Dirbtinė gravitacija vaduojasi iš mokslinės fantastikos

Dirbtinė gravitacija mokslinėje fantastikoje naudojama jau seniai. Įsivaizduokite rato formos erdvėlaivius, panašius į „2001-ųjų kosminės odisėjo“ ar „Marsiečio“ įsivaizduojamus aparatus, kuriančius gravitaciją savo sukimusi.

Kolorado universiteto Boulderyje mokslinikų komanda stengiasi šias technologijas paversti tikrove.

Aerokosmonautikos inžinieriaus Torino Clarko vadovaujami tyrėjai šių Holivudo fantazijų įgyvendinti negali – kol kas. Bet jie kuria naujus būdus, kaip besisukančias sistemas, kurios tilptų būsimose kosmoso stotyse ar netgi Mėnulio bazėse. Astronautai šiuose kambariuose galėtų gauti savo kasdienes gravitacijos dozes. Būtų kaip spa gydyklos nesvarumo poveikiui gydyti.

Grupė tikisi, kad jų pastangos vieną dieną padės astronautams išlaikyti sveikatą ilgų kosminių skrydžių metu ir jie galės keliauti toliau nuo Žemės.

Bet pirmiausiai Clarko komandai teks išspręsti problemą, jau daug metų persekiojančią dirbtinės gravitacijos erdvėlaiviuose kūrėjus: jūros liga.

„Be traukos astronautams retėja kaulai, jie praranda raumenų masę, silpnėja širdies ir kraujagyslių būklė. Dabar yra priemonių, padedančių išvengti šių pasekmių,“ sakė Clarkas, asist. prof. Ann ir H.J. Smead aerokosminės inžinerijos mokslų padalinyje. „Bet dirbtinė gravitacija puiki tuo, kad visas šias bėdas išsprendžia kartu.“

Keistas pojūtis

Clarkas dirbtinę gravitaciją išbando savo kailiu kambaryje, nelabai didesniame už įprastą biuro kabinetą.

©University of Colorado at Boulder

Inžinierius atsigula ant ligoninės vežtuvą primenančios metalinės platformos, mašinos, kurią inžinierius vadina trumpo spindulio centrifuga, dalies. Po trumpos atskaitos platforma pradeda suktis apie kambarį – iš pradžių lėtai, o paskui vis greičiau ir greičiau.

Aerokosminės inžinerijos studentas ir laboratorijos asistentas Nicholas Dembiczak stebi Clarką kompiuterio monitoriuje gretimame kambaryje.

„Sukatės 15 apsisukimų per minutę greičiu,“ praneša jis per mikrofoną.

Clarkui, panašu, nė motais. „Tai smagu,“ sako jis.

Ir be to, mokslininkai Žemėje prie dirbtinės gravitacijos veikimo kosmose tyrimų gali prisiartinti tik tiek.

Clarkas paaiškino, kad centrifugos kuriamas kampinis pagreitis stumia jo pėdas link platformos pagrindo – beveik taip pat, lyg stovėtų, remdamasis savo svoriu.

Tiesą sakant, toks keistas, kad inžinieriai ilgai manė, kad dėl jo dirbtinė gravitacija – neįgyvendinama svajonė.

Tačiau Clarkas ir Bretlas laikėsi kitos nuomonės.

Palengva ir iš lėto

Neseniai atliktuose tyrimuose jie su kolegomis tyrė, ar pykinimas išties yra dirbtinės gravitacijos kaina. Kitaip tariant, ar galėtų astronautai savo kūnus ištreniruoti ir toleruoti sukimąsi kaip žiurkėnai rate?

Komanda pakvietė grupę savanorių ir išbandė juos per 10 centrifugos sesijų.

Bet kitaip nei daugelyje ankstesnių tyrimų, CU Boulder tyrėjai neskubėjo. Iš pradžių subjektus jie suko vos vieno apsisukimo per minutę sparta, didindami greitį tik tada, kai savanoriai nebejusdavo pykinimo ir greitį didindavo tik kai visi dalyviai nebejausdavo kritimo iliuzijos.

„Pristatau tai konferencijoje ir visis sako „ji toji, kur suka žmones, kol juos supykina“," sakė Bretl. „Bet stengiamės išvengti jūrligės pasireiškimo, nes viso tyrimo tikslas yra padaryti tai pakenčiama.“

Toks personalizuotas būdas suveikė. Besibaigiant 10 sesijai, visi tyrimo subjektai sukosi patogiai, nejusdami jokių iliuzijų, vidutiniu ~17 rpm greičiu. Tai – daug greičiau nei pavyko kam nors anksčiau pasiekti. Rezultatus grupė paskelbė birželį Journal of Vestibular Research.

Clarkas sako, kad šis tyrimas – rimtas argumentas, kad dirbtinė gravitacija gali būti naudojama kosminėse kelionėse.

„Kaip supratome, iš esmės prie to bet kas gali prisitaikyti,“ sakė jis.

Tebevykdomame tyrime tyrėjai padidino treniruočių sesijų skaičių iki 50 ir paaiškėjo, kad ilgiau pasitreniravę, žmonės gali suktis netgi dar greičiau.

Bet prieš įrengiant dirbtinės gravitacijos kambarį TKS, dar teks atsakyti į daug klausimų: pavyzdžiui, kiek trunka treniruočių efektas, ir kiek gravitacijos reikės, kad astronautams nenyktų raumenys ir kaulai?

Kaip bebūtų, Bretl viliasi, kad šis tyrimas padės įtikinti mokslininkus, kad dirbtinė gravitacija nėra skirta vien fantastiniams filmams.

„Mūsų darbo tikslas – pabandyti įtikinti daugiau žmonių, kad dirbtinė gravitacija nėra toks jau beprotiškas sumanymas. Gal jai vietos atsirastų ir už mokslinės fantastikos ribų.“

Daniel Strain
phys.org