Gravitasi Buatan Fiksi Ilmiah Tidak Akan Bekerja; Ayo Bicara Kekuatan-G

Gravitasi itu sulit. Butuh waktu lama bagi Newton untuk memecahkannya dan banyak fisikawan Newton seratus tahun untuk mengonfirmasi teori gravitasi Einstein. Dan itu adalah hal-hal yang terjadi secara alami. Gravitasi buatan jauh lebih membingungkan.

Menambang sci-fi - yang secara mengejutkan bermanfaat untuk penyelesaian masalah futuristik - tidak ada harapan di sini. Mempertimbangkan Star Wars pengetahuan, yang menusukkan jari kotor ke dalam setiap lubang seukuran midichlorian. Gravitasi buatan pada Milenium Falcon dan setiap sampah ruang lainnya? Ini dihasilkan oleh generator gravitasi buatan. Wookieepedia, yang memiliki sepuluh ribu kata kasar pada Darth Maul, memiliki semua dua kalimat pada logika Lucas mengalahkan nol- g:

Generator gravitasi buatan digunakan untuk menciptakan medan gravitasi yang stabil di luar sumur gravitasi alami sebuah planet, sehingga membantu kehidupan di luar angkasa. Mereka juga digunakan untuk mengompresi objek - untuk tujuan penyimpanan dengan komoditas gas, dan kadang-kadang untuk membuat permata sintetis.

Bahkan Star Trek, yang seharusnya Star Wars untuk anak-anak Model U.N., tidak lebih baik. Tapi itu tidak benar-benar adil untuk memilih fiksi ilmiah. Gravitasi sintetis, seperti gravitasi yang diciptakan oleh manusia, saat ini di luar pemahaman kita.

Masalah

Masalahnya adalah, dibandingkan dengan kekuatan lain, gravitasi lemah - magnet piddly dapat mengalahkannya. Apa artinya itu dalam praktek adalah bahwa, cara termudah untuk membangun pesawat ruang angkasa dengan gravitasi buatan sama dengan gravitasi terestrial adalah dengan memberikannya massa Bumi. Kecuali beberapa materi aneh yang sangat padat atau penelitian yang tidak dapat ditiru, tiba-tiba ditiru, itu tidak mungkin.

Namun itu tidak berarti, tidak ada solusi yang lebih rumit. Pembebanan buatan gravitasi normal tidak akan menjadi salah satunya.

Solusi yang Kemungkinan

Jika Anda mempercepat jumlah yang tepat - baik dalam garis atau lingkaran - Anda dapat membuat gaya-g sama dengan gravitasi. Masalah dengan percepatan dalam satu arah adalah bahwa bahan bakar Anda pada akhirnya akan habis. Untungnya, ruang hampa, jadi begitu akselerasi rotasi berfungsi, tidak ada yang memperlambat gulungan stasiun ruang angkasa. Anda telah melihat ini di layar dalam Elysium, Mars, dan Lingkaran cahaya - Dan itu meresap konsep NASA aneh. (Tidak hanya itu tua konsep-konsep seperti seni 1969 di atas - pesawat ruang angkasa berputar ada di peta jalan NASA 2015 untuk masa depan.)

Seperti semua kekuatan, konsep ini bermuara pada akselerasi massa. Dalam hal ini, akselerasi melingkar adalah ω ^ 2 kali R (di mana ω adalah kecepatan sudut dan R adalah jari-jari kapal). Karena massa tetap sama di mana pun Anda berada, menciptakan kesetaraan gravitasi palsu yang tepat menjadi latihan dalam membuat kapal Anda ukuran yang tepat dan memutarnya dengan kecepatan yang tepat.

Masalah dengan Solusi yang Mungkin

Tetapi membangun kapal pemintalan Goldilocks tidak mudah. Jika jari-jarinya terlalu kecil, Anda menabrak efek Coriolis. Ketika bingkai internal Anda berputar dengan cepat, tindakan sederhana mengambil sifat aneh. Anda mungkin merasa nyaman seperti g-force Bumi yang diam, tetapi bahkan memiringkan kepala Anda bisa membuat dua telinga bagian dalam Anda tidak selaras. Itulah sebabnya Anda tidak dapat melempar bola basket lurus ke atas komidi putar, tunjukkan serial YouTube PBS Space Time:

Jika Anda membuat kapal cukup besar, Anda tidak perlu memutarnya begitu cepat - tetapi Anda mendapatkan tekanan mekanis yang luar biasa pada pesawat ruang angkasa Anda jika Anda membuatnya besar. Tempat manis sci-fi, PBS Space Time mengatakan, dekat dengan cincin Halo. Mengingat puluhan ribu dolar per pon untuk mendapatkan bahan dari planet, "astronomis," seperti yang dikatakan astronom Universitas Cornell, kita harus membangun benda itu di luar angkasa. Diberi Kickstarter yang cukup besar, Anda bisa menjadikan nol-g menjadi satu digit.