He hecho un diseño para crear gravedad artificial en mundos de baja gravedad para mi mundo, ¿funciona?

Si el único punto es tener 1G en alguna parte, no varíes la velocidad. Haz un disco circular de unas cien yardas de ancho y unas cinco de alto; y gírelo horizontalmente. Luego tiene dos vectores a considerar, un vector planetario de 0.3G apuntando hacia abajo y un vector de fuerza centrífuga apuntando hacia afuera. La suma de estos dos vectores puede ser 1G apuntando a algún punto intermedio hacia afuera y hacia abajo. Incline el piso dentro de este disco para que sea perpendicular a ese vector 1G. Debe haber suficiente espacio para ropa de cama, cocina, etc.

En cuanto a entrar y salir: Deje abierto el centro de la parte superior del disco; la gravedad allí será 0.3G. Haga que se construya una estructura sobre la parte superior, baja un ascensor en esta abertura. Tiene un elegante piso inclinable hidráulico que se mueve lentamente para seguir el vector de gravedad aparente, a medida que gira hacia arriba, para que las personas puedan salir cuando la velocidad coincida y la puerta esté alineada. Eso entra en otro ascensor tradicional que los lleva al borde del disco. Las mismas ideas se aplican a la salida del disco.

No he hecho los cálculos, pero creo que esto podría funcionar.

Editar: Aquí hay una lección de física sobre la adición de vectores de fuerza. Si lo hice correctamente, entonces para un planeta de gravedad 0.3G necesitas 0.954G de fuerza centrífuga y tu piso estaría colocado en un ángulo de 17.5 grados con respecto a la pared del disco.

Editar: Para OP: En cuanto a su diseño, no funcionará. Estoy de acuerdo con Shadowzee. Para simplificar esa respuesta, solo está considerando a la persona ubicada en la parte inferior o superior de su cilindro, en esos polos la respuesta es sí, sienten una G tirando hacia abajo, y el cilindro debe generar 0.7G y 1.3G en esos puntos, respectivamente.

Pero considere a la persona ubicada a medio camino entre esos puntos: digamos que está de pie horizontalmente o paralelamente a la superficie del planeta. Si acelera suavemente entre 0.7G y 1.3G, el cilindro en este punto estará generando 1G.

Pero el vector de gravedad planetario seguirá bajando con 0,3G.

Por lo tanto, el vector neto (consulte el enlace de suma de vectores anterior) será de magnitud$\sqrt{1^2+.3^2}=1.044G$y$\arctan\left(\frac{.3}{1}\right)=-16.7^{\circ}$(grados) hacia abajo desde la horizontal.

Lo mismo se aplica en todas partes, excepto en la parte superior e inferior, porque el vector descendente de 0,3 G siempre está presente. Pero su diseño puede ser derrotado solo por este punto en$0^{\circ}$, la horizontal:

En este punto en particular, el vector horizontal de la fuerza centrífuga y el vector vertical de la gravedad siempre forman un triángulo rectángulo. No hay longitud (=magnitud) de un vector horizontal que contrarreste la$-90^{\circ}$vector de gravedad planetaria. La hipotenusa de ese triángulo rectángulo nunca será horizontal. (Si lo hiciera 17.2G, estaría dentro de un grado y nadie notaría los 0.3G).

Pero necesitas una magnitud de solo 1G. Para tener una magnitud de 1G, el vector debe ser$\sqrt{x^2 + .3^2}=1 \rightarrow x=0.954$, pero entonces el ángulo =$\arctan\left({\frac{0.3}{0.954}}\right)=17.46^{\circ}$.

En su diseño, ese ángulo cambia a lo largo del viaje de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo, balanceando a los pasajeros de un lado a otro dramáticamente. Hará que los pasajeros se sientan mareados y enfermos.

Así que la respuesta es no, tu diseño no funcionará. Mi diseño es efectivamente lo que ColonelPanic estaba tratando de transmitir, pensamos en lo mismo; pero hice un cilindro corto (un disco) y el piso no tiene que ser movible o estabilizado; el ángulo es una constante. Siempre$17.46^{\circ}$para 0.3G, porque todo lo que necesitamos considerar es ese mismo vector horizontal, y la velocidad del disco es constante.

Como señaló Shadowzee, lo que (creemos que es su) diseño falta es un vector constante para la propia atracción gravitatoria de la luna. (Aunque tal vez algo como esto podría ayudar al menos a reducir algunos de los efectos .

Pero sí creo que un diseño similar PUEDE funcionar para usted. En lugar de colocar un cilindro de costado, ¿por qué no colocarlo verticalmente? En aras de la simplicidad, imagine una centrífuga simple con una vaina colgando de ella. El módulo hab puede tener un piso que se estabilizará 'giroscópicamente' (o tal vez incluso digitalmente ya que conocemos todas las variables requeridas) para dar cuenta de la constante ~ 0.16G de la luna misma. Tal vez alguien más con una calculadora a mano podría dar el ángulo aproximado.

Cómo se vería esto, simplificado, sería el piso de la cápsula mayormente paralelo al eje de su cilindro pero ligeramente inclinado hacia arriba y 'lejos' de la superficie de la luna para anular el vector gravitacional de la Luna.

Sus módulos de transferencia se comportarían de manera similar a lo que imagina, básicamente con una réplica exacta colocada arriba o abajo, y luego las RPM coinciden y se acoplan, probablemente con una junta de transferencia que también puede deslizarse/inclinarse con las cápsulas y sus pisos. Baje o suba la escalera a aproximadamente 1G como lo haría en la tierra.

Para responder a su pregunta sobre si esto se puede lograr con la tecnología actual, no veo por qué no. Llevarlo todo a la luna sería increíblemente costoso, pero no veo ninguna razón desde el punto de vista de la ingeniería por la que no pueda lograrse. Aquí hay una pequeña calculadora ordenada que puede ayudarlo. No necesitas un 1G completo porque estamos 'robando' parte del componente gravitatorio de la luna, por lo que con un radio de aproximadamente 100 m, solo estás viendo un par de RPM. Haga eso 30m y todavía solo ~ 5RPM (pero probablemente un poco incómodo para las personas en la cápsula).

No creo que esto funcione de la manera que usted describe. Tal como lo veo, su diseño no podrá generar 1 g en una sola dirección todo el tiempo.

Primero, abordemos el punto principal, digamos que la gravedad en la luna es de 0,3 G. Si quiero 1 G en todo momento, deberá acelerar hacia arriba a 0,7 G en la parte inferior y 1,3 G hacia abajo en la parte superior. En la parte superior del cilindro, mi persona necesita ser volteada porque la fuerza centrífuga actuará hacia afuera. El problema es que si giras hacia arriba, la gravedad de la luna siempre actuará hacia abajo, hacia el centro de la luna. Entonces, a 45 grados, necesito acelerar hacia arriba 0.3G adicionales para que las fuerzas totales sean 1G (son 45, ambos vectores de aceleración serán iguales por la fuerza centrífuga). Básicamente voy a sentir algo diferente al 1G que quieres que sienta.

Crear gravedad en una sola dirección en el suelo será básicamente imposible porque tienes una aceleración constante que debes aplicar en una dirección para cancelar la gravedad. Puedes probar todos los trucos de rotación que quieras, pero variarán en una forma de onda sinusoidal que sentirás. El único lugar en el que funciona es si tuvieras una caída libre, entonces podría girarte hacia un lado para crear gravedad artificial porque no puedes sentir la gravedad al caer porque todo cae contigo y nuestro cuerpo mide las fuerzas por las fuerzas que actúan sobre a nosotros. Entonces, básicamente, si desea 1G, tendrá que estar despegado.

Si desea aumentar la gravedad existente con la centrifugación, es mejor colocar la centrífuga de manera que gire ortogonalmente con la gravedad lunar/planetaria existente. La dirección de la fuerza neta combinada dentro de la centrífuga define un "nivel de agua" estable que siempre es un paraboloide. (Esta forma también se puede mostrar experimentalmente, como se ve en la página de wikipedia para rotación absoluta )

La pendiente de la parábola y la curva perpendicular depende del radio de la centrífuga y de la relación entre las magnitudes de las fuerzas centrífuga y gravitacional. Para una centrífuga de 10 m de radio, que gira para agregar hasta 1 g de aceleración centrífuga a 1/6 g de gravedad lunar, la curva de "nivel de agua" se ve así:

La dirección del vector de fuerza neta también define otra curva, lo que yo llamo "plomada", que siempre es perpendicular al paraboloide del "nivel del agua":

Como integrales indefinidas, estas curvas se pueden desplazar verticalmente en cualquier cantidad y siempre se cruzan en un ángulo recto:

Estas curvas se denominan así porque siguen la dirección del vector de fuerza neta local. Los péndulos reales apuntarían según la plomada, y la superficie del agua en un recipiente seguiría el paraboloide:

Se pueden elegir partes de estas curvas como generatrices para superficies de revolución, para crear interiores toroidales donde los pisos y otras superficies "horizontales" siempre son perpendiculares a la dirección de la fuerza neta:

El radio de ejemplo de 10 m, que corresponde a una rotación constante de 9,5 RPM, está en el extremo inferior o ligeramente por debajo de las zonas de comodidad establecidas típicamente para la gravedad artificial, pero anecdóticamente es posible adaptarse con algo de entrenamiento (las "habitaciones de rotación lenta" utilizadas por Los científicos estadounidenses y soviéticos del siglo pasado eran más pequeños que eso, y el piso inclinado en "Jupiter-2" parece haber ayudado en la adaptación). Además de la curvatura de los pisos y las paredes, habrá efectos de Coriolis bastante notables para objetos caídos o lanzados, que por supuesto también se verían afectados por la gravedad lunar para hacer que las trayectorias balísticas sean más interesantes.

Las entradas y salidas a las salas en constante rotación tendrían que estar cerca del eje central, donde la diferencia de velocidad tangencial entre las partes giratorias y estacionarias es comparable a subirse a una escalera mecánica en movimiento. Es probable que todavía se necesite algún sistema de seguridad para la transición, ya que, a diferencia de una escalera mecánica, la rotación no se puede detener con un botón de emergencia. (Hay demasiada energía del volante en la rotación para detenerlo rápidamente, y tratar de hacerlo dañaría a las personas que viven dentro de los toroides, ya que serían arrojados hacia los lados en su marco de referencia).

Por supuesto, existen importantes desafíos de ingeniería en el diseño, como evitar que el centro de masa se desplace cuando las personas caminan por el interior. Se puede encontrar más información en mi reciente publicación de blog .