Искусственная гравитация перестаёт быть фантастикой

Куда исчезает гравитация Земли?

Означает ли все вышеописанное, что ракета покинула ту область пространства, где действует гравитация Земли? И почему вообще возникает невесомость в космосе?

Конечно же нет, гравитация Земли никуда не исчезает. Это просто еще одно распространенное заблуждение. Но почему это так происходит? Ведь очевидно, что космонавты на орбите свободно плавают по космической станции. И их ничего не притягивает к себе! Попробуем разобраться в этом интересном вопросе.

Международная космическая станция (МКС) совершает за сутки примерно 16 оборотов вокруг Земли. Все мы видели хотя бы один раз, как с борта МКС производят прямые трансляции и телемосты. Космонавты на этих мероприятиях кажутся плавающими в какой-то жидкости. И многим может показаться, что в космосе нет гравитации. Потому что космонавты могут летать, как воздушные шары. Однако гравитация там все же есть. И она играет очень важную роль.

Существует два основных фактора, которые удерживают МКС ​​на орбите Земли:

1. Международная космическая станция на самом деле все время падает на Землю. И именно из-за притяжения, которое оказывает наша планета на МКС. Просто траектория ее падения замкнута. То есть падение происходит, но никогда не произойдет. Вот такой вот парадокс.

Представьте себе на секунду, что какое-то таинственное существо решило отключить гравитацию Земли. МКС сразу же перестала бы вращаться вокруг нашей планеты. И улетела бы в космическое пространство. И, вероятно, была бы захвачена гравитацией какого-то другого массивного объекта, такого, например, как Солнце. Поэтому можно сказать, что гравитация — это некая веревка, удерживающая космическую станцию ​на околоземной орбите.

2. МКС имеет определенную скорость относительно поверхности Земли.

Примеры[править]

• «Первые люди на Луне»: первая антигравитация в фантастике — чудо-материал кейворит, экранирующий силу тяжести (это именно обнуление, а не отталкивание)
• Всевозможные гравилёты и антигравы в более поздних произведениях. Тысячи их.
• Психолёты в KSP — эксплуатировали кривую физику ранних версий игры. По мере доработки движка сошли со сцены.
• BioShock Infinite — пример города, летающего на плохо научно обоснованных квантовых эффектах.
• Мультсериал «Приключения Рокки и Бульвинкля» — антигравитационный металл упсидезиум.
• Н. Носов, «Незнайка на Луне» — на Луне находятся камни, которые под действием магнитного поля способны создавать ту самую антигравитацию. Собственно, на них с помощью Волшебного Магнита Знайка и соорудил адский приборчик, существенно облегчивший лунную программу коротышек.
• Айзек Азимов «Пандора» — очень нетрадиционный вариант. При сверхсветовых скоростях гравитация приобретает знак «минус». Первые сверхсветовые-поневоле путешественники забрались чёрт знает куда, так как о сверхсветовой физике ещё ничего не знали. Чтобы превзойти световой барьер, нужно просто проморгать момент, когда «уже хватит подкидывать уголёк в топку», так как имеющегося топлива хватит для достижения скорости света. Релятивистское увеличение массы? Не, не слышал
  Квантовая гравитация

  Роман называется «Немезида», и кстати, там используется понятие «гиперпространство», где законы отличаются, что и позволяет двигаться быстрее света, так что вряд ли можно осуждать автора за такую идею.

  .

• Фильм «Параллельные миры» 2012-ого года — С фитильком потому что собственно силы отталкивания нет, но есть двуполюсная гравитация. Причём в отличие от магнита, притягиваются как раз одноимённые полюсы, а разноимённые друг на друга не реагирруют вообще никак.

Гравитон

Если все выше описанное представляет собой более ли менее доказанные научные факты, то сейчас мы переходим к предположениям, «вилами по воде писанным». Если вы читали статью про , то наверняка знаете, что у каждой силы должен быть свой бозон, который осуществляет ее взаимодействие с материей. Электромагнетизм, к примеру, делает это с помощью фотонов. Значит и гравитационное взаимодействие должно чем-то переноситься? Никаких подтверждений этому пока нет, поэтому ученые придумали гравитон – гипотетическую частицу.

Гравитон еще должен как-то вписаться в стандартную модель, а это достаточно сложно, так как все попытки ее расширения не увенчались успехами. В этом может помочь теория струн, так как одно из предположений гласит, что гравитон – лишь состояние струн, а не частица. Ну и, конечно же, теории квантовой гравитации тоже пытаются решить эту проблему.

Гравитон

Объяснить гравитацию в рамках одного закона, действующего на всю Вселенную, пока что не представляется возможным. Поэтому к делу подключили квантовую механику, так как она единственная может пролить свет на эту ситуацию. Как вы уже поняли, у нее тоже не получилось. Все стало еще хуже после того, как было доказано существование черных дыр, отчего позиции ОТО в очередной раз укрепились, а квантовая гравитация слегка пошатнулась.

Искусственная гравитация. Другие варианты есть?

Есть еще один способ создания искусственной гравитации. И он не потребует много энергии. Силу тяжести можно создать с помощью центростремительной силы. То есть с помощью вращения. Просто нужно космический корабль (или какую-то космическую колонию) заставить вращаться с постоянной скоростью. Благодаря силе инерции все, что находится внутри корабля, будет пытаться улететь в космос. Однако стены корабля будут удерживать все это внутри.

Тем не менее это не идеальная система. В отличие от реальной гравитации, которая толкает нас к центру планеты, эта искусственная гравитация отталкивает нас от оси вращения. Кроме того, придется строить корабли очень больших размеров. Чем больше, тем лучше. Потому что на корабле, у которого диаметр слишком мал, разница в гравитации, которую мы будем испытывать между головой и ногами, будет очень значительной. А это будет создавать серьезный дискомфорт при движении.

Поэтому радиус корабля должен будет составлять не менее 250 метров. Имея такие размеры, ему будет достаточно делать два оборота в минуту вокруг своей оси, чтобы люди внутри могли испытать силу тяжести, похожую на земную.

Теоретические модели искусственной гравитации

Но все это вовсе не значит, что искусственную гравитацию никто не пытается объяснить совсем. Если порассуждать, то достичь ее можно несколькими способами.

Много массы

Первый и самый «правильный» вариант — это сделать корабль очень массивным. «Правильным» же такой способ можно считать потому, что именно гравитационное взаимодействие будет обеспечивать необходимый эффект.

При этом нереальность данного способа, думаю, очевидна. Для такого корабля нужно будет очень много материи. Да и с распределением гравитационного поля (а нам оно нужно равномерное) надо будет что-то решать.

Постоянное ускорение

Так как нам нужно достичь постоянного ускорения свободного падения в 9,8 м/с², то почему бы не сделать космический корабль в виде платформы, которая будет ускоряться перпендикулярно своей плоскости с этим самым g? Таким образом нужный эффект несомненно будет достигнут.

Но есть несколько очевидных проблем. Во-первых, нужно откуда-то брать топливо для обеспечения постоянного ускорения. И даже если кто-то вдруг придумает двигатель, который не требует выброса материи, закон сохранения энергии никто не отменял.

Вторая проблема заключается в самой природе постоянного ускорения. Во-первых, согласно нашим нынешним представлениям о физических законах, ускоряться вечно нельзя. Теория относительности сильно против. Во-вторых, даже если кораблю и менять направление периодически, то для обеспечения искусственной гравитации ему постоянно нужно будет куда-то лететь. Т.е. ни о каких зависаниях вблизи планет не может быть и речи. Корабль будет вынужден вести себя как землеройка, которая если остановится, то умрет. Так что такой вариант нам не подходит.

Карусель-карусель

А вот тут уже начинается самое интересное. Уверен, что каждый из читающих представляет себе, как работает карусель и какие эффекты может испытывать человек, в ней находящийся. Все, что находится на ней, стремится выскочить наружу соразмерно скорости вращения. С точки зрения карусели же получается, что на все действует сила, направленная вдоль радиуса. Вполне себе «гравитация».

Таким образом, нам нужен корабль в форме бочки, который будет вращаться вокруг продольной оси. Такие варианты довольно часто встречаются в научной фантастике, так что мир Sci-Fi не так и безнадежен в плане объяснения искусственной гравитации.

Итак, еще немного физики. При вращении вокруг оси возникает центробежная сила, направленная вдоль радиуса. В результате несложных вычислений (поделив силу на массу) мы получаем искомое ускорение. Считается все это дело по незамысловатой формуле:

a=ω²R,

где a — ускорение, R — радиус вращения, а , ω — угловая скорость, измеряемая в радианах в секунду. Радиан это примерно 57,3 градуса.

Что же нам нужно получить для нормальной жизни на нашем воображаемом космическом крейсере? Нам необходима такая комбинация радиуса корабля и угловой скорости, чтобы их произведение давало в итоге 9,8 м/с².

Нечто подобное мы могли видеть во множестве произведений: «2001 год: Космическая одиссея» Стэнли Кубрика, сериал «Вавилон 5», нолановский «Интерстеллар», роман «Мир-Кольцо» Ларри Нивена, вселенная Halo и другие. Во всех них ускорение свободного падения примерно равно g, так что все получается вполне логичным. Однако и в этих моделях существуют проблемы.

Постоянное ускорение

Сила гравитации, которую мы ощущаем, — это ускорение, которое испытывает любое тело, которое падает к центру нашей планеты. Оно равно 9,8 м/с 2 . Или, как Вы, возможно, слышали, в некоторых случаях говорят 1G. Один из способов симуляции гравитации на космическом корабле — это его постоянное ускорение. То нужно просто удаляться или приближаться к наше планете с ускорением в 1G. И ощущения у Вас будут точно таким же, как если бы Вы стояли на поверхности Земли. С ускорением 1G мы могли бы достичь Луны всего за 3 часа. Нам потребовалось бы полтора часа для ускорения и полтора часа для замедления. И все это время мы бы испытывали вполне комфортную силу тяжести. Если бы мы отправились на Юпитер, то нам потребовалось бы 160 часов, чтобы достичь его (80 на ускорение и 80 на замедление). В этом случае максимальная скорость, которую мы сможем развить, составит около 2800 километров в секунду. Или 1% от скорости света.

Однако этот метод имеет серьезные недостатки. Наибольшее расстояние, которое мы могли бы преодолеть в использование подобного подхода — один световой год. Такой полет займет два года. Один из них мы потратим на ускорение, другой — на замедление. В середине нашего путешествия мы будем путешествовать со скоростью света. Так что один световой год — это максимальное расстояние, которое можно преодолеть с постоянным ускорением 1G. Поскольку ничто не может двигаться быстрее света. Кроме того, чем ближе мы будем лететь к скорости света, тем больше энергии нам будет нужно. Таким образом становится понятно, что хотя такой подход — очень элегантное решение, однако практически воплотить в реальность его вряд ли получится.

Где НЕ встречается[править]

• Кубрик в своих фильмах очень ответственно относился к этому вопросу. Вернее, ОЧЕНЬ ответственно, насколько позволяли технологии того времени.
• Старый советский чёрно-белый «Космический рейс». Правда, если невесомость изобразили красиво, то для Луны обошлись грубой кукольной анимацией, заменяющей людей в таких сценах.
• Quake и Quake II с наслаждением вычерпывает тему гигантских прыжков на «внеземных» секретных уровнях до донышка.
• Kerbal Space Program — на Минмусе можно выйти на орбиту просто хорошенько подпрыгнув и добавив чуток из EVA-ранца. На тяжелых планетах так сделать не получится.
• Borderlands — на Пандоре гравитация заметно ниже земной
• The Martian

  Фильм по книге — следует особо отметить, как показали гравитацию внутри космического корабля «Гермес». У него есть центральная невращающаяся ось и вращающиеся модули с искусственной гравитацией. В центральной оси, как и положено — невесомость, во вращающихся модулях, как и положено — искусственная гравитация, с плавным переходом между ними, когда астронавты спускаются в модули.

  (книга) — главный герой неоднократно упоминает, что при земной гравитации он бы не смог таскать тяжёлые аккумуляторы, марсианский зонд и части корпуса ракеты, а вот на Марсе при 0,4 g — другое дело. Правда, при этом он, будучи в истощенном недоеданием состоянии, умудрился тягать обтекатель в полтонны весом.

• Mass Effect — в космических миссиях серия иногда вспоминает про отсутствие гравитации. Персонажи разгуливают по палубам орбитальных станций в магнитных ботинках, подстреленные враги остаются вращаться в воздухе, а если бежали или двигались в момент смерти — продолжают плыть в воздухе уже мёртвыми, по инерции.
  • В свою очередь — на Луне гравитация должна быть сильна ослаблена, но нет — ни на Мако, ни на Шепард(е) нет никаких изменений. Да и вообще — разница есть только между наличием и отсутствием гравитации. Заявленные значения (где-то 0,7-1,3g) на геймплей никакого влияния не оказывают.
• Inversion — собственно, почти вся игра основана на разного рода трюках с гравитацией.
• Wolfenstein: the New Order — на Луне гравитация ниже земной, что видно из эпизода с прогулкой по лунной поверхности в скафандре. В помещении лунной базы гравитация искусственная.
• «Проект А −2»:герой Джеки Чана падает с крыши дома, а на вопрос его друзей не ушибся ли он, говорит что только сейчас признал существование гравитации…
• «Ксенон: Девушка 21 века» — для фильма такой направленности необычным является подчеркивание момента что гравитация на космической станции и на Земле отличаются, выдворенная на Землю героиня чувствует себя неуютно и первое время даже не может устоять на ногах.
• Dead Space — на космическом корабле в большинстве отсеков искусственная гравитация, при том есть отсеки без неё, с парящим мусором, ходьбой на магнитных ботинках и возможностью совершать «прямые» прыжки от стенки до стенки.
• Zero Escape — во второй игре серии этим озаботился Зеро и, чтобы персонажи, находясь на Луне, не замечали изменения гравитации, их накачали смертельным вирусом, замедляющим работу мозга. В результате медленная ходьба по Луне воспринималась ими как земная, хотя способности прыгать на «неземную» высоту у героев тоже были.
• Prey (2017) — поскольку дело происходит на космической станции, есть возможность и выйти в открытый космос, и пролететь по грузовому тоннелю, где искусственной гравитации нет.
• Сериал «Пространство» (Expanse) — очень тщательная проработка гравитационных манёвров и невесомости. Сюжеты отдельных серий чуть ли полностью посвящены именно этому вопросу.
  • Кроме того, разность гравитации сильно показана и на жителях той или иной части мира — так, марсианские морпехи специально тренируются при земной гравитации, а жителей пояса астероидов можно пытать, просто подвесив под мышки на Земле. И прочие детали, вроде магнитных ботинков на кораблях, позволяющих ходить в них.
  • Так же сильно бросается в глаза постоянные полеты хвостом вперед с работающими двигателями — про торможение в космосе тут тоже свято помнят.

Гравитационное притяжение

Закон всемирного тяготения

В рамках классической механики гравитационное притяжение описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m1{\displaystyle m_{1}} и m2{\displaystyle m_{2}}, разделёнными расстоянием r{\displaystyle r}, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния:

F=Gm1m2r2.{\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r^{2}}}.}

Здесь G{\displaystyle G} — гравитационная постоянная, равная примерно 6,67⋅10−11 м³/(кг·с²).
Этот закон выполняется в приближении при малых по сравнению со скоростью света v≪c{\displaystyle v\ll c} скоростей и слабого гравитационного взаимодействия (если для изучаемого объекта, расположенного на расстоянии R{\displaystyle R} от тела массой M{\displaystyle M}, величина GMc2R≪1{\displaystyle {\frac {GM}{c^{2}R}}\ll 1}). В общем случае гравитация описывается общей теорией относительности Эйнштейна.

Закон всемирного тяготения — одно из приложений закона обратных квадратов, встречающегося также и при изучении излучений (см., например, Давление света), и являющегося прямым следствием квадратичного увеличения площади сферы при увеличении радиуса, что приводит к квадратичному же уменьшению вклада любой единичной площади в площадь всей сферы.

Гравитационное поле, так же как и поле силы тяжести, потенциально. Это значит, что можно ввести потенциальную энергию гравитационного притяжения пары тел, и эта энергия не изменится после перемещения тел по замкнутому контуру. Потенциальность гравитационного поля влечёт за собой закон сохранения суммы кинетической и потенциальной энергии и при изучении движения тел в гравитационном поле часто существенно упрощает решение.
В рамках ньютоновской механики гравитационное взаимодействие является дальнодействующим. Это означает, что, как бы массивное тело ни двигалось, в любой точке пространства гравитационный потенциал зависит только от положения тела в данный момент времени.

Большие космические объекты — планеты, звёзды и галактики имеют огромную массу и, следовательно, создают значительные гравитационные поля.

Гравитация — слабейшее взаимодействие. Однако, поскольку оно действует на любых расстояниях и все массы положительны, это, тем не менее, очень важная сила во Вселенной. В частности, электромагнитное взаимодействие между телами в космических масштабах мало, поскольку полный электрический заряд этих тел равен нулю (вещество в целом электрически нейтрально).

Также гравитация, в отличие от других взаимодействий, универсальна в действии на всю материю и энергию. Не обнаружены объекты, у которых вообще отсутствовало бы гравитационное взаимодействие.

Из-за глобального характера гравитация ответственна и за такие крупномасштабные эффекты, как структура галактик, чёрные дыры и расширение Вселенной, и за элементарные астрономические явления — орбиты планет, и за простое притяжение к поверхности Земли и падения тел.

Гравитация была первым взаимодействием, описанным математической теорией. Аристотель (IV век до н. э.) считал, что объекты с разной массой падают с разной скоростью. И только много позже (1589 год) Галилео Галилей экспериментально определил, что это не так — если сопротивление воздуха устраняется, все тела ускоряются одинаково. Закон всеобщего тяготения Исаака Ньютона (1687 год) хорошо описывал общее поведение гравитации. В 1915 году Альберт Эйнштейн создал Общую теорию относительности, более точно описывающую гравитацию в терминах геометрии пространства-времени.

Матчасть

Даже те, кто знают физику лишь на уровне школьной программы, понимают, что гравитация – один из фундаментальных законов нашего мира: все тела взаимодействуют друг с другом, испытывая взаимное притяжение/отталкивание. Чем больше тело, тем выше его сила притяжения.

Земля для нашей реальности — объект очень массивный. Именно поэтому все без исключения тела вокруг к ней притягиваются.

Для нас это означает ускорение свободного падения, которое принято измерять в g, равное 9.8 метра за квадратную секунду. Это значит, что если бы под ногами у нас не было опоры, мы бы падали со скоростью, ежесекундно увеличивающейся на 9.8 метра.

Таким образом, только благодаря гравитации мы способны стоять, падать, нормально есть и пить, понимать, где находится верх, где низ. Если притяжение исчезнет – мы окажемся в невесомости.

Особенно хорошо знакомы с этим феноменом космонавты, оказывающиеся в космосе в состоянии парения – свободного падения.

Теоретически ученые знают, как создать искусственную гравитацию. Существует несколько методик.

Зигзаг[править]

Н. Носов, «Незнайка на Луне». То, что на поверхности Луны сила тяжести в шесть раз меньше, неоднократно упоминается. Там ходят в скафандрах. Но на обитаемом «внутреннем теле» Луны гравитация, кажется, земная или близкая к таковой — не спрашивайте, почему. И атмосфера там земного типа, скафандры там не нужны.
Впрочем, в произведении объяснялось, почему по прибытии на Луну коротышки вовсе не начинают «скакать как блохи» и вообще чувствуют себя довольно обычно — дело в долгом периоде невесомости, испытанном перед этим

Можно предположить, что тот же психологический эффект срабатывал и впоследствии, заставляя не брать на свой организм нагрузки, что были бы чрезмерными ранее.

При погружении вглубь планеты (неважно, как планета конкретно устроена) на ускорение силы тяжести действует только условный шар, находящийся между вашей точкой и центром масс планеты (геофизики и геодезисты зовут этот эффект «аномалией Буге»). Например, если Луна представляет собой однородный шар радиусом 1738 км и массой 7,35·10²² кг, то на поверхности ускорение силы тяжести 1,62 м/с², то есть 1/6 от земного

В лунной пещере (если такие есть) на глубине 20 км ускорение силы тяжести будет 1,61 м/с², а если глубина пещеры — 200 км, то всего 1,44 м/с². Точно в центре масс Луны ускорение будет нулевым. По определению. Предположим, что «Луна по Носову» устроена так: снаружи 20-км «корочка» из базальта с плотностью 3000 кг/м³ и массой 0,23·10²² кг, а внутри — «внутреннее тело» — плотное ядро диаметром 1400 км, на котором и живут лунные коротышки. Тогда на поверхности «внутреннего тела» сила тяжести будет почти точно как на Земле: 9,70 м/с². Вот только средняя плотность такого ядра получается 50000 кг/м³. Для сравнения, плотность урана — 19100 кг/м³. Если сделать урановый шар диаметром 3675 километров, то на поверхности сила тяжести будет точно как на Земле: 9,81 м/с². Только такой шарик будет на 200 км больше по диаметру, чем реальная Луна. А средняя плотность Луны — около 3340 кг/м³. Геологи полагают, что в отличие от Земли железо-никелевое ядро у Луны — не более 2-3 % от общей массы.

Кин-дза-дза. Когда герои высаживаются на Хануд, все движения сохраняют естественную для земного тяготения динамику. Только, когда Гедеван подпрыгивает, его прыжок замедляется примерно вдвое. Вращение ицилопских лампочек на его голове тоже замедляется примерно вдвое. Что это было, досадное упущение или ироническая самоподсветка тропа Данелией, неизвестно.
Роберт Хайнлайн «Число зверя» — первый и единственный континуумоход Gay Deceiver никакой искусственной гравитацией не обладает, но после посещения Вселенной «страна Оз» путешественники получают подарок-сюрприз от Глинды: две туалетные комнаты. Обе комнаты (далеко не кабинки с унитазом) примонтированы по правому борту (и это не вызывает никаких проблем с пилотированием), не видны снаружи и вовсе не испытывают невесомости. Во второй временной линии яхта Лазаруса Лонга «Дора» оборудована искусственной гравитацией (сорок пятый век нашей эры всё-таки).

Лечение гравитацией

Гравитационная физика изучает в том числе и воздействие невесомости на организм человека, стремясь минимизировать последствия. Однако большое количество достижений этой науки способно пригодиться и обычным жителям планеты.

Большие надежды медики возлагают на исследования поведения мышечных ферментов при миопатии. Это тяжелое заболевание, ведущее к ранней смерти.

При активных физических занятиях в кровь здорового человека поступает большой объем фермента креатинофосфокиназы. Причина этого явления неясна, возможно, нагрузка воздействует на мембрану клеток таким образом, что она «дырявится». Больные миопатией получают тот же эффект без нагрузок. Наблюдения за космонавтами показывают, что в невесомости поступление активного фермента в кровь значительно снижается. Такое открытие позволяет предположить, что применение иммерсии позволит снизить негативное воздействие приводящих к миопатии факторов. В данный момент проводятся опыты на животных.

Лечение некоторых болезней уже сегодня проводится с использованием данных, полученных при изучении гравитации, в том числе искусственной. К примеру, проводится лечение ДЦП, инсультов, Паркинсона путем применения нагрузочных костюмов. Практически закончены исследования положительного воздействия опоры – пневматического башмака.

Как?[править]

Современная наука не располагает идеями о том, как создать гравитационное поле без массы. Хочешь земную силу тяжести — тащи в космос груз весом с Землю. Даже если удастся сделать его достаточно компактным — это же надо разгонять (и тормозить)! Так что, чтобы создать искусственную гравитацию, нужно с помощью некоего флеботинума научиться получать гравитационную массу отдельно от инертной — так, чтобы взаимодействовала с массой других тел, притягивая их, но при этом не влияла на импульс корабля. Для этого нужно, чтобы инертная и гравитационная масса в сеттинге были принципиально разными явлениями (в нашей вселенной учёные до сих пор спорят, это просто два проявления одного и того же, или по счастливой случайности где-то в суперструнах они равны при нормальных условиях, но их можно как-то разделить; автор этой правки слышал об экспериментах, подтверждавших последнюю точку зрения).

Полетим ли на Марс?

Последние достижения космонавтов дают надежду на реальность проекта. Имеется опыт медицинской поддержки человека при длительном нахождении вдали от Земли. Много пользы принесли и исследовательские полеты к Луне, сила гравитации на которой в 6 раз меньше нашей родной. Теперь космонавты и ученые ставят перед собой новую цель – Марс.

Прежде чем вставать в очередь за билетом на Красную планету, следует знать, что ожидает организм уже на первом этапе работы – в пути. В среднем дорога к пустынной планете займет полтора года – около 500 суток. Рассчитывать в пути придется только на свои собственные силы, помощи ждать просто неоткуда.

Подтачивать силы будут множество факторов: стресс, радиация, отсутствие магнитного поля. Самое главное же испытание для организма – изменение гравитации. В путешествии человек «ознакомится» с несколькими уровнями гравитации. В первую очередь это перегрузки при взлете. Затем – невесомость во время полета. После этого – гипогравитация в месте назначения, т. к. сила тяжести на Марсе менее 40% земной.

Как справляются с отрицательным воздействием невесомости в длительном перелете? Есть надежда, что разработки в области создания искусственной гравитации помогут решить этот вопрос в недалеком будущем. Опыты на крысах, путешествующих на «Космос-936» показывают, что этот прием не решает всех проблем.

Опыт ОС показал, что гораздо больше пользы для организма способно принести применение тренажерных комплексов, способных определить необходимую нагрузку для каждого космонавта индивидуально.

Пока считается, что на Марс полетят не только исследователи, но и туристы, желающие основать колонию на Красной планете. Для них, во всяком случае первое время, ощущения от нахождения в невесомости перевесят все доводы медиков о вреде длительного нахождения в таких условиях

Однако через несколько недель помощь потребуется и им, поэтому так важно суметь найти способ создать на космическом корабле искусственную гравитацию

Ускорение

Казалось бы, если требуется достичь g, равного земному, нужно всего лишь придать кораблю плоскую (платформообразную) форму, и заставить его двигаться по перпендикуляру к плоскости с нужным ускорением. Таким путем будет получена искусственная гравитация, причем – идеальная.

Однако в реальности все гораздо сложнее.

В первую очередь стоит учесть топливный вопрос. Для того чтобы станция постоянно ускорялась, необходимо иметь бесперебойный источник питания. Даже если внезапно появится двигатель, не выбрасывающий материю, закон сохранения энергии останется в силе.

Вторая проблема заключается в самой идее постоянного ускорения. Согласно нашим знаниям и физическим законам, невозможно ускоряться до бесконечности.

Кроме того, такой транспорт не подходит для исследовательских миссий, поскольку он должен постоянно ускоряться – лететь. Он не сможет остановиться для изучения планеты, он даже медленно пролететь вокруг нее не сможет – надо ускоряться.

Таким образом, становится ясно, что и такая искусственная гравитация нам пока недоступна.

Гравитационные волны

Если вы думаете, что уже узнали все о гравитации, то расслабьтесь и заварите чайку, потому что это еще далеко не все. Гравитационные волны представляют собой изменения гравитационного поля.

Черные дыры как гравитационные волны

Представить эти волны наглядно несложно. Просто бросьте камень в воду, что вы увидите? От него во все стороны пойдет рябь ровными кругами по водной глади. Точно так же происходит и в космосе: Земля, помещенная в космическое пространство, во все стороны излучает гравитационные волны. Открыли их всего пару лет назад, в 2015-ом, во время изучения слияния двух черных дыр.