¿Girar la nave resuelve el problema de cero G en viajes espaciales largos?

La gravedad rotacional funcionaría para esto. Pero en cuanto a su escenario específico, será una gran bala de rifle. Demasiado grande, de hecho, para funcionar como nave espacial.

Hay una muy buena razón por la que, en general, lo que vemos en ciencia ficción son barcos que se ven así:

El elemento común en todos estos diseños es que las secciones giratorias están separadas de los motores y tienen un diámetro mucho mayor que el núcleo al que están unidas. La razón de esto es algo conocido como el efecto coriolis. Básicamente, significa que cuando tienes un líquido (o gas) dentro de una estructura giratoria, las cosas se ponen raras. La fuerza impartida por el giro no se aplica de manera uniforme a todo lo que contiene, por lo que el camino que todo toma en su camino hacia el suelo es curvo y no es particularmente constante en la cantidad de fuerza que se le aplica al descender. .

La consecuencia del mundo real es que si tuviera que, por ejemplo, verter un vaso de agua en un entorno rotativo, tendría que hacerlo así:

Realmente genial cuando es tu bebida. No es tan genial cuando es tu sangre.

Cuanto más rápido gira tu nave, peor es este efecto. Cuanto más cerca esté del punto central de dicho giro, peor será este efecto. Por lo tanto, lo único sensato es diseñar una sección giratoria con el mayor diámetro posible. Porque a medida que aumenta el diámetro, la velocidad que necesita mantener para simular cualquier gravedad a la que apunta también disminuye.

Teóricamente esto podría funcionar, pero me pregunto qué tan práctico sería actualmente. Nuestras naves espaciales actuales son relativamente pequeñas. La ISS no es un círculo, pero si girara, el radio del círculo sería de aproximadamente 54.5 metros. La aceleración (a) = la velocidad (v) al cuadrado dividida por el radio. Si queremos 1 g de aceleración, podemos resolver la velocidad. (Voy a aproximar g como 10 m / s ^ 2)

10 = v ^ 2 /54.5

545 = v ^ 2

v = 23.345… m / s

De acuerdo, es bastante rápido, pero no parece tan poco práctico (aunque vale la pena señalar que la mayoría de las naves espaciales son mucho más pequeñas que el iss, por lo que tendrían que girar mucho más rápido. Pero incluso dada esta velocidad relativamente baja, esto no sería sé muy práctico. Por un lado, a medida que te mueves, la gravedad comenzará a cambiar, lo que será muy desorientador. También intentar simular la gravedad pondrá una gran cantidad de estrés en tu nave que de otra manera no existiría. Además, si fueras a saltar mantendría una velocidad lineal y la pared seguiría acelerándose, lo que significa que experimentaría la desagradable sensación de tener una pared golpeándola.

En general, no parece tan práctico, pero ¿cuánta energía se necesitaría para hacer? El borde de la ISS tendría que estar girando a 23 m / sy el centro tendría esencialmente una velocidad 0 (creo que si esto no está bien, alguien debería corregirme). Esto significa que la velocidad promedio será aproximadamente de 11.67 … m / s. La EEI tiene una masa de 417,289 kg. Esto significa que girar la ISS agregaría 417,289 x 11.67 ^ 2 julios de energía. Eso es 56830129.9 julios de energía. La ISS genera alrededor de 84 kilovatios de potencia. 5,683,0129 / 84,000 = 676.549155 segundos. 676.549155 / 60 = aproximadamente 11 minutos. A la ISS le tomaría 11 minutos generar suficiente energía para girar lo suficientemente rápido. Pero eso es si corta el soporte vital y todos los demás sistemas críticos durante tanto tiempo.

Es posible, pero no creo que funcione muy bien o sea práctico.

Sí, la rotación produce gravedad artificial, pero no se realizará de una manera aceptable girando la nave sobre su eje longitudinal. La razón son las desagradables fuerzas de Coriolis que solo disminuyen con un radio de rotación cada vez mayor. El cálculo muestra que el radio de rotación debe ser de unos cientos de metros. Esto no es factible en una nave espacial de módulo único, pero podemos conectar módulos de nave espacial independientes (¡y mutuamente redundantes!) Mediante amarres fuertes y delgados que nos permiten girar el conjunto de dos o más tres módulos alrededor de su centro de gravedad común . Esto producirá una gravitación artificial bienvenida, que evitará los efectos debilitantes de la exposición a largo plazo a (lo que nadie se atreve a llamar) gravedad cero. La cantidad de gravedad artificial se puede regular exactamente regulando la velocidad de rotación o el radio o ambos.

Sí, pero como muchas personas han mencionado, el barco tiene que ser bastante grande para que esto funcione. Demasiado pequeño, y cuando inclinas la cabeza, la gravedad se inclina un poco hacia los lados … esto es más que suficiente para provocar náuseas graves en muchas personas. Pero con un radio mayor, este efecto puede minimizarse.

Este video hace un trabajo increíble al explicar los detalles. Este canal es bastante sorprendente, por cierto. Hacen videos increíbles.

Solo si el barco es lo suficientemente grande. En un barco del tamaño que generalmente se muestra en las películas (piense en The Martian o 2001 A Space Odyssey), la velocidad de rotación podría causar corrientes en el oído interno que enfermarían a los viajeros, pero esto obviamente no se ha probado en la práctica.

El Apollo CSM que fue a la luna giró en un lento “rollo de barbacoa”, pero eso fue solo para igualar la temperatura alrededor de la nave.

Si lo hace Solo necesita mantener la última etapa de su cohete y una cuerda fuerte (tal vez mantener una de repuesto) y comenzar a rotar el módulo y la última etapa a su ‘gravedad’ deseada. Tendrás que mantener la correa el tiempo suficiente para evitar el efecto coriolos, que no debería ser demasiado desafiante. Si necesita ajustar el rumbo, puede usar cohetes pequeños para ajustar el rumbo, aunque esto puede resultar desafiante mientras gira para que pueda dejar de girar, enrollar en la última etapa, ajustar el rumbo, soltar la correa nuevamente y comenzar a girar nuevamente.

¿Por qué no lo hacen en la EEI?

Las fuerzas centrífugas son geniales si quieres simular la gravedad, pero siguen siendo fuerzas. Si hiciéramos girar la ISS lo suficiente durante medio gee, las fuerzas mencionadas lo destrozarían.

Si quieres gravedad en tu nave, deberás construirla lo suficientemente fuerte como para manejarla. Eso significa un barco más pesado y lento, que cuesta aún más llevar a LEO.

No es genial

La nave en la película interestelar gira para producir gravedad artificial.

Y dado que esta película podría considerarse la película espacial científica más precisa, entonces Sí, produce gravedad artificial.