La gravetat artificial a l'espai és la variació de la gravetat natural (força G) de forma artificial, especialment a l'espai, però de la mateixa manera a la Terra. Això es pot aconseguir a la pràctica utilitzant desiguals forces, essencialment la força centrifuga i la rapidesa lineal.
Així mateix, es tracta d'una tecnologia necessària per a la persistència humana a l'univers, a través d'estacions celestes o ambients espacials. En aquest moment, l'astrofísica i l'enginyeria aeroespacial inquereixen i despleguen nous mètodes per a la reproducció i el maneig d'aquests camps gravitacionals . Conèixer com funciona la força de gravetat a la Terra ens pot ajudar a entendre millor l'artificial a l'espai.
Al llarg de la història s'han presentat nombroses tècniques per crear gravetat artificial, igual que ha passat igualment al camp de la ciència ficció on, en tots dos casos, s'han pretès utilitzar tant forces reals com forces artificials. No obstant això, a la pràctica, els estudis a l' espai exterior de gravetat artificial per a ús humà encara no s'han arribat a realitzar, especialment pel fet que se sol·licita de naus celestes de grans extensions que poguessin accedir la rotació suficient per subministrar la promptitud centrípeta necessària.
Tècniques de generació de gravetat artificial a l'espai
La gravetat artificial a l'espai pot ser representada de nombroses maneres:
rotació
Una nau en rotació causarà la sensació de gravetat dins del seu morrió. La rotació trasllada qualsevol cos de l'interior de la nau cap a les parets, donant l'aspecte d'una empenta gravitacional encaminat cap a l'exterior. El «brio», sovint acreditat com a força centrífuga és en realitat una expressió dels ens dins de la nau pretenent viatjar en línia recta a causa de l'apatia. Aquest principi és similar al que s'estudia al camp gravitatori.
Les parets de la nau subministren la força centrípeta sol·licitada perquè els cossos caminen en un cercle (si estenguessin en línia recta deixarien els límits de la nau). Així, la gravetat apreciada pels objectes és una simple resistència de força de l'objecte sobre els murs protestant amb la força centrípeta de la paret sobre el cos, d'acord amb la tercera llei de Newton.
En aquest sentit, des del punt de vista de la humanitat que trenca a l'entorn, la gravetat artificial a l'espai per rotació es procedeix en alguns semblants de la mateixa manera que la gravetat normal però posseeix els béns següents:
Força centrífuga
Al contrari que la gravetat real, la qual estimula cap a un centre, aquesta pseudoforça en gir subministra una 'gravetat' rotacional que excita fora de l'eix de rotació. Els nivells de gravetat artificial varien justament amb la distància des del centre de translació . Amb un radi de gir petit, la suma de gravetat apreciada sobre el cap seria eloqüentment desigual de la suma sentit als peus. És important tenir en compte la relació entre la mida de la nau i l' efecte de la gravetat artificial.
Això podria crear moviment i canvis embarassos a l'estat del cos. D'acord amb la física implicada, les rotacions més pausades o amb un radi de rotació més gran domarien o exclourien aquest inconvenient, per la tercera llei de Newton.
L'efecte Coriolis
Aquest dóna una força aparent que procedeix sobre els objectes que s'agiten en relació amb un marc de relat de rotació. Aquesta força suposada procedeix en angle recte amb la molla i l'eix de rotació i tendeix a corbar el moviment en el sentit oposat al gir de l'ambient. Si un astronauta dins d'una situació de gravetat artificial que gira es mou cap a l'eix de rotació o des de l'eix, apreciarà una força d'estimule cap a la distància o lluny de la direcció de gir. La comprensió d'aquest fenomen és clau per entendre la gravetat a l'espai.
Aquestes forces executen sobre l'orella interna i poden originar marejos, nàusees i confusió. Allargar el període de gir (velocitat de translació més lenta) sotmet la força de Coriolis i les seues conseqüències. En general, es fon que en 2 rpm o menys no hi ha efectes hostils procedits de les forces de Coriolis; a taxes més altes, algunes persones s'hi poden educar i d'altres no; però a taxes principals a 7 rpm poques persones poden ensinistrar-se.
Encara no se sap si les extenses exhibicions a alts nivells de forces de Coriolis augmenten la propensió al seu ajustament. Els efectes d'incitació de nàusees per l'efecte Coriolis igualment es poden minorar circumscrivint el moviment del cap.
La ciència arran de la gravetat artificial a l'espai que sorgeix a les pel·lícules de ciència-ficció
Què es requereix per fingir gravetat de forma artificial a l'espai? Qualsevol que hagi percebut una mica de cinema argumentarà que només cal elaborar una nau que giri sobre si mateixa perquè la força concèntric sigui semblant a la de la gravetat. La resposta és hipotèticament correcta, però fer realitat aquest propòsit és molt diferent.
La idea d'estacions celestes en forma de roda que roden perquè les seves dotacions puguin persistir adherits al terra en lloc de surar no és nova. L'hem notat en desenes de pel·lícules des del 2001: A Space Odyssey fins a The Martian. Als anys 60, la NASA va elaborar un gegantí farsant per intentar experimentar si la força centrífuga excitada pel gir d'un objecte es podia utilitzar per fingir gravetat dins d'aquest objecte. Els efectes van ser efectius, però mai no s'ha obtingut a fabricar una nau així. Per què?
La raó és merament pràctica. Per edificar una estació còsmica així cal una suma desarreglada d'hisendes i capital. Investigar sobre limpacte de la gravetat en diferents contextos pot oferir més informació sobre la importància daquestes estructures.
La primera dificultat és el gegantí de l'estació. En el cas que ens envaeix, la força centrífuga és igual al diàmetre a la velocitat de gir, i les naus celestes d'aquest tipus que veiem al cinema no s'inquieten gaire de càlculs. El 2001: A space Odyssey, per posar un exemple, l'estació galàctica posseeix un diàmetre de 300 metres i gira a una promptitud apropada de 1rpm. Aquesta disposició amb prou feines n'hi ha prou per fingir la gravetat lunar, que és 1/6 de la terrestre. Per aparentar una gravetat com la de lextensió de la Terra hauria de rodar a 2,4rpm.
Si la nau gaudís d'una mida més assenyada (25 metres de ràdio), hauria de rodar a 6rpm, cosa que possiblement seria poc pràctic per executar assajos i despistaria els navegants espacials. Alhora, la gravetat depèn del trajecte al centre de gir. En una estació tan noia, la gravetat descoberta als peus d'una persona seria desigual a l'observada al cap. Tornant a la ISS, en realitat parteix de la gràcia de la nostra real estació en espai és que permet notar amb microgravetat.
Concloentment, perquè fingi la gravetat de forma eficaç, una estació celeste ha de ser molt magna, i només posar en òrbita els bastos per edificar-la és increïblement car. Posar en òrbita un quilo de pes en un dels existents coets Falcon 9 de SpaceX costa 2700 dòlars. Quan la societat emprengui a maniobrar la seva nova diferència carregada del Falcon 9, aquest preu se sotmetrà a 1.650 dòlars per cada quilo de càrrega.
Probablement el preu es pugui tallar el dia que siguem idonis d'extreure metalls dels asteroides que emergeixen al Sistema Solar i processar-los al cosmos . Inclusivament llavors, edificar constitueixes de 60 quilòmetres de diàmetre com l'estació de la pel·lícula Elyssium seran tot un repte d'indústria. Extraordinari per si vols conèixer la gravetat artificial a l'espai.
