Я сделал дизайн для создания искусственной гравитации в мирах с низкой гравитацией для моего мира, он работает?

Если единственной целью является наличие где-то 1G, не меняйте скорость. Сделайте круглый диск около ста ярдов в поперечнике и, может быть, пяти ярдов в высоту; и поверните его горизонтально. Затем у вас есть два вектора для рассмотрения: планетарный вектор 0,3G, указывающий вниз, и вектор центробежной силы, указывающий наружу. Сложением этих двух векторов может быть 1G, указывающий где-то посередине между прямо наружу и прямо вниз. Наклоните пол внутри этого диска так, чтобы он был перпендикулярен этому вектору 1G. Должно быть достаточно места для постельных принадлежностей, приготовления пищи и т. д.

Что касается входа и выхода: оставьте центр верхней части диска открытым; гравитация там будет 0.3G. Постройте структуру сверху, она опускает лифт в это отверстие. У вас есть причудливый гидравлический наклонный пол, который медленно движется, чтобы отслеживать кажущийся вектор силы тяжести, когда он вращается, поэтому люди могут выйти, когда скорость соответствует и дверь выровнена. Это входит в другой традиционный лифт, который приводит их к краю диска. Те же идеи применимы и к выходу из диска.

Я не занимался математикой, но думаю, что это может сработать.

Редактировать: Вот урок физики по добавлению векторов силы. Если я сделал это правильно, то для планеты с гравитацией 0,3G вам потребуется 0,954G центробежной силы, и ваш пол будет установлен под углом 17,5 градусов к стенке диска.

Редактировать: К ОП: Что касается вашего дизайна, это не сработает. Я согласен с Шэдоузи. Чтобы упростить этот ответ, вы рассматриваете только человека, расположенного внизу или вверху вашего цилиндра, на этих полюсах ответ — да, они чувствуют, что один G тянет вниз, и цилиндр должен генерировать 0,7G и 1,3G в этих точках. соответственно.

Но рассмотрим человека, находящегося на полпути между этими точками: скажем, стоящего горизонтально или параллельно поверхности планеты. Если вы плавно ускоряетесь между 0,7G и 1,3G, цилиндр в этот момент будет генерировать 1G.

Но вектор планетарной гравитации по-прежнему будет тянуть вниз с 0,3G.

Таким образом, чистый вектор (см. Ссылку на добавление вектора выше) будет иметь величину$\sqrt{1^2+.3^2}=1.044G$и$\arctan\left(\frac{.3}{1}\right)=-16.7^{\circ}$(градусов) вниз от горизонтали.

То же самое применимо везде, кроме верха и низа, потому что нисходящий вектор 0,3G присутствует всегда. Но ваш замысел может быть признан несостоятельным только в этой точке.$0^{\circ}$, по горизонтали:

В этой конкретной точке горизонтальный вектор от центробежной силы и вертикальный вектор от силы тяжести всегда образуют прямоугольный треугольник. Не существует длины (=величины) горизонтального вектора, противодействующего$-90^{\circ}$вектор планетарной гравитации. Гипотенуза этого прямоугольного треугольника никогда не будет горизонтальной. (Если вы сделаете его 17,2G, он будет в пределах градуса, и никто не заметит 0,3G.)

Но вам нужна величина всего 1G. Чтобы иметь величину 1G, вектор должен быть$\sqrt{x^2 + .3^2}=1 \rightarrow x=0.954$, но тогда угол =$\arctan\left({\frac{0.3}{0.954}}\right)=17.46^{\circ}$.

В вашем дизайне этот угол меняется на протяжении всей поездки снизу вверх и сверху вниз, резко раскачивая пассажиров вперед и назад. Это вызовет у пассажиров головокружение и тошноту.

Так что ответ - нет, ваш дизайн не будет работать. Мой дизайн фактически соответствует тому, что пытался передать Полковник Паник, мы думали об одном и том же; но я сделал короткий цилиндр (диск) и пол не должен быть подвижным или стабилизированным; угол постоянный. Всегда$17.46^{\circ}$для 0,3G, потому что все, что нам нужно учитывать, это тот же горизонтальный вектор, а скорость диска постоянна.

Как указал Шэдоузи, чего (мы думаем, что это ваш) не хватает, так это постоянного вектора собственного гравитационного притяжения Луны. (Хотя , возможно, что-то подобное могло бы помочь хотя бы уменьшить некоторые из эффектов .

Но я верю, что подобный дизайн МОЖЕТ работать для вас. Вместо цилиндра, лежащего на боку, почему бы не поставить его вертикально? Для простоты представьте себе простую центрифугу с подвешенным к ней контейнером. Жилой модуль может иметь пол, который будет «гироскопически» (или, возможно, даже цифровым способом, поскольку мы знаем все необходимые переменные), стабилизированным с учетом постоянной ~0,16 G от самой Луны. Может быть, кто-то еще с калькулятором под рукой может дать примерный угол.

Упрощенно это выглядело бы так: пол капсулы в основном параллелен оси вашего цилиндра, но слегка наклонен вверх и «в сторону» от поверхности Луны, чтобы свести на нет гравитационный вектор Луны.

Ваши передаточные модули будут вести себя аналогично тому, что вы себе представляете, в основном точная копия размещается сверху или снизу, а затем RPM сопоставляется и состыковывается, вероятно, с переходным соединением, которое также может скользить/наклоняться вместе с модулями и их полами. Спускайтесь вниз или вверх по лестнице примерно на 1G, как на Земле.

Чтобы ответить на ваш вопрос о том, можно ли этого добиться с помощью современных технологий, я не понимаю, почему бы и нет. Доставить все это на Луну было бы невероятно дорого, но с инженерной точки зрения я не вижу причин, по которым это нельзя было бы осуществить. Вот аккуратный маленький калькулятор, который может вам помочь. Вам не нужен полный 1G, потому что мы «крадем» часть гравитационного компонента Луны, поэтому с радиусом около 100 м вы смотрите только на пару оборотов в минуту. Сделайте это 30 м и по-прежнему всего ~ 5 об / мин (но, вероятно, немного неудобно для людей в капсуле).

Я не думаю, что это будет работать так, как вы описали. Насколько я понимаю, ваш дизайн не сможет постоянно генерировать 1g только в одном направлении.

Сначала давайте обратимся к главному. Предположим, что сила тяжести на Луне составляет 0,3G. Если я хочу, чтобы 1G всегда была, она должна будет ускоряться вверх на 0,7G внизу и ускоряться на 1,3G вниз вверху. В верхней части цилиндра мое лицо должно быть перевернуто, потому что центробежная сила будет действовать наружу. Проблема в том, что если вы вращаетесь вверх, гравитация Луны всегда будет действовать вниз к центру Луны. Таким образом, при 45 градусах мне нужно ускориться вверх на дополнительные 0,3G, чтобы общая сила была равна 1G (это 45, оба вектора ускорения будут одинаковыми из-за центробежной силы). По сути, я буду чувствовать что-то другое, чем 1G, который вы хотите, чтобы я чувствовал.

Создание гравитации только в одном направлении на земле будет в принципе невозможно, потому что у вас есть постоянное ускорение, которое вам нужно применить в одном направлении, чтобы компенсировать гравитацию. Вы можете попробовать все трюки с вращением, которые вы хотите, но они будут иметь форму синусоидальной волны, которую вы почувствуете. Единственное место, где это работает, это если бы вы были в свободном падении, тогда я мог бы повернуть вас в сторону, чтобы создать искусственную гравитацию, потому что вы не можете почувствовать гравитацию от падения, потому что все падает вместе с вами, и наше тело измеряет силы силами, действующими на нас. Так что в основном, если вы хотите 1G, он должен быть вне земли.

Если вы хотите усилить существующую гравитацию с помощью центрифуги, лучше всего разместить центрифугу так, чтобы она вращалась ортогонально существующей лунной/планетарной гравитации. Комбинированное направление чистой силы внутри центрифуги затем определяет стабильный «уровень воды», который всегда является параболоидом. (Эта форма также может быть показана экспериментально, как показано на странице википедии для абсолютного вращения )

Наклон параболы и перпендикулярной кривой зависит от радиуса центрифуги и соотношения величин центробежной и гравитационной сил. Для центрифуги радиусом 10 м, вращающейся для добавления до 1 g центробежного ускорения к 1/6 g лунной гравитации, кривая «уровня воды» выглядит следующим образом:

Направление вектора чистой силы также определяет другую кривую, которую я называю «отвесной линией», которая всегда перпендикулярна параболоиду «уровня воды»:

Как неопределенные интегралы, эти кривые могут быть смещены по вертикали на любую величину, и они всегда пересекаются под прямым углом:

Эти кривые названы так потому, что они следуют направлению вектора локальной результирующей силы. Реальные маятники указывали бы по отвесу, а поверхность воды в сосуде — по параболоиду:

Части этих кривых можно выбрать в качестве образующих поверхностей вращения, чтобы создать внутреннюю часть тороида, где полы и другие «горизонтальные» поверхности всегда перпендикулярны направлению результирующей силы:

Примерный радиус 10 м, соответствующий постоянному вращению со скоростью 9,5 об/мин, находится на нижнем конце или немного ниже обычно заявленных зон комфорта для искусственной гравитации, но, как ни странно, к нему можно адаптироваться с некоторой тренировкой («комнаты с медленным вращением», используемые Американских и советских ученых в прошлом веке было меньше, а наклонный пол в "Юпитере-2", похоже, помог в адаптации). В дополнение к кривизне полов и стен будут весьма заметны эффекты Кориолиса для брошенных или брошенных предметов, на которые, конечно, также будет влиять лунная гравитация, чтобы сделать баллистические траектории более интересными.

Входы и выходы в постоянно вращающиеся помещения должны находиться вблизи центральной оси, где тангенциальная разница скоростей между вращающимися и неподвижными частями сравнима с подъемом на движущийся эскалатор. Какая-то система безопасности, вероятно, все же нужна для перехода, поскольку, в отличие от эскалатора, вращение не может быть остановлено аварийной кнопкой. (В вращении слишком много энергии маховика, чтобы остановить его быстро, и попытка сделать это навредит людям, живущим внутри тороидов, поскольку они будут отброшены в сторону в своей системе отсчета.)

Конечно, в конструкции есть серьезные инженерные проблемы, такие как предотвращение смещения центра масс, когда люди ходят внутри. Дополнительную информацию можно найти в моем недавнем сообщении в блоге .