Защо нямаме изкуствена гравитация в космоса? Изкуствена гравитация в научната фантастика В търсене на истината Как можем да решим проблема с гравитацията в космоса.

Гравитацията е една от основните сили на Вселената. То определя света такъв, какъвто го познаваме, свързвайки космоса заедно. Без гравитацията всичко постоянно ще се отдалечава от всичко останало. Това е толкова основен градивен елемент на физиката, че често го приемаме за даденост. Страшно е да си помислим какво би се случило, ако някой просто обърне метафоричната гравитация на Земята. Щяхме да бъдем изхвърлени от повърхността на Земята в космоса поради инерцията на въртеливото движение на Земята. Ако изключим гравитацията на слънцето, нищо няма да работи, ако слънчевата система е заедно. Станахме свидетели на хаос в невероятен мащаб, когато планетите се сблъскаха една с друга и метеорите заваляха върху нас като буря от разрушение.

Въпреки това, също толкова важни, колкото и гравитацията, има някои сценарии, при които известна степен на контрол върху нея би била изключително полезна. Представете си да летите без самолети или да носите тежки предмети без почти никакви усилия. В момента астронавтите изпитват много физиологични промени по време на безтегловно космическо пътуване и повечето от тези промени им влияят негативно. Те страдат от мускулна дистрофия, загуба на костна маса, объркване и други нулеви ефекти. Следователно междузвездното пътуване би било много по-лесно, ако гравитацията можеше да се синтезира изкуствено. Това, което пада, трябва да пада, нали? факт ли е Колкото по-голям си, толкова по-трудно падаш? Факт или измислица?

Сега нека видим колко близо сме до действителното използване на гравитацията.

Определяне на гравитацията

Как да симулирам гравитацията?

Въртенето би задвижило всеки обект вътре в космическия кораб към основата и далеч от центъра на въртене. Съпротивителната сила от основата на тялото ще действа като нормалната сила, упражнявана върху нас от земната повърхност, когато стоим. Центробежната сила, която ни тласка към основата на тялото, ще действа като гравитационната сила, която Земята упражнява върху нас.

Има обаче едно предупреждение. В тази система изкуствените нива варират значително в зависимост от разстоянието от центъра на въртене. Следователно изкуствената гравитация, изпитвана от краката, би била по-голяма от тази, изпитвана от главата. Това може да направи движението и промяната на позициите на тялото неудобни. Този ефект обаче може да бъде намален, ако радиусът на плавателния съд е много по-голям от ръста на средния човек.

Линейно ускорение: Пътуване с космическо влакче в увеселителен парк

Увеличаване на скоростта, т.е. ускорението се дължи на гравитацията. Това е основната причина, поради която при свободно падане скоростта ни се увеличава. Това ускорение може да се моделира като ускоряващ се космически кораб. Космически кораб с постоянно ускорение по права линия би довел до гравитационно привличане в обратна посока. Това ще накара обекта да бъде ускорен, за да изпита сила, която го дърпа назад. Ако се чудите колко удобно ще бъде при постоянно ускорение, не се притеснявайте, защото това е, което изпитвате през цялото време поради гравитационното привличане на Земята, влакчетата и спортните коли. Освен това тялото няма да разбере, че се движи, ако няма ускорение. мисля за това

Земята се върти с около 1700 километра в час на екватора, но ние не го усещаме, защото тази скорост е постоянна и няма ускорение.

Линейното ускорение в космическия полет би изисквало огромни количества пропелант, докато ротационната стратегия не изисква постоянно прилагане на сила. Необходимо е обаче постоянно линейно ускорение, тъй като в допълнение към изкуствената гравитация теоретично може да осигури относително кратко време на полет около Слънчевата система.

Магнетизъм :

Има метод, чрез който ефектите на гравитацията могат да бъдат създадени с помощта на диамагнетизъм, но това изисква изключително силни магнитни полета. С толкова силни магнитни полета е съмнително, че някога ще бъде безопасен за употреба от хора. Експериментално, жаби и дори плъхове са левитирани срещу земната гравитация, но това е в много малък мащаб. Машини, които използват диамагнетизъм за симулиране на гравитация, могат да се използват за безопасно осигуряване на условия на ниска гравитация, със сила, подобна на това, което може да се случи при лунна или марсианска гравитация.

Жива жаба левитира в магнитно поле

Парагравитация:

Предполага се, че изкуствено симулирана гравитация в космически кораб, който нито се върти, нито ускорява, известна още като „парагравитация“, не съществува, но в момента няма доказана техника, която може да симулира гравитация, различна от механично или магнитно ускорение. Мърфи от Interstellar обаче го разбра, така че колко трудно беше?

В допълнение към горните методи има по-прости методи, които могат да отменят ефектите на гравитацията и да постигнат почти нулеви условия. Тези огромни човешки центрофуги с дълга въртяща се ръка, които виждаме в анимационни филми и филми, всъщност са много полезни при подготовката на астронавтите за високите условия по време на изстрелването.

Неутралната плаваемост е друга техника, при която хората се обучават да решават проблеми на ниско ниво чрез изпълнение на прости задачи в симулирана среда на плувен басейн.

Неутралната плаваемост не е безтегловност, тъй като все още можем да усетим посоката на гравитацията под водата, но тя е много близка до условията на космически полет.

Б.В. Раушенбах, другар по оръжие на Корольов, разказа как му хрумва идеята за създаване на изкуствена гравитация на космически кораб: в края на зимата на 1963 г. главният конструктор, който разчиства пътя от сняг близо до къщата си на улица Останкинская, може да се каже, че има богоявление. Без да чака понеделник, той се обади на Раушенбах, който живееше наблизо, и скоро заедно започнаха да „разчистват пътя“ в космоса за дълги полети.
Идеята, както често се случва, се оказа проста; трябва да е просто, иначе нищо може да не се получи на практика.

За да е пълна картината. Март 1966 г., американците на Джемини 11:

В 11:29 сутринта Джемини 11 се откачи от Агена. Сега започва забавлението: как ще се държат два обекта, свързани с кабел? Отначало Конрад се опита да въведе връзката в гравитационната стабилизация - така че ракетата да виси отдолу, корабът отгоре и кабелът да е опънат.
Не е било възможно обаче да се отдалечи на 30 м, без да предизвика силни вибрации. В 11:55 преминахме към втората част на експеримента - „изкуствена гравитация“. Конрад въведе лигамента в ротация; Отначало кабелът се опъна по крива линия, но след 20 минути се изправи и въртенето стана съвсем правилно. Конрад увеличи скоростта си до 38 °/мин, а след вечеря до 55 °/мин, създавайки тежест от 0,00078 g. Не можете да го почувствате „на пипане“, но нещата бавно се утаяват на дъното на капсулата. В 14:42, след три часа въртене, щифтът беше изстрелян и Джемини се отдалечи от ракетата.

Дори човек, който не се интересува от космоса, поне веднъж е гледал филм за космически пътувания или е чел за подобни неща в книгите. В почти всички подобни произведения хората се разхождат из кораба, спят нормално и нямат проблеми с храненето. Това означава, че тези - измислени - кораби имат изкуствена гравитация. Повечето зрители възприемат това като нещо напълно естествено, но това съвсем не е така.

Изкуствена гравитация

Това е името за промяна (в която и да е посока) на познатата ни гравитация чрез използването на различни методи. И това се прави не само в научнофантастичните произведения, но и в съвсем реални земни ситуации, най-често за експерименти.

На теория създаването на изкуствена гравитация не изглежда толкова трудно. Например, тя може да бъде пресъздадена с помощта на инерция, или по-точно, необходимостта от тази сила не е възникнала вчера - това се случи веднага, веднага щом човек започна да мечтае за дългосрочни космически полети. Създаването на изкуствена гравитация в космоса ще позволи да се избегнат много от проблемите, възникващи по време на продължителни периоди на безтегловност. Мускулите на астронавтите отслабват и костите стават по-малко здрави. Пътуването в такива условия с месеци може да причини атрофия на някои мускули.

Така че днес създаването на изкуствена гравитация е задача от първостепенно значение, без това умение е просто невъзможно.

Материал

Дори тези, които познават физиката само на ниво училищна програма, разбират, че гравитацията е един от основните закони на нашия свят: всички тела взаимодействат помежду си, изпитвайки взаимно привличане/отблъскване. Колкото по-голямо е тялото, толкова по-голяма е неговата гравитационна сила.

Земята за нашата реалност е много масивен обект. Ето защо всички тела около нея без изключение са привлечени от нея.

За нас това означава, което обикновено се измерва в g, равно на 9,8 метра на квадратна секунда. Това означава, че ако нямахме опора под краката си, щяхме да падаме със скорост, която се увеличава с 9,8 метра всяка секунда.

Така само благодарение на гравитацията можем да стоим, да падаме, да ядем и пием нормално, да разбираме къде е горе и къде долу. Ако гравитацията изчезне, ще се окажем в безтегловност.

Космонавтите, които се намират в космоса в състояние на реене - свободно падане - са особено запознати с този феномен.

Теоретично учените знаят как да създадат изкуствена гравитация. Има няколко метода.

Голяма маса

Най-логичният вариант е да стане толкова голям, че върху него да се появи изкуствена гравитация. Ще можете да се чувствате комфортно на кораба, тъй като ориентацията в пространството няма да се загуби.

За съжаление, този метод е нереалистичен с развитието на съвременните технологии. Изграждането на такъв обект изисква твърде много ресурси. Освен това повдигането му би изисквало невероятно количество енергия.

Ускорение

Изглежда, че ако искате да постигнете g, равно на това на Земята, просто трябва да придадете на кораба плоска (подобна на платформа) форма и да го накарате да се движи перпендикулярно на равнината с необходимото ускорение. По този начин ще се получи изкуствена гравитация, при това идеална.

В действителност обаче всичко е много по-сложно.

На първо място, струва си да разгледаме проблема с горивото. За да може станцията да се ускорява постоянно, е необходимо да има непрекъсваемо захранване. Дори внезапно да се появи двигател, който не изхвърля материя, законът за запазване на енергията ще остане в сила.

Вторият проблем е самата идея за постоянно ускорение. Според нашите знания и физични закони е невъзможно да се ускорява безкрайно.

Освен това такова превозно средство не е подходящо за изследователски мисии, тъй като трябва постоянно да ускорява - да лети. Той няма да може да спре, за да изучава планетата, дори няма да може да лети около нея бавно - той трябва да ускори.

Така става ясно, че такава изкуствена гравитация все още не е достъпна за нас.

Въртележка

Всеки знае как въртенето на въртележка влияе на тялото. Следователно, устройство за изкуствена гравитация, базирано на този принцип, изглежда най-реалистично.

Всичко, което е в диаметъра на въртележката, се стреми да изпадне от нея със скорост, приблизително равна на скоростта на въртене. Оказва се, че върху телата действа сила, насочена по радиуса на въртящия се обект. Много е подобно на гравитацията.

И така, необходим е кораб с цилиндрична форма. В същото време тя трябва да се върти около оста си. Между другото, изкуствената гравитация на космически кораб, създадена по този принцип, често се демонстрира в научно-фантастични филми.

Кораб с форма на варел, въртящ се около надлъжната си ос, създава центробежна сила, чиято посока съответства на радиуса на обекта. За да изчислите полученото ускорение, трябва да разделите силата на масата.

В тази формула резултатът от изчислението е ускорение, първата променлива е възловата скорост (измерена в радиани за секунда), втората е радиусът.

Според това, за да получим g, с който сме свикнали, е необходимо правилно да комбинираме радиуса на космическия транспорт.

Подобен проблем се подчертава във филми като Intersolah, Babylon 5, 2001: A Space Odyssey и други подобни. Във всички тези случаи изкуствената гравитация е близка до земното ускорение, дължащо се на гравитацията.

Колкото и добра да е идеята, реализирането й е доста трудно.

Проблеми с метода на въртележката

Най-очевидният проблем е подчертан в „Космическа одисея“. Радиусът на "космическия носител" е около 8 метра. За да получите ускорение от 9,8, въртенето трябва да се извършва със скорост от приблизително 10,5 оборота всяка минута.

При тези стойности се появява "ефектът на Кориолис", който се състои в това, че на различни разстояния от пода действат различни сили. Тя пряко зависи от ъгловата скорост.

Оказва се, че в космоса ще се създаде изкуствена гравитация, но твърде бързото въртене на тялото ще доведе до проблеми с вътрешното ухо. Това от своя страна причинява нарушения на равновесието, проблеми с вестибуларния апарат и други - подобни - затруднения.

Появата на това препятствие предполага, че подобен модел е изключително неуспешен.

Можете да опитате да отидете от обратното, както направиха в романа „Светът на пръстена“. Тук корабът е направен във формата на пръстен, чийто радиус е близък до радиуса на нашата орбита (около 150 милиона км). При този размер неговата скорост на въртене е достатъчна, за да игнорира ефекта на Кориолис.

Може да предположите, че проблемът е решен, но това изобщо не е така. Факт е, че пълната революция на тази структура около оста й отнема 9 дни. Това предполага, че натоварванията ще бъдат твърде големи. За да ги издържи конструкцията е необходим много здрав материал, с който днес не разполагаме. Освен това проблемът е количеството материал и самият строителен процес.

В игри с подобна тематика, като във филма „Вавилон 5“, тези проблеми са решени по някакъв начин: скоростта на въртене е достатъчна, ефектът на Кориолис не е значителен, хипотетично е възможно да се създаде такъв кораб.

Но дори и такива светове имат недостатък. Името му е ъглов момент.

Корабът, въртящ се около оста си, се превръща в огромен жироскоп. Както знаете, е изключително трудно да принудите жироскопа да се отклони от оста си поради факта, че е важно неговото количество да не напуска системата. Това означава, че ще бъде много трудно да се даде посока на този обект. Този проблем обаче може да бъде решен.

Решение

Изкуствената гравитация на космическата станция става достъпна, когато цилиндърът на О'Нийл идва на помощ. За да се създаде този дизайн, са необходими еднакви цилиндрични кораби, които са свързани по оста. Те трябва да се въртят в различни посоки. Резултатът от такова сглобяване е нулев ъглов импулс, така че не би трябвало да има трудности при даването на необходимата посока на кораба.

Ако е възможно да се направи кораб с радиус около 500 метра, тогава той ще работи точно както трябва. В същото време изкуствената гравитация в космоса ще бъде доста удобна и подходяща за дълги полети на кораби или изследователски станции.

Космически инженери

Създателите на играта знаят как да създадат изкуствена гравитация. В този фантастичен свят обаче гравитацията не е взаимното привличане на телата, а линейна сила, предназначена да ускорява обектите в дадена посока. Привличането тук не е абсолютно; то се променя, когато източникът бъде пренасочен.

Изкуствената гравитация на космическата станция се създава с помощта на специален генератор. Той е равномерен и равнопосочен в обхвата на генератора. И така, в реалния свят, ако попаднете под кораб с инсталиран генератор, ще бъдете издърпани към корпуса. Въпреки това, в играта героят ще пада, докато не напусне периметъра на устройството.

Днес изкуствената гравитация в космоса, създадена от подобно устройство, е недостъпна за човечеството. Но дори и побелелите разработчици не спират да мечтаят за това.

Сферичен генератор

Това е по-реалистична опция за оборудване. Когато е инсталиран, гравитацията е насочена към генератора. Това дава възможност да се създаде станция, чиято гравитация ще бъде равна на планетарната.

Центрофуга

Днес изкуствената гравитация на Земята се намира в различни устройства. Те се основават в по-голямата си част на инерцията, тъй като тази сила се усеща от нас по подобен начин на гравитационното влияние - тялото не различава каква причина причинява ускорението. Като пример: човек, който се качва в асансьор, изпитва влиянието на инерцията. През очите на физик: издигането на асансьора добавя ускорението на кабината към ускорението на свободното падане. Когато кабината се върне към премерено движение, „наддаването“ на тегло изчезва, връщайки обичайните усещания.

Учените отдавна се интересуват от изкуствената гравитация. Най-често за тези цели се използва центрофуга. Този метод е подходящ не само за космически кораби, но и за наземни станции, където е необходимо да се изследват ефектите на гравитацията върху човешкото тяло.

Учете на Земята, кандидатствайте в...

Въпреки че изучаването на гравитацията започва в космоса, това е много земна наука. Дори и днес напредъкът в тази област е намерил своето приложение, например в медицината. Знаейки дали е възможно да се създаде изкуствена гравитация на планета, тя може да се използва за лечение на проблеми с опорно-двигателния апарат или нервната система. Освен това изследването на тази сила се извършва предимно на Земята. Това дава възможност на астронавтите да провеждат експерименти, оставайки под внимателното внимание на лекарите. Изкуствената гравитация в космоса е друг въпрос, там няма хора, които да помогнат на астронавтите в случай на непредвидена ситуация.

Като се има предвид пълната безтегловност, не може да се вземе предвид сателит, разположен в ниска околоземна орбита. Тези обекти, макар и в малка степен, се влияят от гравитацията. Силата на гравитацията, генерирана в такива случаи, се нарича микрогравитация. Истинската гравитация се усеща само в превозно средство, летящо с постоянна скорост в открития космос. Човешкото тяло обаче не усеща тази разлика.

Можете да изпитате безтегловност по време на дълъг скок (преди сенникът да се отвори) или по време на параболично спускане на самолета. Такива експерименти често се провеждат в САЩ, но в самолет това усещане трае само 40 секунди - това е твърде кратко за пълно изследване.

В СССР още през 1973 г. знаеха дали е възможно да се създаде изкуствена гравитация. И те не само го създадоха, но и го промениха по някакъв начин. Ярък пример за изкуствено намаляване на гравитацията е сухото потапяне, потапяне. За да постигнете желания ефект, трябва да поставите дебел филм върху повърхността на водата. Човекът се поставя върху него. Под тежестта на тялото тялото потъва под водата, като на върха остава само главата. Този модел демонстрира средата без опора и ниска гравитация, която характеризира океана.

Няма нужда да отидете в космоса, за да изпитате противоположната сила на безтегловността - хипергравитацията. Когато космически кораб излита и каца в центрофуга, претоварването може не само да се усети, но и да се проучи.

Гравитационно лечение

Гравитационната физика също изучава ефектите на безтегловността върху човешкото тяло, опитвайки се да минимизира последствията. Но голям брой постижения на тази наука могат да бъдат полезни и за обикновените жители на планетата.

Лекарите възлагат големи надежди на изследването на поведението на мускулните ензими при миопатия. Това е сериозно заболяване, водещо до ранна смърт.

По време на активни физически упражнения голям обем от ензима креатинфосфокиназа навлиза в кръвта на здрав човек. Причината за това явление е неясна; може би натоварването засяга клетъчната мембрана по такъв начин, че тя става „дупчиста“. Пациентите с миопатия получават същия ефект без упражнения. Наблюденията на астронавтите показват, че в безтегловност притокът на активен ензим в кръвта е значително намален. Това откритие предполага, че използването на потапяне ще намали отрицателното въздействие на факторите, водещи до миопатия. В момента се провеждат експерименти върху животни.

Лечението на някои заболявания вече се извършва с помощта на данни, получени от изследването на гравитацията, включително изкуствената гравитация. Например, лечението на церебрална парализа, инсулти и Паркинсонова болест се извършва чрез използването на стресови костюми. Изследванията за положителните ефекти на опората, пневматичната обувка, са почти завършени.

Ще летим ли до Марс?

Последните постижения на астронавтите дават надежда за реалността на проекта. Има опит в оказването на медицинска помощ на човек по време на дълъг престой далеч от Земята. Изследователските полети до Луната, чиято гравитационна сила е 6 пъти по-малка от нашата, също донесоха много ползи. Сега астронавтите и учените си поставят нова цел - Марс.

Преди да се наредите на опашка за билет до Червената планета, трябва да знаете какво очаква тялото още на първия етап от работата - по пътя. Средно пътят до пустинната планета ще отнеме година и половина - около 500 дни. По пътя ще трябва да разчитате само на собствените си сили, просто няма къде да чакате помощ.

Много фактори ще подкопаят силата ви: стрес, радиация, липса на магнитно поле. Най-важният тест за тялото е промяната в гравитацията. По време на пътуването човек ще се „запознае“ с няколко нива на гравитация. На първо място, това са претоварвания по време на излитане. После – безтегловност по време на полет. След това - хипогравитация на дестинацията, тъй като гравитацията на Марс е по-малка от 40% от земната.

Как се справяте с негативните ефекти от безтегловността при дълъг полет? Надяваме се, че разработките в областта на изкуствената гравитация ще помогнат за решаването на този проблем в близко бъдеще. Експерименти с плъхове, пътуващи с Cosmos 936, показват, че тази техника не решава всички проблеми.

Опитът на OS показва, че използването на тренировъчни комплекси, които могат да определят необходимото натоварване за всеки астронавт поотделно, може да донесе много по-големи ползи за тялото.

Засега се смята, че до Марс ще летят не само изследователи, но и туристи, които искат да създадат колония на Червената планета. За тях, поне за първи път, усещанията от безтегловност ще надделеят над всички аргументи на лекарите за опасността от продължителния престой в такива условия. След няколко седмици обаче те също ще имат нужда от помощ, поради което е толкова важно да успеем да намерим начин за създаване на изкуствена гравитация на космическия кораб.

Резултати

Какви изводи могат да се направят за създаването на изкуствена гравитация в космоса?

Сред всички варианти, които се разглеждат в момента, въртящата се структура изглежда най-реалистична. Въпреки това, с настоящото разбиране на физичните закони, това е невъзможно, тъй като корабът не е кух цилиндър. Вътре има припокривания, които пречат на реализирането на идеите.

Освен това радиусът на кораба трябва да е толкова голям, че ефектът на Кориолис да няма съществен ефект.

За да контролирате нещо подобно, имате нужда от цилиндъра O'Neill, споменат по-горе, който ще ви даде възможност да контролирате кораба. В този случай се увеличават шансовете за използване на такъв дизайн за междупланетни полети, като същевременно се осигурява на екипажа удобно ниво на гравитация.

Преди човечеството да успее да сбъдне мечтите си, бих искал да видя малко повече реализъм и още повече познаване на законите на физиката в научнофантастичните произведения.

Поставете човек в космоса, далеч от гравитационните връзки на земната повърхност, и той ще изпита безтегловност. Въпреки че всички маси на Вселената все още ще упражняват гравитационна сила върху него, те също ще привличат всеки космически кораб, в който се намира човекът, така че той ще плава. И все пак ни показаха по телевизията, че екипажът на определен космически кораб доста успешно ходи с крака на пода при всякакви условия. За целта се използва изкуствена гравитация, създадена от инсталации на борда на фантастичен кораб. Колко близо е това до истинската наука?

Капитан Габриел Лорка на мостика на Дискавъри по време на фалшива битка с клингоните. Целият екипаж е привлечен от изкуствена гравитация и това вече е канон

По отношение на гравитацията голямото откритие на Айнщайн е принципът на еквивалентността: при равномерно ускорение референтната система е неразличима от гравитационното поле. Ако бяхте на ракета и не можехте да видите вселената през прозореца, нямаше да имате представа какво се случва: гравитация ли ви дърпаше надолу или ракетата се ускоряваше в определена посока? Това беше идеята, довела до общата теория на относителността. След 100 години това е най-точното описание на гравитацията и ускорението, което познаваме.

Идентичното поведение на падаща топка на пода в ракета (вляво) и на Земята (вдясно) демонстрира принципа на еквивалентност на Айнщайн

Има още един трик, както пише Итън Сийгъл, който можем да използваме, ако искаме: можем да накараме космическия кораб да се върти. Вместо линейно ускорение (като тягата на ракета), центростремителното ускорение може да се накара да работи така, че човекът на борда да усеща външното тяло на космическия кораб да го тласка към центъра. Тази техника беше използвана в 2001: Космическа одисея и ако вашият космически кораб беше достатъчно голям, изкуствената гравитация щеше да бъде неразличима от истинската.

Има само едно нещо. Тези три вида ускорение - гравитационно, линейно и ротационно - са единствените, които можем да използваме, за да симулираме ефектите на гравитацията. И това е огромен проблем за космически кораб.

Концепцията на станцията от 1969 г., която трябваше да бъде сглобена в орбита от завършените етапи на програмата Аполо. Станцията трябваше да се върти около централната си ос, за да създаде изкуствена гравитация

Защо? Защото, ако искате да отидете в друга звездна система, ще трябва да ускорите кораба си, за да стигнете до там, и след това да го забавите, когато пристигнете. Ако не можете да се предпазите от тези ускорения, ви очаква бедствие. Например, за да се ускори до пълна инерция в Стар Трек, до няколко процента от скоростта на светлината, човек ще трябва да изпита ускорение от 4000 g. Това е 100 пъти ускорението, което започва да възпрепятства притока на кръв в тялото.

Изстрелването на космическата совалка Колумбия през 1992 г. показа, че ускорението се случва за дълъг период от време. Ускорението на космическия кораб ще бъде многократно по-високо и човешкото тяло няма да може да се справи с него

Освен ако не искате да сте в безтегловност по време на дълго пътуване - за да не се подлагате на ужасно биологично износване като загуба на мускули и кости - трябва да има постоянна сила върху тялото. За всяка друга сила това е доста лесно да се направи. В електромагнетизма, например, човек може да постави екипаж в проводяща кабина и много външни електрически полета просто ще изчезнат. Би било възможно да поставите две успоредни плочи вътре и да създадете постоянно електрическо поле, което избутва зарядите в определена посока.

Само ако гравитацията работеше по същия начин.

Просто няма такова нещо като гравитационен проводник, нито е възможно да се защитите от гравитационната сила. Невъзможно е да се създаде еднородно гравитационно поле в област от пространството, например между две плочи. Защо? Защото за разлика от електрическата сила, генерирана от положителни и отрицателни заряди, има само един вид гравитационен заряд и това е маса-енергия. Гравитационната сила винаги привлича и от нея няма спасение. Можете да използвате само три вида ускорение - гравитационно, линейно и ротационно.

По-голямата част от кварките и лептоните във Вселената се състоят от материя, но всеки от тях също има античастици, направени от антиматерия, чиито гравитационни маси не са определени

Единственият начин, по който може да бъде създадена изкуствена гравитация, която да ви предпази от ефектите на ускорението на вашия кораб и да ви осигури постоянна тяга „надолу“ без ускорение, би бил, ако отключите частици с отрицателна гравитационна маса. Всички частици и античастици, които открихме досега, имат положителна маса, но тези маси са инерционни, което означава, че могат да бъдат оценени само когато частицата е създадена или ускорена. Инерционната маса и гравитационната маса са едни и същи за всички частици, които познаваме, но никога не сме тествали нашата идея върху антиматерия или античастици.

В момента се провеждат експерименти в тази област. Експериментът ALPHA в CERN създаде антиводород: стабилна форма на неутрална антиматерия и работи за изолирането му от всички други частици. Ако експериментът е достатъчно чувствителен, ще можем да измерим как една античастица навлиза в гравитационно поле. Ако падне надолу, като обикновена материя, тогава има положителна гравитационна маса и може да се използва за изграждане на гравитационен проводник. Ако падне нагоре в гравитационно поле, това променя всичко. Само един резултат и изкуствената гравитация може внезапно да стане възможна.

Възможността за получаване на изкуствена гравитация е невероятно привлекателна за нас, но се основава на съществуването на отрицателна гравитационна маса. може да е такава маса, но все още не сме го доказали

Ако антиматерията има отрицателна гравитационна маса, тогава чрез създаване на поле от нормална материя и таван от антиматерия, бихме могли да създадем изкуствено гравитационно поле, което винаги ще ви дърпа надолу. Чрез създаването на гравитационно проводима обвивка под формата на корпуса на нашия космически кораб, ние бихме защитили екипажа от силите на свръхбързото ускорение, което иначе би било смъртоносно. И най-доброто от всичко, хората в космоса вече няма да изпитват отрицателните физиологични ефекти, които измъчват астронавтите днес. Но докато не намерим частица с отрицателна гравитационна маса, изкуствената гравитация ще се получава само благодарение на ускорението.