверхности до центра Земли. Это означает, что, несмотря на то, что эффект уменьшается с расстоянием, а наши ноги немного тяжелее головы, кг на кг, эффект пренебрежимо мал, поэтому нам кажется, что гравитация влияет на все наше тело одинаково. На самом деле гравитация Земли на орбите примерно на 90% слабее, чем на поверхности; эффекты микрогравитации (то есть свободное падение вокруг Земли) создают иллюзию отсутствия гравитации.
С этого момента давайте предположим, что вы согласны с тем, что у вас не будет никакой правдоподобной симуляции гравитации, а скорее магнитные ботинки , которые вы никогда не сможете снять.
(Здесь немного по касательной: но в таком случае, почему бы просто не надеть магнитные ботинки? Они управляются электроникой и могут сниматься для сна или когда желательны маневры в условиях полной микрогравитации. Гораздо проще и, вероятно, безопаснее.)
С медицинской точки зрения я не эксперт, поэтому не могу сказать наверняка, но я бы очень подозревал, что введение достаточного количества ферромагнитного материала человеку может привести к летальному исходу, и, вероятно, быстро. Я предположил, что пластина настила (а не астронавт) будет магнитом, так как это кажется немного более правдоподобным, поскольку вы можете усилить магнитное поле настила настила намного выше, чем вы могли бы получить, привязав человека к достаточному количеству магнитов. ферромагнитный материал. Тем не менее, я не знаю ни одного ферромагнитного вещества, которое было бы нетоксичным на уровне, достаточно высоком, чтобы его можно было почувствовать, если пластина настила представляет собой, скажем, магнит мощностью 1,5 Тл (очень сильное магнитное поле, похожее на середину аппарата МРТ). ).
Лучшее, что вы можете сделать, это подкожные имплантаты, покрытые инертным материалом, и тогда вы определенно не захотите, чтобы кожа соприкасалась с оголенным магнитом в пластине деки. Для обеспечения безопасности потребуется относительно толстое сжимаемое (резиновое) покрытие палубы. Но тогда вы, по сути, изобрели крайне непрактичные магнитные ботинки.
Возможно, вы знакомы с закреплением потока , как я упоминал в предыдущих ответах здесь.
Если это работает для небольших кораблей, элементов щитов и архитектурных компонентов, почему бы не использовать их и для «личного» использования?
В контролируемом пространстве маленькие кусочки «пришпиленного» материала можно перемещать по желанию, как на неосязаемых стержнях произвольной силы, управляя токами в сверхпроводниковой оболочке, окружающей корабль.
Так что люди тоже их носят и могут летать вокруг среды обитания, используя какой-то контроль. Он также может толкнуть вас к стене с любой желаемой силой.
С медицинской точки зрения я не верю, что существует «безопасное» количество металла, которое позволило бы обеспечить достаточно сильное взаимодействие. Прежде всего, ваш металл должен быть очень магнитным (ферромагнитным или парамагнитным). Другая проблема — поле, которое вы используете. В современных медицинских аппаратах МРТ люди регулярно выдерживают поля 1,5–5 Тл (в экспериментальной медицине исследователи доходят даже до 8–13 Тл!). Меньшее количество не будет иметь каких-либо заметных гравитационных эффектов (из-за воды в вашем теле), но оно легко вырвет из вас любой металл. Теперь вы можете подумать, просто уменьшите поле, и металл просто потянет меня вниз!
Вот где возникает другая проблема. У вас есть куча металла, предположительно в вашем кровотоке, движущегося через магнитное поле. В МРТ у нас есть так называемая стимуляция периферических нервов, которая вызывается эффектами Фарадея в сильных магнитных полях. По сути, это похоже на покалывание в конечностях, и вы видите вспышки, когда двигаете головой. Некоторые люди более чувствительны к этому, чем другие. Когда вы помещаете металлические частицы в кровоток, особенно в мозг, вы усиливаете этот эффект даже для слабых магнитных полей. Кроме того, поля меньшего размера могут вызвать проблемы, если они не являются статическими. Я не уверен в точных пропорциях, но не думаю, что можно найти баланс, которого можно избежать.
Кроме того, введение металла в кровоток, особенно большого количества железа, не рекомендуется с медицинской точки зрения и, вероятно, вызовет множество химических проблем в кровеносных сосудах.
Если вы хотите по-настоящему фантазировать, вы можете заставить людей хирургическим путем имплантировать металлические пластины в ноги или вытащить Росомаху с их скелетными структурами, но я бы порекомендовал металлические ботинки.
Чтобы сэкономить на стартовом весе, космические корабли в основном сделаны из алюминия и пластика, поэтому магниты не будут иметь большого практического применения. Возможно, для стояния на рабочем месте, но подножки были бы проще, безопаснее с медицинской точки зрения и дешевле, если вы просто собираетесь оставаться неподвижным.
Если вы хотите пофантазировать, сделайте некоторую генетическую модификацию астронавтов, чтобы у них были присоски, похожие на осьминогов, или крошечные крючки/волосы на подошвах ног, что потенциально принесло бы больше пользы, чем магниты, вы могли бы, по крайней мере, прикрепить их к гладкому пластику. или текстурированные поверхности.
В конце концов практичность, скорее всего, победит. Почему вы хотите, чтобы астронавт ходил, когда он может просто парить? То, что ноги прилипают к полу, не означает, что они испытывают гравитацию, поэтому вы не избежите каких-либо медицинских проблем. Вы просто убираете самое интересное.
Я знаю, что это идет в другом направлении, чем то, что вы хотели, но я считаю, что лучший способ вызвать гравитационную силу в космосе — это использовать старую идею вращающегося кольца. Как сказано в другом ответе, у него, вероятно, были бы проблемы со здоровьем, и магнитная обувь все равно покидает ваше тело без веса, она просто приклеивает ваши ноги к какой-то поверхности, но двигаться так было бы громоздко. Целый магнитный костюм может быть лучше, если вы хотите придерживаться магнитной силы.
Если все в порядке, я хотел бы дать дикую идею, которая у меня только что возникла, но физика не может сказать, возможно это или нет, что, на мой взгляд, является бонусом, поскольку позволяет избежать физических ошибок. Идея состоит в том, чтобы поместить черную дыру внутрь сферического корабля. Он должен быть небольшим и изолированным, чтобы горизонт событий ничего не касался. Единственная проблема, которую я вижу, это как заставить его двигаться вместе с кораблем, не касаясь его. И если вы чувствуете, что это не подталкивает физику к невозможному, вы можете даже использовать большую черную дыру и использовать ее в качестве топлива для корабля. Это последнее физически возможно, проблема в том, как построить что-то подобное в виде корабля, потому что маленькие черные дыры не висят повсюду, чтобы вы могли взять их и поместить в корабль.
HDE 226868