¿Cuáles son algunos métodos, incluidas las ecuaciones matemáticas, de generar gravedad artificial?

Answer 1

Ya he respondido a esta pregunta, aquí está de nuevo:

Sí, la gravedad artificial puede lograrse en la práctica mediante el uso de diferentes fuerzas, en particular la fuerza centrípeta y la aceleración lineal. La gravedad artificial está prevista principalmente para viajes espaciales. En el pasado se propusieron varios métodos para generar gravedad artificial, pero la aplicación práctica de la gravedad artificial para humanos en el espacio exterior aún no se ha desarrollado.

El método más práctico para producir gravedad artificial dentro de una estación espacial es usar la “fuerza centrípeta” para producir una sensación de ser arrastrado hacia el “piso” que sería como la gravedad. En una nave espacial giratoria, los objetos internos serían empujados hacia el casco. En una nave espacial de este tipo, los astronautas caminarían en la “pared” a la que están pegados y paralelamente a lo que sería el piso del vehículo. En otras palabras, la pared se convertiría en el piso, y el piso se convertiría en la pared.

Las estaciones espaciales centrípetas aún no se han construido debido principalmente al gran tamaño de la nave espacial que se necesitaría para permitir la aceleración centrípeta. El tamaño es el principal problema. Cuanto más pequeña es la nave, más rápido tiene que girar, así que si vas a generar gravedad, debe hacerse con una nave muy grande que gira muy lentamente como 2 RPM. Otro problema sería la “desorientación total” experimentada por los astronautas si la estación espacial tiene ventanas, como en la EEI. Se puede hacer que una parte de la nave espacial gire, para crear gravedad artificial, como se ha visto en varias películas de ciencia ficción. Pero si esta porción giratoria es demasiado pequeña, los astronautas sentirían una gran diferencia en la fuerza impuesta entre sus cabezas y sus pies, haciéndolos sentir mareados. En cualquier caso, la nave espacial tiene que ser enorme, como la que se muestra en 2001, A Space Odyssey, la obra maestra de 1968 de Stanley Kubrick. (http://www.imdb.com/title/tt0062622) Por el momento, no se está construyendo tal nave espacial. Sin embargo, la NASA está investigando el uso de una centrífuga del tamaño de un astronauta en la que el astronauta podría pasar una cierta cantidad de tiempo todos los días. Pero las partes giratorias o toda la nave espacial requieren mucha energía. Tal vez un sistema de propulsión y propulsor de algún tipo o un motor o lo que sea.

Otro método para crear la gravedad artificial es la aceleración lineal. La nave podría acelerar continuamente en línea recta, forzando a los astronautas dentro de la nave en la dirección opuesta a la dirección de la aceleración. La mayoría de los cohetes ya aceleran a una velocidad suficiente para producir varias veces la fuerza g de la Tierra, pero dependen del suministro de combustible para continuar más allá de varios minutos. Se ha propuesto una aceleración lineal de bajo impulso pero a largo plazo para varias misiones interplanetarias. Puede sonar como una imposibilidad ahora, pero no sabemos qué nos depara el futuro.

Answer 2

¿Desea generar gravedad artificial “real” en este momento y también desea las matemáticas?

Está bien, aquí va.

La matemática más fácil se aplica a la solución menos práctica (al menos por ahora): aceleración lineal. Esa matemática es simple: encienda sus motores de cohete (o motores de iones eléctricos, o lo que sea que esté impulsando su nave espacial) y establezca su aceleración a la “gravedad” que desee emular.

La gravedad normal de la Tierra es igual a una aceleración constante de 9.81 metros por segundo por segundo (9.81m / s2). La mitad sería 4.9m / s2, y así sucesivamente. Pero requiere una enorme potencia : los motores de cohetes de alto empuje, incluso cuando se aceleran para proporcionar solo 5 m / s2 de aceleración (suponiendo que la mitad de una G es mejor que nada), se queda sin combustible en cuestión de minutos, no semanas o meses. La única propulsión de naves espaciales de empuje constante de larga duración que tenemos en este momento, las unidades de iones eléctricos, ni siquiera puede manejar el empuje de la gravedad lunar. La fuerza que ejercen se mide mejor en el poder de los colibríes, no en los caballos de fuerza. Hasta que no tengamos propulsión térmica nuclear de algún tipo (como VASIMR o un cohete de fusión por inercia magneto, no un “impulso Orion” bombeado por una bomba, todo lo cual es puramente teórico en este momento), esto será imposible.

La otra opción obvia es la emulación de la gravedad centrípeta , en la que se utiliza el momento angular para imitar la sensación y el efecto de la gravedad. Afortunadamente, esto no requiere casi ningún poder o empuje , una vez que haya logrado que su embarcación o hábitat se haya hecho girar correctamente: no hay fricción en el vacío, por lo que todo lo que debe hacer es corregir el bamboleo debido a cambios de masa dentro de su embarcación. y para las fuerzas externas infinitesimales que actúan sobre usted (viento solar, perturbaciones gravíticas, ese tipo de cosas).

(La estabilidad de la rotación es en realidad más difícil de lo que podría pensar, al igual que la corrección de oscilaciones debido al movimiento de la tripulación, el equipo, los líquidos, los suministros, etc. dentro de su estación espacial o nave espacial. A continuación le ofrecemos una introducción útil, con comentarios sobre problemas de estabilidad con diversos hábitats orbitales de gravedad centrípeta)

De todos modos, las ecuaciones básicas que desea, para calcular la velocidad de giro necesaria de una nave o estación de un diámetro determinado, son las siguientes:

• G (medido en aceleración, metros por segundo por segundo) = 0.011 * velocidad de rotación (en rpm), cuadrado, * radio ( en metros, desde el eje de giro hasta el punto en el que está midiendo la fuerza G )
• Radio = G / (0.011 * rotación al cuadrado)
• Rotación (en rpm) = la raíz cuadrada de (G / (0.011 * radio)

… O simplemente use esta calculadora de gravedad centrípeta en línea.

Ve aquí si realmente quieres echar un vistazo a estas cosas. ¡Disfrutar!

Answer 3

Fácil.

Si está en una nave espacial, enciende los motores y los deja encendidos. Con los cohetes de combustión química, esto no es posible. Pero con algún tipo de motor basado en fusión, esto probablemente sería realista.

Hay un nuevo programa de televisión llamado The Expanse. (basado en un conjunto de novelas) en el que vemos esto. Cuando se corta el camino, la tripulación experimenta ingravidez.

Tenga en cuenta que en una nave espacial de este tipo, el “down” local es hacia los motores.

Answer 4

La fuerza centrípeta se puede utilizar para crear gravedad artificial. De hecho, en mi opinión, es el método más utilizado en la mayoría de las películas de ciencia ficción que tienen lugar en el espacio profundo.

¿Recuerda esas grandes estaciones espaciales giratorias que parecen ruedas, donde la gente camina normalmente en los anillos exteriores, y cuando se mueven hacia el centro comienzan a experimentar ingravidez?

En este momento, creo que esa es la única manera de garantizar que cada parte de su cuerpo experimente la “gravedad”. Bueno, la aceleración / desaceleración puede tener el mismo efecto; sin embargo, al usar la fuerza centrípeta, puede permanecer estacionario en un lugar mientras simplemente hace que el ‘barco’ gire alrededor de su eje.

Answer 5

En el espacio, es posible crear una “gravedad artificial” girando su nave espacial o estación espacial. Cuando la estación gira, la fuerza centrífuga actúa para atraer a los habitantes hacia el exterior. Este proceso podría ser utilizado para simular la gravedad. Sin embargo, no sería exactamente lo mismo, porque también estarían grandes fuerzas de Coriolis, y las cosas caerían en curvas en lugar de líneas rectas.

Answer 6

La gravedad no es más que fuerza debido a la masa.

F = GMm / R ^ 2

para la práctica, la masa gravitatoria de un objeto es enormemente mayor que la otra (M >> m)

Para crear gravedad artificial en un área limitada, necesitaremos un cuerpo masivo pero de tamaño muy reducido, ya que no queremos que su dimensión interfiera con nuestro entorno.

Por lo tanto, necesitamos comprimir una gran cantidad de masa en un espacio pequeño de la dimensión deseada.

Esto se puede hacer por compresión gravitacional.

O bien, comprimiendo una gran cantidad de fluido altamente compresible en un sistema extremadamente fuerte de volumen infinitesimal comparativamente. De esa manera puede ser posible crear gravedad artificial.

Answer 7

«La gravedad está bien aproximada por la ley de Newton de la gravitación universal, que postula que la fuerza gravitacional de dos cuerpos de masa es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos».
ninguna cosa, ninguna gravedad
bueno, con solo UNA cosa, no habría ninguna otra cosa para sentir la fuerza, y por lo tanto dos cosas.

Answer 8

Puede acelerar la nave espacial de forma lineal, en lugar de en rotación. Eso funciona igual de bien.

Pero, por supuesto, tiene el efecto de mover la estación en línea recta, por lo que realmente solo puedes usarla en el barco como un todo en lugar de en diferentes partes. A menos que estés dispuesto a dejar que el barco crezca muy, muy, muy largo.

Answer 9

El magnetismo y la electricidad son otras opciones, pero la potencia y la potencia de campo requeridas para lograrlo, junto con las preocupaciones de seguridad, superan cualquier beneficio potencial.

Nuestra mejor apuesta es profundizar en la física del bosón de Higgs, que podría apuntar a posibles vías para manipular la gravedad en lugar de simularla. Esa tecnología también sería más útil en general para crear naves espaciales y abrir vías para la exploración para las cuales tendríamos una mayor necesidad de gravedad artificial.

Answer 10

Para tener una vida más normal, tener las cosas en su lugar y evitar la pérdida de músculos y huesos, usted quiere vivir en un cuadro acelerado (“tener gravedad”). En ausencia de aceleración de la gravedad, tienes que suministrar la aceleración de alguna otra manera.

Si vas a algún lugar y tienes motores de ciencia ficción increíblemente eficientes, la solución obvia es simplemente acelerar en una dirección hacia tu destino.

Si es para vivir en el espacio y no tienes motores asombrosos, entonces la aceleración desde la rotación servirá. La desventaja es que necesitas tener el radio de rotación lo suficientemente grande como para evitar los efectos desagradables de la fuerza de Coriolis. Básicamente obtendrás mareos si la rotación es pequeña y rápida. Pero si es lo suficientemente grande, entonces esta aceleración es indistinguible de la gravedad y no requiere ninguna entrada de energía para mantenerse al día.

Answer 11

‘M Equals 1’: La misión general de Géminis XI (Parte 2)

y

Mira el primer experimento de gravedad artificial

(Olvídate de estar dentro de grandes tubos giratorios…)

Answer 12

Literalmente, podríamos generar gravedad si creamos un objeto pequeño y súper denso, algo que podría acumular mucha masa en un espacio realmente pequeño. La gravedad es directamente proporcional a la densidad, y es generada por la masa. Actualmente, los objetos más densos son los agujeros negros, pero no tenemos forma de crearlos, y contenerlos sería una pesadilla, aunque fueran pequeños.

Answer 13

No en la actualidad. Actualmente no podemos crear la gravedad. Podemos simularlo aplicando otra fuerza (rotación o aceleración lineal), pero eso es todo. Tal vez, algún día, podamos crear un campo gravitatorio, pero aún no.

Answer 14

Sólo puedes simular la gravedad localmente. Hay una cosa llamada principio de equivalencia que establece que la gravedad es equivalente a la aceleración. Pero eso es cierto solo cuando las fuerzas de marea no entran en juego. Puede simular la gravedad en el espacio utilizando la aceleración, pero no podrá simularla en escalas más grandes.

Answer 15

La fuerza centrípeda no es una fuerza real, sino una condición que debe combinarse si desea que una órbita o algo vaya alrededor de otra cosa. La gravedad es una forma de ganar fuerza, centripedial es una forma de gastarla.

Entonces, cuando la Tierra orbita alrededor del Sol, es porque la fuente del Sol coincide con la fuerza centrípeda esperada, y que la Tierra no es empujada hacia adentro o hacia afuera por el exceso de fuerza.

La gravedad existe sin la fuerza centrípeda, pero es una cuestión de cosas que chocan entre sí.

Answer 16

Muchas personas ya han mencionado la fuerza centrípeta, pero esto no es lo mismo que la gravedad artificial de la misma manera en que estás pensando. Por un lado, su cabeza experimentaría menos fuerza “hacia abajo” que sus pies, lo que no solo es muy desorientador si el radio de rotación es pequeño, sino que también tiene efectos adversos en el flujo sanguíneo.

La respuesta corta es que no existe una forma efectiva de producir una verdadera gravedad artificial.

Answer 17

Solo hay una forma, es decir, varias variaciones de la centrífuga. O como John Gould señala la aceleración lineal constante.

Answer 18

Tu única otra opción es la aceleración lineal como en un cohete. Pero eso es enormemente más caro en términos de energía (y bienes raíces).

Answer 19

No. En la actualidad, la gravedad artificial es materia de ciencia ficción.
La única forma de crear un efecto similar a la gravedad es resistiendo el momento angular o la fuerza centrífuga / centrípeta.
También podrías acelerar en una gravedad, pero probablemente no por mucho tiempo.

Answer 20

Si un día hay una manera de acelerar artificialmente todos los protones, neutrones y electrones a la vez en una única guía, tal vez esto podría usarse como “gravedad”, pero sería extremadamente difícil de archivar hasta donde puedo pensar porque Tendría que encontrar una manera de atraer a los protones sin alejar los elctrones y al revés. Pero si pudiéramos, esto debería ser percibido como una especie de gravedad.