Gravitatie artificialaV-aţi întrebat vreodată de ce oamenii din filme sci-fi precum Star Trek sau Star Wars merg în loc să plutească în navele lor spaţiale? Răspunsul este simplu - gravitaţia artificială. Aceasta este prezentă în orice film sci-fi. Dar oare noi o putem crea?

 

 

 

În spaţiu este foarte greu să se filmeze. De exemplu, după ce noi am aranja cu pricepere mâncare pe o masă a navei spaţiale, aceasta ar începe să plutească prin navă. În acest mod nu s-ar putea produce niciun film. Scenele din filme al căror scenariu are loc în spaţiu au fost aproape întotdeauna filmate pe Pământ. Acesta a fost un lucru bun, pentru că a împiedicat atrofierea muşchilor actorilor, modificarea presiunii sanguine, menţinerea fluidelor corporale acolo unde acestea ar trebui să fie şi a împiedicat oasele să devină fragile şi casante.

Lipsa gravitaţiei ne dă peste cap întregul corp, iar dacă am plănui o călătorie îndelungată în spaţiu, ar trebui să găsim o cale să simulăm gravitaţia pe care o avem pe Pământ. Dar cum am putea face asta? Mulţi oameni s-au gândit la această problemă şi mai jos puteţi citi câteva idei în acest sens.


Rotirea navei

Câteodată, cele mai bune soluţii sunt cele simple. Aşa cum unii oameni au observat, urcarea liftului îi face să simtă, pentru un moment, o presiune exercitată asupra picioarelor. Pe altă parte, în timp ce acelaşi lift coboară, ei simt, pentru un moment, senzaţia de imponderabilitate. Explicaţia acestui fenomen este simplă - acceleraţia constantă are acelaşi efect ca şi gravitaţia într-un mediu închis.

Dar mişcarea liniară este greu de obţinut - ar trebui să îţi planifici călătoriile astfel încât să accelerezi pe jumătate de distanţă şi apoi să întorci nava şi să decelerezi pe cealaltă jumătate de  distanţă. Astfel, în loc de mişcare liniară, o navă spaţială poate folosi mişcarea circulară. Învârte în cerc, în jurul tău,  o găleată plină cu apă, iar apa va sta în cerc ca şi cum ar fi ţinută acolo de gravitaţie. Direcţia de mişcare a găleţii nu are prea mare importanţă atât timp cât aceasta se mişcă în cerc suficient de rapid. Apa este întotdeauna trasă spre înăuntru, către centrul cercului şi astfel ea întotdeauna stă aplatizată, ca şi cum ar fi trasă spre exterior.

 

Nava spatiala. Gravitatie artificiala


Construieşte o navă spaţială de forma unui inel uriaş şi programează nava să se mişte într-un cerc constant, la o viteză constantă. Oamenii vor fi 'aplatizaţi' faţă de capătul exterior al inelului. Ei se vor simţi ca şi cum ar fi împinşi spre acel capăt de o forţă constantă. Atât timp cât inelul se roteşte, acesta va aproxima gravitaţia. Aceasta pare a fi cea mai bună explicaţie pentru prezenţa farfuriilor zburătoare în desene şi legende. Cea mai bună cale prin care extratereştrii ar putea genera gravitaţie similară cu cea de pe planeta lor de origine ar fi rotirea inelului la o anumită viteză pentru ca forţa gravitaţională - sau lipsa acesteia -  să fie compensată.

Această aproximaţie are totuşi, nişte probleme. Inelul care se roteşte ar trebui să fie foarte mare iar lucrurile nu ar cădea la fel cum o fac pe Pământ. Obiectele ar cădea puţin într-o parte faţă de locul din care au fost aruncate. Dar această problemă ar putea fi remediată prin adaptarea vitezei navei în funcţie de nevoile pasagerilor.


O gaură neagră portabilă

Găurile negre sunt spaţii în care materia a devenit atât de densă încât ea a colapsat într-un singur punct. Acel punct prezintă o densitate enormă a materiei şi exercită o forţă gravitaţională asupra regiunilor din jurul său. Găurile negre nu sunt ucigaşii universului, aşa cum sunt adesea văzute. Galaxia noastră, la fel ca majoritatea galaxiilor, se roteşte în jurul unei găuri negre supermasive care nu face niciun rău nimănui. Ea menţine Calea Lactee într-o continuă rotaţie în jurul ei şi o împinge spre ea. O gaură neagră similară ar putea face acest lucru şi unei nave spaţiale.

Bineînţeles, aceasta nu ar trebui să fie la fel de masivă ca cea din centrul Căii Lactee. De fapt, ar trebui să fie doar suficient de masivă încât să exercite o forţă gravitaţională egală cu cea caracteristică Terrei, lăsând deoparte în acest scenariu masa Pământului. Ce mai rămâne de făcut: să construieşti o navă sferică în jurul găurii negre - nu va tebui să şii cont de reguliel aerodinamicii, fiind în spaţiu - şi te vei simţi "bine ancorat" în mijlocul vehiculului spaţial.

 

Gaura neagra


Nimeni nu ar trebui să se îngrijoreze de pericolul de colaps al navei. Atât timp cât gaura neagră stabilită exercită doar  o gravitaţie egală cu cea a Pământului la distanţa la care este faţă de navă, construcţiile din jurul ei ar trebui proiectate la gravitaţia normală a Pământului - la fel cum este construită orice clădire pe Pământ. În plus, noi ar trebui să găsim o cale prin care să ţinem gaura neagră unde vrem şi să o putem muta dacă dorim acest lucru.

Gaura neagră reuşeşte să rezolve  problema spaţiului, dar întâmpină altă problemă - cea a masei. Deşi o gaură neagră centrală ar fi ideală pentru staţii spaţiale, ea nu ar fi potrivită pentru navele spaţiale. O navă spaţială care ar călători în apropierea găurii negre ar trebui să tragă după ea masa găurii negre. În acest mod nu se poate explora spaţiul.


Materia neagră

Se spune că materia neagră, materie cu care nu am putut interacţiona pe nicio cale directă, există. Noi ştim că ea este acolo undeva pentru că îi putem observa efectele gravitaţionale. Dar dacă această substanţă misterioasă străbate universul, fără a avea un efect asupra nimănui cu excepţia forţei gravitaţionale pe care o exercită, aceasta ar fi modalitatea ideală de a avea o navă spaţială prevăzută cu gravitaţie.

Care ar putea fi problema? Să facem o simulare.

"Căpitane, plutim! Unitatea de gravitaţie artificială cedează! Este o problemă cu materia neagră!"
"Poţi să repari problema?"
"Nu, noi putem detecta materia neagră doar prin observarea efectelor ei  gravitaţionale, deci atunci când gravitaţia cedează, întreaga unitate de gravitaţie artificială dispare."
"Atunci o să plutim până când o să murim."

Un sistem care poate fi reparat doar atunci când deja funcţionează la parametri optimi trebuie să fie destul de enervant.


Jucându-ne cu relativitatea

În condiţiile relativităţii generale, pentru cineva aflat într-o zonă cu gravitaţie mare timpul va trece mai încet decât pentru cineva aflat într-o zonă cu gravitaţie mică. Această teorie a fost testată folosind sateliţii din atmosferă. Prin ceasurile amplasate pe aceşti sateliţi, timpul s-a scurs puţin mai rapid faţă de cele ale oamenilor de pe planetă. (Deşi, tehnic vorbind, nu la fel de rapid cât ar fi putut să se scurgă pentru că sateliţii călătoresc mai rapid decât oamenii de pe planetă, şi, în acest mod, timpul încetineşte puţin pentru ei). Presupunem că acest lucru se datorează faptului că prezenţa maselor enorme curbează spaţiu-timpul. Dar cum ar fi dacă acest efect s-ar datora gravitaţiei?

 

Albert Einstein


Să ne imaginăm că am avea o navă spaţială care ar controla timpul, astfel încât acesta să treacă cu viteza dorită de noi. În timp ce nava parcurge spaţiul, timpul ar încetini pentru pasageri. Totuşi, ar încetini numai la o valoare (a vitezei de trecere a timpului) corespunzătoare vitezei navei spaţiale. Să presupunem că am "frâna" suplimentar trecerea timpului. Dacă am putea controla viteza navei spaţiale, viteza de trecere a timpului, cât şi dimensiunile navei spaţiale însăşi, atunci ultimul lucru rămas în joc ar fi gravitaţia. Am putea simţi pe neaşteptate câmpul gravitaţional corespunzător oricărei extra-încetiniri a timpului pe care am induce-o.

Aceasta pare a fi calea teoretică perfectă de a induce un câmp gravitaţional acolo unde nu există vreunul. Singura problemă ar fi că atunci, desigur, am fi stăpânii timpului şi spaţiului. De ce ne-ar mai interesa oare gravitaţia artificială?! Ei bine, probabil că va exista întotdeauna un motiv să avem grijă de densitatea oaselor noastre!



 

Textul de mai sus reprezintă traducerea şi adaptarea articolului How could you create artificial gravity?, publicat de io9.com.
Traducător: Andreea Dogaru