Как рассчитать поверхностную гравитацию

Поверхностная гравитация ($\hat{g}$) является функцией массы ($M$) и радиус ($r$) планеты:

$$\hat{g} = \frac{G\cdot M}{r^2},$$

куда$G$постоянная всемирного тяготения$6.67\times10^{-11}\,\frac{\text{N}\cdot\text{m}^2}{\text{kg}^2}$. Если вы предполагаете, что ваша планета находится в гидростатическом равновесии (хорошее предположение для любой планеты с заметной поверхностной гравитацией), то масса, в свою очередь, является функцией радиуса и плотности ($\rho$):

$$M = \rho\frac{4}{3}\pi r^3.$$

Сложите их вместе, и вы получите:

$$\hat{g} = \frac{4}{3}\pi G\rho r.$$

Доказательство. Радиус земли 6371 км; плотность 5515 кг/м$^3$.

$$\hat{g}_{earth} = \frac{4}{3}\pi \left(6.67\times10^{-11}\,\frac{\text{N}\cdot\text{m}^2}{\text{kg}^2}\right) \left(5515 \frac{\text{kg}}{\text{m}^3}\right) \left(6371000 \text{m}\right) = 9.81 \frac{\text{m}}{\text{s}^2}.$$

Поверхностная гравитация Фобоса и Деймоса

Чтобы рассчитать поверхностную гравитацию Фобоса и Деймоса, нам нужны плотность и радиус. Фобос имеет средний радиус 11,3 км и плотность 1876 кг/м.$^3$; Деймос 6,2 км и 1471 кг/м$^3$. Поскольку оба объекта имеют неправильную форму (не идеальные сферы), гравитация в разных точках их поверхности переменная, но поверхностная гравитация на среднем радиусе для Фобоса составляет 0,0003 г, а для Деймоса — 0,0002 г.

Как оставаться на поверхности

Скорости убегания Фобоса и Деймоса составляют 8 м/с и 5 м/с соответственно. Это явно очень мало. Если вы можете прыгнуть на полметра (как в прыжке с ящика), ваша начальная скорость составляет около 3 м/с. Так что Майкл Джордан определенно мог бы спрыгнуть с этих лун, и я, вероятно, тоже мог бы, еще в старшей школе. Чтобы удержаться на чем-то, на чем вы не должны оставаться, мы должны использовать то же, что люди используют на Земле: веревки. Было бы нелегко просто ходить, но если у вас есть работа на поверхности, доберитесь туда в скафандре с микродвигателями, чтобы вас не унесло случайно, а затем прикрепите свою привязь к надежной точке на поверхности. поверхности Луны и приступайте к работе.

Астронавты используют банджи-шнуры на беговых дорожках, чтобы создать более земное ощущение того, что их тянет вниз. Что-то подобное можно было бы использовать в дополнение к ремням безопасности, чтобы дать вам больше сцепления с землей в непосредственной рабочей зоне.

Колонизация любой из лун Марса ничем не отличается от колонизации большого астероида. По сути, это они и есть. Существует множество концепций колонизации астероидов, в том числе заключение всего этого в гигантский купол, который позволит вам создать давление на окружающую среду и будет содержать объекты и людей, которые в противном случае улетели бы в космос.

Не вдаваясь в огромные затраты и размеры, необходимые для полного закрытия поверхности одной из этих лун куполом, у нас все же мог бы быть очень большой купол, покрывающий значительную часть Луны, что позволило бы нам использовать Луну в основном в качестве действительно крупная космическая станция с достаточно дешевой (по стоимости топлива) стыковкой/запуском кораблей. Это могло бы стать хорошей ремонтной базой для судов разных типов, с изготовленными на заказ корабельными люльками и красивым городком под куполом с множеством липочек и поверхностей, похожих на «нерфы», которые не дают людям получить сотрясение мозга на вершине купола, когда они прыгать слишком высоко.

В отличие от ремонтных доков для корабля на высокой орбите, инструменты не просто уплывают навсегда, если их уронить, а собираются на полу «ангара». В конце дня было бы легче собрать разрозненные куски и детали.

Я не знаю, на что будет похожа прогулка в условиях микрогравитации. Но на втором изображении кажется, что рабочий стоит на металлической платформе; магнитные сапоги прикрепят ее к платформе. На третьем изображении пол фермы также может быть сделан из металла.

Единственный другой способ получить гравитацию на этих лунах — выдолбить несколько туннелей и довольно быстро вращать луны. Затем вы можете ходить по сторонам туннелей, ближайших к поверхности (почти как обратная гравитация).