Letakkan seseorang di ruang angkasa, jauh dari ikatan graviti permukaan bumi, dan dia akan merasa tanpa berat. Walaupun semua massa Alam Semesta masih akan bertindak secara graviti kepadanya, mereka juga akan menarik kapal angkasa di mana orang itu berada, jadi dia akan terapung. Namun, di TV, kami ditunjukkan bahawa kru kapal angkasa tertentu berjaya berjalan di lantai dengan kaki mereka dalam keadaan apa pun. Untuk melakukan ini, graviti buatan digunakan, dibuat oleh pemasangan di kapal yang hebat. Sejauh mana ini dekat dengan sains sebenar?
Kapten Gabriel Lorca di jambatan Discovery semasa pertempuran simulasi dengan Klingons. Seluruh kru tertarik dengan graviti buatan, dan ini seperti kanon
Mengenai graviti, penemuan besar Einstein adalah prinsip kesetaraan: dengan pecutan seragam, kerangka acuan tidak dapat dibezakan dari bidang gravitasi. Sekiranya anda berada di roket dan tidak dapat melihat alam semesta melalui tingkap, anda tidak akan tahu apa yang berlaku: adakah anda ditarik oleh kekuatan graviti, atau apakah pecutan roket ke arah tertentu? Idea inilah yang menyebabkan kerelatifan umum. 100 tahun kemudian, ini adalah keterangan graviti dan pecutan yang paling tepat yang kita tahu.
Tingkah laku bola yang serupa memukul lantai di roket ketika terbang (kiri) dan di Bumi (kanan) menunjukkan prinsip kesetaraan Einstein
Ada satu muslihat lain, kata Ethan Siegel, yang boleh kita gunakan jika kita mahu: kita boleh membuat kapal angkasa berputar. Daripada pecutan linier (seperti tujahan roket), pecutan sentripetal dapat berfungsi agar orang yang berada di atas kapal dapat merasakan lambung luar kapal angkasa mendorongnya ke arah tengah. Ini adalah muslihat yang digunakan pada tahun 2001 A Space Odyssey, dan jika kapal angkasa anda cukup besar, graviti buatan tidak dapat dibezakan dari graviti sebenar.
Hanya satu tetapi. Ketiga jenis pecutan ini - graviti, linear dan putaran - adalah satu-satunya yang boleh kita gunakan untuk mensimulasikan kesan graviti. Dan ini adalah masalah besar bagi kapal angkasa.
Konsep stesen 1969, yang akan dipasang di orbit dari fasa menghabiskan program Apollo. Stesen tersebut terpaksa berputar pada paksi pusatnya untuk menghasilkan graviti buatan
Kenapa? Kerana jika anda ingin melakukan perjalanan ke sistem bintang yang lain, anda perlu mempercepat kapal anda untuk sampai ke sana, dan kemudian memperlahankannya semasa ketibaan. Sekiranya anda tidak dapat melindungi diri anda dari pecutan ini, bencana menanti anda. Sebagai contoh, untuk mempercepat ke dorongan penuh dalam Star Trek, hingga beberapa persen kecepatan cahaya, seseorang harus mengalami pecutan 4000 g. Ini adalah 100 kali pecutan yang mula menghalang aliran darah di dalam badan.
Video promosi:
Pelancaran Space Shuttle Columbia pada tahun 1992 menunjukkan percepatan dalam jangka masa yang panjang. Pecutan kapal angkasa akan berkali-kali lebih tinggi, dan tubuh manusia tidak akan dapat mengatasinya.
Sekiranya anda tidak mahu tanpa berat badan dalam perjalanan yang panjang - agar tidak mendedahkan diri anda pada haus dan haus biologi yang mengerikan, seperti kehilangan jisim otot dan tulang - tubuh mesti sentiasa mengalami tekanan. Untuk kekuatan lain, ini cukup mudah dilakukan. Sebagai contoh, dalam elektromagnetisme, seseorang boleh menempatkan kru di kokpit konduktif dan banyak medan elektrik luaran akan hilang. Adalah mungkin untuk mengatur dua plat selari di dalam dan mendapatkan medan elektrik yang tetap, mendorong cas ke arah tertentu.
Sekiranya graviti berfungsi dengan cara yang sama.
Konsep seperti itu sebagai pengalir graviti tidak ada, begitu juga kemampuan untuk melindungi diri dari daya tarikan graviti. Tidak mungkin membuat medan graviti yang seragam di kawasan ruang, misalnya, di antara dua plat. Kenapa? Kerana tidak seperti daya elektrik yang dihasilkan oleh cas positif dan negatif, hanya ada satu jenis cas graviti, dan itu adalah tenaga massa. Kekuatan graviti selalu menarik, dan tidak ada tempat untuk bersembunyi darinya. Anda hanya boleh menggunakan tiga jenis pecutan - graviti, linear dan putaran.
Sebilangan besar quark dan lepton di Alam Semesta terdiri daripada jirim, tetapi masing-masing juga mempunyai antipartikel dari antimateri, yang massa gravitasi tidak ditentukan
Satu-satunya cara anda dapat membuat graviti buatan yang akan melindungi anda dari kesan pecutan kapal anda dan memberi anda daya tarikan berterusan tanpa percepatan adalah jika anda menemui zarah-zarah jisim graviti negatif. Semua zarah dan antipartikel yang telah kita temui setakat ini mempunyai jisim positif, tetapi jisim ini bersifat inersia, iaitu, ia hanya dapat dinilai ketika zarah dibuat atau dipercepat. Jisim inersia dan jisim graviti adalah sama untuk semua zarah yang kita ketahui, tetapi kita tidak pernah menguji idea kita pada antimateri atau antipartikel.
Eksperimen sedang dijalankan pada bahagian ini. Percubaan ALPHA di CERN telah mencipta antihidrogen: bentuk antimateri neutral yang stabil, dan berusaha mengasingkannya dari semua zarah lain. Sekiranya eksperimen cukup sensitif, kita dapat mengukur bagaimana antipartikel mencecah medan graviti. Sekiranya jatuh, seperti jirim biasa, maka ia mempunyai jisim graviti positif dan boleh digunakan untuk membina konduktor graviti. Sekiranya jatuh di medan graviti, ia akan mengubah segalanya. Satu hasilnya, dan graviti buatan tiba-tiba menjadi mungkin.
Kemungkinan memperoleh graviti buatan sangat mengagumkan kita, tetapi ia berdasarkan keberadaan massa graviti negatif. Antimateri mungkin sangat besar, tetapi kami belum membuktikannya
Sekiranya antimateri mempunyai jisim gravitasi negatif, maka dengan membuat medan benda biasa dan siling antimateri, kita dapat membuat medan graviti buatan yang selalu menarik Anda ke bawah. Dengan membuat cangkang konduktif gravitasi dalam bentuk lambung kapal angkasa kita, kita akan melindungi kru dari daya pecutan ultra-cepat yang sebaliknya akan mematikan. Dan yang paling penting, manusia di angkasa tidak akan lagi mengalami kesan fisiologi negatif yang menimpa angkasawan hari ini. Tetapi sehingga kita menemui zarah dengan jisim graviti negatif, graviti buatan hanya akan diperoleh melalui pecutan.
Ilya Khel
