Het is moeilijk met zwaartekracht, maar nog erger zonder

Het ‘inschakelen’ van de zwaartekracht aan boord van een ruimteschip dat door de ruimte reist, is meer dan eens in films gezien en ziet er erg cool uit. Behalve dat hun makers bijna nooit uitleggen hoe het moet. Soms, zoals in 2001: A Space Odyssey (1) of het nieuwere Passengers, wordt aangetoond dat het schip moet worden gedraaid om de zwaartekracht te simuleren.

Je zou je, enigszins provocerend, kunnen afvragen waarom zwaartekracht überhaupt nodig is aan boord van een ruimtevaartuig? Zonder algemene zwaartekracht is het immers gemakkelijker: mensen worden minder moe, de dingen die ze dragen wegen niets, en het uitvoeren van veel taken vergt veel minder fysieke inspanning.

Het blijkt echter dat deze inspanning die gepaard gaat met het voortdurend overwinnen van de zwaartekracht uiterst noodzakelijk is voor ons en ons lichaam. Geen zwaartekrachtHet is al lang bewezen dat astronauten verlies van bot- en spierweefsel ervaren. Astronauten in het ISS oefenen en bestrijden spierzwakte en botverlies, maar verliezen nog steeds botmassa in de ruimte. Ze hebben twee tot drie uur lichaamsbeweging per dag nodig om de spiermassa en de cardiovasculaire gezondheid te behouden. Bovendien worden niet alleen deze elementen die rechtstreeks verband houden met de belasting van het lichaam beïnvloed door het gebrek aan zwaartekracht. Er ontstaan ​​problemen met het bewaren van het evenwicht, het lichaam raakt uitgedroogd. En dit is nog maar het begin van de problemen.

Het blijkt dat hij ook zwakker wordt. Sommige immuuncellen kunnen hun werk niet doen en de rode bloedcellen sterven af. Het veroorzaakt nierstenen en verzwakt het hart. Een groep wetenschappers uit Rusland en Canada analyseerde de gevolgen van de afgelopen jaren microzwaartekracht over de samenstelling van eiwitten in bloedmonsters van achttien Russische kosmonauten die zes maanden in het Internationale Ruimtestation verbleven. De resultaten toonden aan dat het immuunsysteem zich bij gewichtsloosheid op dezelfde manier gedraagt ​​als wanneer het lichaam geïnfecteerd is, omdat het menselijk lichaam niet weet wat het moet doen en alle mogelijke verdedigingssystemen probeert te activeren.

Kans op middelpuntvliedende kracht

Dat weten we dus al heel goed geen zwaartekracht Dit is niet goed, zelfs gevaarlijk voor de gezondheid. Dus wat nu? Niet alleen filmmakers, maar ook onderzoekers zien er kansen in centrifugale kracht. Aardig zijn traagheidskrachtensimuleert het het effect van de zwaartekracht en werkt effectief in de richting tegengesteld aan het midden van het traagheidsframe.

Er wordt al jaren onderzoek gedaan naar de toepasbaarheid. Op MIT maakte voormalig astronaut Lawrence Young bijvoorbeeld een centrifuge mee die enigszins deed denken aan een visioen uit de film 2001: A Space Odyssey. Mensen liggen op hun zij op een platform en duwen tegen een traagheidsstructuur die roteert.

Omdat we weten dat de middelpuntvliedende kracht de zwaartekracht op zijn minst gedeeltelijk kan vervangen, waarom bouwen we deze beurt dan geen schepen? Nou, het blijkt dat het niet zo eenvoudig is, omdat dergelijke schepen in de eerste plaats veel groter zouden moeten zijn dan de schepen die we bouwen, en elke extra kilogram massa die de ruimte in wordt gebracht, kost veel geld.

Denk bijvoorbeeld aan het Internationale Ruimtestation als maatstaf voor vergelijkingen en evaluaties. Het is zo groot als een voetbalveld, maar de woonruimtes zijn slechts een fractie van de omvang ervan.

Simuleer de zwaartekracht In dit geval kan de middelpuntvliedende kracht op twee manieren worden benaderd. Of elk element zou afzonderlijk roteren, waardoor kleine systemen zouden ontstaan, maar zoals deskundigen opmerken, zou dit gepaard kunnen gaan met een niet altijd prettige ervaring voor de astronauten, die bijvoorbeeld voel een andere zwaartekracht in je benen dan in je bovenlichaam. In een versie op grotere schaal zou het hele ISS roteren, wat uiteraard anders geconfigureerd zou moeten worden, meer als een ring (2). Op dit moment zou het bouwen van een dergelijke structuur enorme kosten met zich meebrengen en lijkt het onrealistisch.

2. Visie van een orbitale ring die voor kunstmatige zwaartekracht zorgt

Er zijn echter andere ideeën. Zo werkt een groep wetenschappers van de University of Colorado Boulder met iets minder ambitie aan een oplossing. In plaats van het ‘recreëren van de zwaartekracht’ te meten, concentreren wetenschappers zich op het oplossen van de gezondheidsproblemen die verband houden met het gebrek aan zwaartekracht in de ruimte.

Volgens de Boulder-onderzoekers zouden astronauten meerdere uren per dag in speciale kamers kunnen kruipen om een ​​dagelijkse dosis zwaartekracht op te doen, wat gezondheidsproblemen zou moeten oplossen. De proefpersonen worden op een metalen platform geplaatst, vergelijkbaar met een ziekenhuiskar (3). Dit wordt een centrifuge genoemd, die met een ongelijkmatige snelheid draait. De door de centrifuge gecreëerde hoeksnelheid duwt de benen van de persoon naar de onderkant van het platform, alsof hij onder zijn eigen gewicht staat.

3. Apparaat getest aan de Universiteit van Boulder.

Helaas gaat dit soort oefeningen onvermijdelijk gepaard met misselijkheid. De onderzoekers wilden erachter komen of aan misselijkheid daadwerkelijk een prijskaartje verbonden was. kunstmatige zwaartekracht. Kunnen astronauten hun lichaam trainen zodat het klaar is voor extra overbelasting? Aan het einde van de tiende vrijwilligerssessie draaiden alle proefpersonen met een gemiddelde snelheid van ongeveer zeventien omwentelingen per minuut, zonder enige onaangename effecten, misselijkheid, enz. Dit is een belangrijke prestatie.

Er zijn alternatieve ideeën voor de zwaartekracht op een schip. Deze omvatten bijvoorbeeld het Canadian Type System Design (LBNP), dat zelf ballast rond de taille van een persoon creëert, waardoor een gevoel van zwaarte in het onderlichaam ontstaat. Maar is het voldoende als een mens de onaangename gevolgen voor de gezondheid van een ruimtevlucht vermijdt? Helaas is dit niet zeker.