إنه صعب مع الجاذبية ، لكنه أسوأ بدونه

لقد شوهد أكثر من مرة في الأفلام، حيث يبدو "تشغيل" الجاذبية على متن مركبة فضائية تسافر في الفضاء الخارجي أمرًا رائعًا للغاية. باستثناء أن منشئيها لم يشرحوا أبدًا كيف يتم ذلك. في بعض الأحيان، كما في 2001: رحلة فضائية (1) أو الركاب الأحدث، يظهر أنه يجب تدوير السفينة لمحاكاة الجاذبية.

يمكن للمرء أن يسأل بشكل استفزازي إلى حد ما: لماذا هناك حاجة إلى الجاذبية على متن المركبة الفضائية على الإطلاق؟ بعد كل شيء، يكون الأمر أسهل بدون الجاذبية العامة، ويشعر الناس بالتعب بشكل أقل، والأشياء المحمولة لا تزن شيئًا، وتتطلب العديد من المهام مجهودًا بدنيًا أقل بكثير.

ومع ذلك، فقد اتضح أن هذا الجهد، المرتبط بالتغلب المستمر على الجاذبية، ضروري للغاية بالنسبة لنا ولجسمنا. لا جاذبيةلقد ثبت منذ فترة طويلة أن رواد الفضاء يعانون من فقدان العظام والعضلات. يعاني رواد الفضاء في تمرين محطة الفضاء الدولية من ضعف العضلات وفقدان العظام، لكنهم ما زالوا يفقدون كتلة العظام في الفضاء. يحتاجون إلى ممارسة التمارين الرياضية لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات يوميًا للحفاظ على كتلة العضلات وصحة القلب والأوعية الدموية. علاوة على ذلك، ليس فقط هذه العناصر المرتبطة مباشرة بالحمل على الجسم هي التي تتأثر بغياب الجاذبية. هناك مشاكل في الحفاظ على التوازن، والجسم يعاني من الجفاف. وهذه مجرد بداية المشاكل.

اتضح أنه أيضًا أصبح أضعف. بعض الخلايا المناعية لا تستطيع القيام بعملها وتموت خلايا الدم الحمراء. يسبب حصوات الكلى ويضعف القلب. قامت مجموعة من العلماء من روسيا وكندا بتحليل عواقب السنوات الأخيرة الجاذبية الصغرى على تكوين البروتينات في عينات الدم لثمانية عشر رائد فضاء روسيًا عاشوا في محطة الفضاء الدولية لمدة نصف عام. وأظهرت النتائج أنه في حالة انعدام الوزن يتصرف الجهاز المناعي بنفس الطريقة التي يتصرف بها عندما يصاب الجسم بالعدوى، لأن جسم الإنسان لا يعرف ما يجب فعله ويحاول تنشيط جميع أنظمة الدفاع الممكنة.

فرصة في قوة الطرد المركزي

لذلك نحن نعرف ذلك جيدًا بالفعل لا جاذبية فهي ليست جيدة، بل إنها تشكل خطراً على الصحة. وماذا الان؟ لا يرى صانعو الأفلام فحسب، بل الباحثون أيضًا فرصة في ذلك قوة الطرد المركزي. لتكون لطيف قوى القصور الذاتي، فهو يحاكي عمل الجاذبية، ويعمل بشكل فعال في الاتجاه المعاكس لمركز الإطار المرجعي بالقصور الذاتي.

وقد تم بحث قابلية التطبيق لسنوات عديدة. ففي معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، على سبيل المثال، اختبر رائد الفضاء السابق لورانس يونج جهاز طرد مركزي، وهو ما يذكرنا إلى حد ما برؤية من فيلم 2001: رحلة فضائية. يستلقي الناس على جانبهم على المنصة، ويدفعون الهيكل بالقصور الذاتي الذي يدور.

وبما أننا نعلم أن قوة الطرد المركزي يمكن أن تحل محل الجاذبية جزئيًا على الأقل، فلماذا لا نبني السفن في هذا المنعطف؟ حسنًا، اتضح أن كل شيء ليس بهذه البساطة، لأنه أولاً، يجب أن تكون هذه السفن أكبر بكثير من تلك التي نبنيها، وكل كيلوغرام إضافي من الكتلة يتم نقله إلى الفضاء يكلف الكثير.

لننظر، على سبيل المثال، إلى محطة الفضاء الدولية كمعيار للمقارنات والتقييمات. إنه بحجم ملعب كرة قدم تقريبًا، لكن أماكن المعيشة لا تمثل سوى جزء صغير من حجمه.

محاكاة الجاذبية في هذه الحالة، يمكن التعامل مع قوة الطرد المركزي بطريقتين. أو قد يدور كل عنصر بشكل منفصل، مما قد يؤدي إلى إنشاء أنظمة صغيرة، ولكن بعد ذلك، كما لاحظ الخبراء، قد يكون هذا بسبب الانطباعات غير السارة دائمًا لرواد الفضاء، الذين يمكنهم، على سبيل المثال، تشعر بجاذبية مختلفة في ساقيك عنها في الجزء العلوي من الجسم. في نسخة أكبر، ستدور محطة الفضاء الدولية بأكملها، والتي، بالطبع، يجب تكوينها بشكل مختلف، مثل الحلقة (2). في الوقت الحالي، فإن بناء مثل هذا الهيكل يعني تكاليف باهظة ويبدو غير واقعي.

2. رؤية حلقة مدارية توفر الجاذبية الاصطناعية

ومع ذلك، هناك أفكار أخرى أيضا. على سبيل المثال، تعمل مجموعة من العلماء في جامعة كولورادو في بولدر على حل أقل طموحًا إلى حد ما. وبدلا من قياس "إعادة خلق الجاذبية"، يركز العلماء على معالجة المشاكل الصحية المرتبطة بانعدام الجاذبية في الفضاء.

وكما تصور الباحثون في بولدر، يمكن لرواد الفضاء الزحف إلى غرف خاصة لعدة ساعات يوميا للحصول على جرعة يومية من الجاذبية، وهو ما من شأنه أن يحل المشاكل الصحية. يتم وضع الأشخاص على منصة معدنية مشابهة لعربة المستشفى (3). وهذا ما يسمى جهاز الطرد المركزي الذي يدور بسرعة غير متساوية. تدفع السرعة الزاوية التي يولدها جهاز الطرد المركزي ساقي الشخص نحو قاعدة المنصة، كما لو كانا يقفان تحت ثقلهما.

3. تم اختبار الجهاز في جامعة بولدر.

لسوء الحظ، يرتبط هذا النوع من التمارين حتمًا بالغثيان. لقد شرع الباحثون في معرفة ما إذا كان الغثيان هو بالفعل ثمن متأصل مرتبط به. الجاذبية الاصطناعية. هل يستطيع رواد الفضاء تدريب أجسامهم لتكون جاهزة لقوى الجاذبية الإضافية؟ وفي نهاية الجلسة العاشرة للمتطوعين، كان جميع المشاركين يدورون بمتوسط ​​سرعة حوالي سبعة عشر دورة في الدقيقة دون أي عواقب غير سارة أو غثيان أو ما إلى ذلك، وهذا إنجاز كبير.

هناك أفكار بديلة للجاذبية على متن السفينة. وتشمل هذه، على سبيل المثال، تصميم نظام الكتابة الكندي (LBNP)، الذي يخلق في حد ذاته ثقلًا حول خصر الشخص، مما يخلق شعورًا بالثقل في الجزء السفلي من الجسم. ولكن هل يكفي أن يتجنب الإنسان عواقب الرحلات الفضائية الضارة بالصحة؟ لسوء الحظ، هذا ليس دقيقا.