Насколько низкой должна быть гравитация, чтобы система баланса вышла из строя?

Это очень важный вопрос, на который необходимо получить ответ для полетов к далеким небесным телам. Жидкость внутреннего уха заставляет вас чувствовать, каким образом вас притягивает к небесному телу. Это заставляет вас сохранять равновесие, когда вы стоите или идете. Мы знаем, что на Луне при ускорении около 1/6 g космонавты иногда теряли равновесие и падали. Его гравитация, кажется, близка к тому пределу, на котором вы можете стабильно ходить. Знаем ли мы, где предел, когда жидкость вашего внутреннего уха перестанет работать, и вам придется быть очень осторожным при ходьбе по телу, чтобы не упасть?

Возможно ли, что предел составляет около 1/8 г (в этом случае Каллисто едва ли будет в пределах)?

Вы утверждаете, что 1/8 силы тяжести является пределом, на чем вы это основываете?
@Iijat О поведении лунных астронавтов, как указано выше, и о нескольких предположениях, которые требуют разных значений минимальной гравитации: 0,035 г, 0,1 г, 0,15 г, 0,2 г и 0,3 г. Кроме того, существует разрыв между гравитацией Эриды (0,084 г) и гравитацией Каллисто (0,126 г), где нет другого тела между ними. См., например: space.com/27029-moon-gravity-falling-astronauts.html (который был сделан на центрифуге и с неисчислимыми образцами) и Artificial-gravity.com/sw/SpinCalc (вам нужно немного прокрутить).
Если бы жидкость внутреннего уха провалилась в невесомость, осталась бы на МКС, Международная космическая станция в течение многих месяцев была бы невозможна.
У нас есть система для ощущения вращения и другая система для ощущения гравитации и ускорений. Как вы думаете, какая система дает сбой в условиях невесомости? Это не жидкость, которая терпит неудачу.
Добро пожаловать в космос! Согласно сводному отчету программы «Аполлон» , астронавты падали из-за того, что скафандры были громоздкими, а лунный грунт иногда был скользким. Это не имело ничего общего с функцией внутреннего уха. Фактически, астронавты Аполлона-14 могли почувствовать, что их лунный модуль наклонился на 7 градусов. Лекарства от укачивания применялись только на невесомой части полета, в командном модуле.
@DrSheldon, есть ли конкретные доказательства того, что они почувствовали наклон, используя баланс? Упавший предмет, подвесной ремень или проволока могут служить подсознательными визуальными сигналами, как и взгляд в окно.
@uhoh: Они заметили наклон, когда пытались уснуть , поэтому визуальные подсказки не применялись. Сообщается, что они выглянули в окна, чтобы убедиться, что космический корабль не перевернется. Мне кажется, что они чувствовали тильт, используя свое чувство баланса, а не другие факторы.
@DrSheldon мне тоже так кажется!
@DrSheldon Одна из статей, на которые я ссылался, предполагает, что это тоже было из-за низкой гравитации. Однако то, что вы говорите, намекает на то, что Луна все еще может находиться в пределах, на которых вы можете удерживать равновесие.
@uhoh, но даже на Земле мы широко используем визуальные подсказки. Людям часто трудно сохранять равновесие, когда у них завязаны глаза. Например, вы можете попробовать это, стоя на одной ноге.
@CarlWitthoft На самом деле вопрос касается жидкости внутреннего уха. Когда вы поворачиваете голову в невесомости, жидкость не работает, потому что она невесома. Попробуйте посмотреть вниз или вверх, когда вы невесомы, и жидкость потерпит неудачу, потому что она не знает, где на самом деле находятся эти направления.
Вы ошибаетесь, если вы повернете голову в невесомости, жидкость все равно будет двигаться. Жидкость не подводит. Вращательное ускорение перемещает жидкость во внутреннем ухе в условиях невесомости.
@Uwe Конечно, он движется, вы думали, что он становится твердым и неподвижным? Он движется, когда вы двигаетесь, но он невесом. Когда вы невесомы, попробуйте повернуть голову. Вы испытаете это.
Жидкость во внутреннем ухе не содержит пузырьков газа, это только жидкость. Резервуар для воды, заполненный на 1/2 жидкостью и 1/2 воздухом, в невесомости - это другое дело, в жидкости будут пузырьки газа, а в воздухе - капли воды после встряхивания.
@Uwe Я не утверждал ничего другого в своих комментариях. Под «неудачей» я подразумеваю, что жидкость больше не говорит вам, что вас тянет к чему-то (весу) и в каком направлении. Но мой вопрос в любом случае касается частичной гравитации, а не невесомости. При какой низкой гравитации он в основном будет вести себя так, как описано выше.
Пожалуйста, прочитайте Википедию . Полукружные каналы представляют собой систему для ощущения вращательных движений. Есть еще одна система для ощущения линейных движений — отолитовые_органы .

Ответы (1)

Ваша цитируемая статья не является хорошей моделью для ходьбы в условиях низкой гравитации.

В процитированной вами статье описывается исследование с использованием Центрифуги для человека с коротким рукавом в учебном центре ЕКА в Колонге, Германия. Вот изображение этого объекта с веб-страницы подрядчика, который его установил :

САХК

Красный объект — одна из четырех кушеток для людей. Они откидываются головами вниз и в сторону от центра, а затем вращаются на центрифуге диаметром 6 метров со скоростью 40 оборотов в минуту.

Согласно цитируемой вами статье,

Вращаясь в центрифуге, участники прошли тест на восприятие, в котором им нужно было выбрать, является ли наклоненная буква, на которую они смотрят на круглом экране компьютера, буквой «p» или «d». По словам Харриса, в условиях почти нулевой гравитации, таких как Международная космическая станция, астронавты должны полагаться только на визуальные подсказки, чтобы ориентироваться. Результаты эксперимента показали, что гравитация начинает влиять на ощущение высоты и низа человека только тогда, когда она достигает 0,15 г.

Проблемы, которые у меня есть с этим исследованием:

  • Он измеряет зрительное восприятие. Нет попытки имитировать ходьбу.
  • Он вращается со скоростью 40 об/мин. Это совершенно не похоже на прогулку по Луне или астероиду. Преддверие внутреннего уха может ощущать вращение.
  • Эксперименты ограничены по времени всего несколькими часами. Измерение долгосрочных эффектов невозможно.

Нет хорошего способа научиться ходить при такой силе тяжести.

В этом PDF-файле из семинара НАСА по аналогам частичной гравитации перечислены все известные методы создания менее 1 г. (Здесь нет места для описания каждого из этих методов; прочитайте статью об этом.) У каждого метода есть недостатки для имитации ходьбы в условиях низкой гравитации:

  • Недостаточно места для человека (центрифуги с коротким рукавом на МКС, судно с вращающейся стенкой)
  • Метод не длится достаточно долго (параболический полет, камера свободного падения ветродвигателя)
  • Не удалось создать достаточно низкую гравитацию (центрифуга с коротким плечом на STS-90 была только 0,5 г и 1,0 г)
  • Может создавать только гравитацию более 1 г (вращающиеся комнаты).
  • Метод просто разгружает ноги, но ничего не делает для устранения силы гравитации Земли на отолиты (постельный режим, привязные ремни, подвеска над головой, постепенное погружение в воду, постепенное сухое погружение, утяжеленная одежда для всего тела). погружение в воду, положительное давление в нижней части тела, камера ветряка свободного падения)
  • Наклоняет субъекта так, что гравитация Земли воздействует на отолиты под неестественным углом (вертикальная беговая дорожка, наклон головы вверх, центрифугирование короткого радиуса в положении лежа/головой вниз)
  • Субъект упирается в поверхность, которая мешает попытке ходить (постельный режим, постепенное сухое погружение с вытянутой головой, наклон головы вверх, центрифугирование короткого радиуса в положении лежа/головой вниз)
  • Субъект погружен в воду или другую вязкую среду, которая может мешать ходьбе (постепенное погружение в воду с головой наружу, погружение в воду всего тела с утяжеленной одеждой)
  • Эффект низкой гравитации меняется в зависимости от позы (камера ветряной турбины свободного падения).
  • Включает вращение, которое может ощущаться вестибулярным органом (сосуд с вращающейся стенкой, центрифуги с коротким и длинным плечом, вращающиеся камеры).
  • Отменено, поскольку вибрационные нагрузки превышают пределы ISS (исследование искусственной гравитации с эргометрическими упражнениями)
  • Теоретическая, а не экспериментальная (физическое моделирование, численное моделирование)
  • Только концепция, часто используемая в научной фантастике (центрифуга с длинной рукой в ​​космосе).

Наконец, существует неправильное представление о том, что астронавты Аполлона падали на Луну из-за воздействия гравитации 1/6 на внутреннее ухо. На самом деле астронавты падали из-за того, что скафандры были громоздкими, а лунный грунт иногда был скользким.

Большинство членов экипажа предпочитали скачкообразные движения. Когда использовалось скачкообразное движение, инерция члена экипажа, одетого в устройство для выхода в открытый космос (соответствующее массе земли 360 фунтов), и иногда скользкий эффект лунного реголита требовали от члена экипажа планирования конечного тормозного пути до выбранного точка.

[...] Экипаж Аполлона-11 отметил, что операции по эвакуации вокруг люка, крыльца и лестницы выполнялись легко без потери равновесия тела .

Сводный отчет программы Apollo

Лекарства от укачивания во время пребывания на Луне не принимались.

Действительно, функция внутреннего уха на Луне была достаточно хорошей, чтобы астронавты Аполлона-14 не могли спать, потому что они чувствовали, что их лунный модуль наклоняется на 7 градусов.

Наклон был особенно заметен в периоды сна и затруднял сон, потому что экипаж чувствовал себя неловко в этом неудобном положении.

Отчет о миссии Аполлона-14

Я даже не знал, что на STS-90 есть центрифуга с искусственной гравитацией. Это привело меня к следующему тексту: books.google.at/…
В приведенном выше тексте говорится, что астронавты Аполлона действительно были сбиты с толку тем, что внизу, а что вверху, и что астронавты Аполлона-11 не заметили наклона своего LM на 4,5 градуса. Это также говорит о том, что 0,007 г — это минимальное значение для людей, чтобы правильно испытать линейную гравитацию (примерно гравитация Протея и Нереиды), а 0,22 г — минимальное значение для вращательной гравитации.
Центрифуга STS-90 представляла собой вращающееся кресло. В нем никто не ходил. Здесь есть видео: spaceflight.nasa.gov/gallery/video/shuttle/sts-90/mpg/…
@OrganicMarble В большой центрифуге тоже нельзя ходить. :-)
Насколько низкой должна быть гравитация, чтобы система баланса вышла из строя?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v