Frage:
Wie kann man die Schwerkraft der Erde in zukünftigen Kolonien auf anderen Planeten simulieren?
user92
2013-07-19 13:05:14 UTC
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Was wäre ein praktikables Mittel, um die Gravitationsbeschleunigung der Erde in einer zukünftigen Kolonie auf einem anderen Planeten zu simulieren und aufrechtzuerhalten?

Ich konzentriere mich hauptsächlich auf terrestrische Planeten, auf denen eine Kolonie auf der Oberfläche errichtet werden könnte, wie auf Merkur-, Venus-, Luna-, Mars-, Gas- und Eisriesenmonden, Neben- und Zwergplaneten, bei denen die Gravitationskonstante ist weniger als auf der Erde.

Oder wäre es stattdessen ein Fall einer spezifischen physiologischen Anpassung, die im Laufe der Zeit an die geringeren Gravitationseffekte auf diesen Planeten auftritt?

Ich antwortete, hauptsächlich weil meine Antworten auch auf Raumschiffe angewendet werden können. Aber ich denke, sich auf die Planeten selbst zu konzentrieren und künstliche Schwerkraft zu erzeugen, könnte eher eine physikalische Frage sein, ohne so viel Erforschung.
@RhysW gut, Kolonien wären ein weiteres Sprungbrett in der Erforschung, da sie eine entfernte Basis bieten würden, sobald sie autark sind.
Ja, ich nehme an, dass der potenzielle Terraforming-Aspekt auch unter das Thema Ontop fallen würde.
Was wäre die Motivation? Was bringt es, sich auf einen Planeten mit niedriger Schwerkraft zu bewegen, wenn sie nur die Schwerkraft erhöhen wollen?
"Was wäre die Motivation?" Immobilien werden in Fläche gemessen. Obwohl Planeten mehr Masse und Volumen haben, ist das meiste davon nicht zugänglich. Die kleinen Körper haben eine weitaus zugänglichere Oberfläche als die Planeten und großen Monde unseres Sonnensystems. Für einen Asteroiden kann das gesamte * Volumen * erreicht werden. Wenn unser Ziel darin besteht, die Wohnfläche und die Ressourcenbasis zu vergrößern, sollten wir den planetarischen Chauvinismus aufgeben, kleinere Körper bieten viel mehr von beidem.
Im Weltraum und auf langen Weltraumreisen scheint es der beste Weg zu sein, das Gewichtsgefühl zu erhöhen, die Zentrifugalkraft anzuwenden. Dies bedeutet, dass sich das gesamte Raumschiff oder ein Teil davon drehen müsste. Das Drehen eines großen Raumfahrzeugs ist schwierig, da die Gewichtsverteilung beibehalten und ausgeglichen werden muss. Sie haben vielleicht Raumschiffe mit sich drehenden Abschnitten in Filmen und im Fernsehen gesehen, aber keiner von ihnen würde im wirklichen Leben funktionieren.
Fünf antworten:
#1
+10
LocalFluff
2014-03-24 15:16:08 UTC
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Zentrifugen mit langen Bändern (oder Luftstrahlen) können auch am Boden verwendet werden. Unten sehen Sie eine Abbildung, in der sich der bemannte Teil des Karussells zum Schutz vor Strahlung unter der Erde befindet. Laut der Quelle wäre der Zentrifugalradius 33 Meter lang, um 0,5 g zu erreichen (wobei 0,17 g natürlich auf dem Mond angegeben werden).

enter image description here enter image description here

Von www. cislunarone.com von Dr. Doug Plata.

Fester Boden mit nützlicher Schwerkraft ist in der Tat eine seltene Ressource im Sonnensystem. Mars und Merkur mit 0,38 g könnten für die menschliche Gesundheit ausreichen. Wenn die Mondgravitation ausreicht, haben wir ein halbes Dutzend andere Körper. Aber dann gibt es Ceres mit 0,03 g, was sicherlich nutzlos ist.

Eine phantastischere Idee ist es, einen Tunnel in einem Asteroiden zu bauen und ihn so zu drehen, dass Sie mit den Füßen nach außen auf der Innenseite des Asteroiden gehen Oberfläche. Zukünftige Weltraumforschung könnte eine lustige Sache sein!

#2
+4
HopDavid
2014-03-27 23:58:44 UTC
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Ich spreche darüber bei Was ist die minimale Spingewohnheit?

Wir haben zwei Datenpunkte: 0 g und 1 g. Wir kennen die Auswirkungen von partiellem g nicht. Vielleicht kann uns die Schwerkraft des Mars oder des Mondes gesund halten. Oder vielleicht auch nicht.

Valeri Polyakov verbrachte 438 Tage im Orbit, erlitt jedoch nur einen geringen Knochenverlust. Er hatte jedoch viel Selbstdisziplin und hielt ein herausforderndes Trainingsprogramm aufrecht.

Neben Muskel- und Knochenatrophie ist auch die Drainage ein Problem. Wir verlassen uns zum Beispiel auf die Schwerkraft, um unsere Nebenhöhlen zu entleeren. Ich glaube nicht, dass ein volles g benötigt wird, damit die Flüssigkeit bergab fließt. Teilweise g hilft nicht nur bei der Hausarbeit des Körpers, sondern kann auch Toilettenspülungen, konventionelle Duschen usw. ermöglichen. Eine weniger störende Hygiene wäre ein großer Moralverstärker und würde die Gesundheit verbessern (meiner Meinung nach).

Wo ist die Antwort auf die oben gestellte Frage?
"Spin Habs" - Spin Habs sind eine praktikable Methode, um die Schwerkraft der Erde zu simulieren und aufrechtzuerhalten. In dem Link, den ich bereitgestellt habe, ist eine Beschreibung eines Karussells auf einer Planetenoberfläche.
Ein letzter Teil der Frage ist "ein Fall einer spezifischen physiologischen Anpassung, die im Laufe der Zeit an die niedrigeren Gravitationseffekte auftritt ...?" Was ich glaube, meine Antwort adressiert teilweise. Auswirkungen von partiellem g sind nicht bekannt. Es ist möglich, dass wir uns an den Mars oder sogar an den Mond anpassen können. Oder nicht. Aber an diesem Punkt ist die Annahme, dass wir ein volles g brauchen, nicht gerechtfertigt. Wenn ein Mars-G ausreichend ist, könnte dies die Kosten für den Bau von Spin-Habs auf Zwergplaneten wie Ceres erheblich reduzieren.
OK, also ist die Antwort auf Ihrem Blog? Die Antwort auf die oben gestellte Frage sollte hier sein, wo Sie sie als solche eingereicht haben. Das Verknüpfen mit Ihrem Blog ist in Ordnung, wenn Sie der Meinung sind, dass dies dann noch erforderlich ist. Andernfalls schadet es nicht, auch in Ihrem persönlichen Profil darauf zu verlinken.
Ich habe an verschiedenen Weltraumforen teilgenommen und festgestellt, dass ich oft wiederholt dieselben Informationen und Argumente geschrieben habe. Das Schreiben von Blog-Posts, die auf häufig gestellte Fragen antworten, ist ein Versuch, Zeit zu sparen. Manchmal gehen meine Blog-Beiträge sehr detailliert vor, mehr als in einem typischen Forum gerechtfertigt ist. In Online-Diskussionen versuche ich mich kurz zu fassen, stelle aber gerne Links zur Verfügung, falls ein Leser weitere Informationen wünscht.
Wir sind kein Forum, dies ist eine Q & A-Site. Selbst wenn man nur den Namen nennt, muss die Antwort hier sein, wo die Frage ist. Weitere Informationen finden Sie in unserer [Über] und [Hilfe], insbesondere in [Antwort]. Dies ist kein Trottel, wir schreiben wahrscheinlich alle unsere eigenen Blogs (oder gleichwertige), aber keiner hat bisher nur als Antwort darauf verlinkt (obwohl vielleicht als Kommentar). In diesem Fall können Sie, da es sich um Ihr eigenes Schreiben handelt, natürlich Zuschreibungen überspringen. Andernfalls müssen auch Auszüge aus externen Quellen in Blockquote markiert und die Autoren ordnungsgemäß zugeordnet werden, sofern möglich mit einem Link.
#3
+2
RhysW
2013-07-19 13:23:48 UTC
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Hierfür gibt es einige Möglichkeiten.

1. Erhöhen Sie die Masse des Planeten

Wenn die Masse des Planeten gleich der der Erde ist, haben Sie natürlich die gleiche Anziehungskraft (vorausgesetzt, der Spin ist der gleiche, werde ich bekommen dazu).

Für Planeten mit mehr Masse als Erde müssten Sie die Masse verringern, um diesen Effekt zu erzielen.

Das ist allerdings nicht einfach, daher ist eine Alternative

Was ist, wenn wir uns nicht wie ein Schwerefeld mit derselben Stärke fühlen, sondern wie ein Schwerefeld mit derselben Stärke fühlen?

2. Wenden Sie eine nach unten gerichtete Kraft an

Diese Technologie existiert nicht wirklich, von der ich weiß, aber wenn man einen abstoßenden Effekt von den Decken auf jede Person im Raum anwenden könnte, dann die hinzugefügte Eine nach unten gerichtete Kraft würde sich wie eine stärkere Schwerkraft anfühlen.

Wenn Sie sie dagegen verringern möchten, möchten Sie eine anziehende Kraft auf die Decke ausüben. Aber noch einmal, diese Technologien existieren noch nicht und ich habe auch keine Gedanken darüber, wie sie entstehen würden.

3. Magnetstiefel

Für mich scheint dies die praktikabelste Option zu sein. Haben Sie Metallböden und Stiefel, die durch elektromagnetische Induktion magnetisch sind. Auf diese Weise können Sie den Magnetismus ein- und ausschalten. Wenn Sie von den Magneten vom Boden angezogen werden, haben Sie den Vorteil, dass es sich wie eine stärkere Schwerkraft auf Ihren Beinen anfühlt und Sie am Boden hält, aber Ihr Körper wird immer noch weniger Gewicht haben und es wird immer noch weniger Gewicht auf diesen haben Objekte, die nicht magnetisiert werden.

Das Beste an dieser Technologie ist, dass sie auch in einem Raumschiff für lange Erkundungsflüge verwendet werden kann

Ich glaube nicht, dass Spin die Schwerkraft beeinflusst, schließlich werden wir immer noch am Nordpol festgehalten.
Der Nordpol dreht sich immer noch mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Rest der Erde. Er bleibt nicht still, während sich der Rest des Planeten dreht. Drehen Sie einen Basketball an Ihrem Finger, die Ober- und Unterseite bewegen sich immer noch.
@RhysW: Sie verbinden eine Änderung der relativen Masse mit einer Zunahme oder Abnahme der Drehung eines Planeten. Könnten Sie den physikalischen Hintergrund dieser Aussage oder eine Referenz, die sie erklärt (durch Berechnung / Formeln), besser erklären?
@ernestopheles über zweite Gedanken Ich glaube, ich habe mich geirrt. Das erneute Lesen meiner Quellen beweist das Gegenteil. Vielen Dank für den Anstoß zur Beweisaufnahme
Ich glaube nicht, dass Magnetstiefel die Schwerkraft auf nützliche Weise simulieren. Ich sehe nicht, wie es Druck auf das Skelett ausübt, um Knochenschwund zu verhindern.
Sie erhalten die gleiche Anziehungskraft wie die Erde, wenn der Planet die gleiche Masse * und Dichte * hat. (Oder niedrigere Masse mit höherer Dichte oder höhere Masse mit niedrigerer Dichte.) Die Erde hat zufällig die höchste durchschnittliche Dichte aller Planeten im Sonnensystem.
@user39: Der Spin der Erde reduziert * leicht * Ihr effektives Gewicht, wenn Sie am Äquator stehen. Um dem vollständig entgegenzuwirken, müsste es sich ungefähr alle 84 Minuten und nicht alle 24 Stunden drehen - was dazu führen würde, dass der Planet auseinander fliegt.
Es gibt einen Unterschied zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω (oft gemessen im Bogenmaß / Zeit) und der Geschwindigkeit, die wir normalerweise als Geschwindigkeit (Entfernung / Zeit) betrachten. Die Geschwindigkeit ist r * ω, wobei r der Abstand von der Achse ist. Im Erdfall beträgt ω etwa 2 pi / 24 Stunden. Die Geschwindigkeit am Nordpol beträgt 0 km * 2 pi Radiant / 24 Stunden oder 0 km / Stunde. Am Äquator sind es 6378 km * 2 pi Radiant / 24 Stunden oder ungefähr 1700 km / Stunde.
Ich stimme Local Fluff zu, Magnetstiefel würden keinen Druck auf die langen Knochen ausüben und somit wenig tun, um Atrophie zu verhindern. Das Aufbringen einer nach unten gerichteten Kraft ist möglich, dies kann jedoch ohne Abstoßen von Decken erfolgen. Jemand auf dem Mond könnte das Erdgewicht simulieren, indem er einen Rucksack trägt, der das Fünffache seiner Masse beträgt. Die Masse eines Planeten zu erhöhen ist nicht praktikabel. Ich stimme für diese Antwort und für die Antwort von Local Fluff. Zentrifugen sind ein praktischer Weg, um die Schwerkraft zu erhöhen.
@HopDavid: Der praktische Nachteil beim Tragen eines Rucksacks mit dem 5-fachen Ihrer Masse auf dem Mond ist, dass die Trägheit 6-mal so hoch ist, obwohl das Gewicht dem Ihres Körpers auf der Erde entspricht. Sie können es vermutlich herumschleppen, aber sobald es sich bewegt, möchten Sie wirklich * nicht * Ihren Daumen zwischen diesem Ding und einem Türrahmen einklemmen oder müssen schnell zum Stillstand kommen, sobald Sie auf dem neuesten Stand sind. Die praktische Lösung besteht, wie Sie sagen, darin, in Zentrifugen so viele Stunden am Tag zu trainieren, wie es sich als notwendig herausstellt.
Eine Variation von # 1 - anstatt die Masse des Planeten zu erhöhen oder vielleicht zusätzlich dazu - eine große Menge hochdichter Materie (abgereichertes Uran? Blei?) Zu konzentrieren, könnte die Gravitation in einem bestimmten Gebiet erhöhen. Vielleicht könnte das der Ort einer Kolonie sein. Roboter könnten vorausgeschickt werden, um Mineralien zu sammeln und zu konzentrieren. Ich weiß nicht, wie viel Einfluss dies haben würde, und natürlich bedeutet dies, dass Sie die Anziehungskraft für einen ganzen Planeten nicht erhöhen und über große Mengen an Materie sprechen, um einen großen Unterschied zu bewirken.
#4
+2
oxalis
2016-05-23 00:35:47 UTC
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LocalFluff hat anscheinend auch über Zentrifugen gesprochen. Hier ist meine Einstellung, die ähnlich ist.

Es wäre für Einzelpersonen einschränkend, zuzulassen, dass ihre Physiologie aufgrund mangelnder Schwerkraft schwächer wird (solange eine Rückfahrt zu einer höheren Schwerkraft zu einem späteren Zeitpunkt möglich war oder gewünscht). Es kann jedoch in Ordnung sein, die Pflanzen und Tiere anpassen zu lassen, was den Umfang des Problems auf die Erhaltung der Gesundheit des Menschen verringert.

Karnevalsfahrten auf der Erde können höhere Schwerkrafteffekte als die Erde hervorrufen. Die NASA prüft bereits Anwendungen dieses.

Eine mögliche Lösung für eine Kolonie auf einem Planeten mit geringerer Masse wie dem Mars, auf dem es eine gewisse Schwerkraft gibt, die aber immer noch schwächer als die Erde ist. ist es, Übungsbereiche im Zentrifugenstil bereitzustellen, die so groß sind wie Riesenräder, die sich ständig drehen (außer bei geplanten Wartungs- oder Nichtbenutzungszeiträumen).

Ein Pod (der eine identische Kreisbahn verfolgt) könnte entsprechend der Zentrifuge auf Geschwindigkeit gedreht und magnetisch angedockt werden. Die Leute in der Kapsel könnten auf Hochtouren gedreht werden, eine Stunde andocken, joggen oder Gewichte heben oder Kniebeugen machen, dann wieder in die Kapsel steigen und nach Hause gehen. All dies müsste natürlich aus Sicherheits- und Bequemlichkeitsgründen angemessen verfeinert werden. Solange die Zentrifuge jedoch eine Decke hatte, die nicht höher als beispielsweise 12 Fuß war, konnte eine Person sicher auf die "Decke" fallen, falls die Zentrifuge ihre Leistung verlor (aufgrund der leichteren Schwerkraft, die einen solchen Sturz verursachte sicherer als es auf der Erde wäre).

Ich würde mir vorstellen, dass die Übungskammer, wenn sie wie ein Riesenrad konstruiert wäre, die höchsten gs hätte, wenn eine Person, die noch steht, ihre Füße auf den Marsboden gerichtet hat, und die niedrigsten gs, wenn ihre Füße zum Marshimmel zeigen. Es würde also eine Anpassungsperiode erfordern, damit sich die Menschen nicht verletzen, indem sie die Schwerkraft zu einem bestimmten Zeitpunkt falsch berechnen (d. H. Zu hart landen). Dies setzt voraus, dass die Übungskammer nicht intelligent genug ist, um die sich ändernde Schwerkraft zu beschleunigen und zu verlangsamen, um die sich ändernde Schwerkraft zu bewältigen.

Dies würde im Gegensatz zum Tragen des Knöchels zur Lösung des Problems der Ganzkörpereffekte der Schwerkraft beitragen Gewichte. Sie könnten sogar wählen, dass Ihre Schwerkraft etwas höher als die Erde ist, wenn dies die Zeit verkürzen würde, die eine Person benötigt, um stark zu bleiben.

Ein weiterer NASA-Artikel über ihre Erkundungen mit Zentrifugen.

Schauen Sie sich die Zentrifugen an, mit denen mit hohen G-Belastungen experimentiert wurde. Sie drehen sich in der horizontalen Ebene und enthalten einen Eimer, der herausschwingt, sodass der "Schwerkraft" -Vektor immer auf den Boden zeigt. Viel einfacher als ein vertikales Riesenrad.
@Hobbes Das klingt einfacher und praktischer, aber ich mag die Idee eines Riesenrads immer noch, nur weil Sie nicht in einer Kabine stecken bleiben. Stattdessen könnten Sie eine ganze Kreisbahn haben, auf der Sie laufen oder sich auf andere Weise bewegen können. Dies ist jedoch ein psychologisches Problem, kein technisches.
Ich bin ein paar Mal auf einer Karnevalsfahrt gefahren, die als "Round-Up" bezeichnet wurde. Es begann sich in horizontaler Position zu drehen, das begann sich zu neigen, bis sich die Fahrer fast vertikal drehten. Am unteren Ende des Spins betrug die Zentrifugalkraft wahrscheinlich etwa 2 G und am oberen Ende des Spins konnte ich meinen gesamten Körper mit einem Finger an jeder Hand von der Rückenmatte heben.
Eine horizontale Zentrifuge kann mit einer Reihe verbundener Eimer entlang ihres Umfangs gebaut werden. Ein Riesenrad hat große Schwankungen in der Schwerkraft (in Ihrem Beispiel fast 0 bis 2 G), das ist wie eine Achterbahnfahrt, keine gute Arbeitsumgebung.
#5
+1
D. Wade
2016-09-13 22:06:16 UTC
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Die Erzeugung künstlicher Schwerkraft auf einem anderen Planeten oder Mond könnte auf die gleiche Weise wie im Weltraum erreicht werden, indem ein Fahrzeug in einem Kreis bewegt wird. Es wäre schwierig, ein sehr großes Fahrzeug in einem Kreis zu bewegen, beispielsweise durch Drehen, aber ein kleineres Fahrzeug könnte in einem Kreis auf einer Schotterbahn fahren. Das System ähnelt möglicherweise Autos, die sich auf einer Fahrbahn auf einer Schnellstraße bewegen. Magnetschwebebahnsysteme würden wahrscheinlich besser funktionieren, da die Räder weniger abgenutzt sind. Die Spur müsste einen Durchmesser von ungefähr einer Meile haben, damit die Insassen den Coriolis-Effekt einer Bewegung in einem Kreis nicht spüren würden, wie in Systemen mit kleinem Durchmesser. Die Steigung der Spur könnte in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit variiert werden, die erforderlich ist, um ein spezifisches erforderliches Gewicht zu erzeugen



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