¿La disminución del diámetro de un anillo orbital crearía gravedad artificial?

Comencemos mirando esto desde el punto de vista de la conservación del momento angular. Podemos decir que el momento angular definitivamente se conserva aquí porque no se aplica un par externo al sistema.

No estoy seguro de que la energía orbital se conserve aquí, ya que realmente parece que los motores que están tensando los cables necesitarán trabajar para hacer lo que permite que la energía se transfiera de las baterías/solar a la energía orbital (por lo que la energía total es obviamente conservado es solo que también tendríamos que tener en cuenta otras fuentes de energía además de la energía orbital).

Digamos que la estación comienza a orbitar en un radio de$R_0$en una órbita circular "neutral" (es decir, los ocupantes de la estación se sienten ingrávidos). Esto nos da una velocidad orbital de$v_0 = \sqrt{\frac{\mu}{R_0}}$dónde$\mu$es el parámetro gravitacional del cuerpo central.

Nuestro momento angular específico es entonces simplemente:

$R_0 v_0 = \sqrt{R_0 \mu}$

Ahora, supongamos que enrolla esos cables y reduce todo el radio a$R_f$. Como se conserva el momento angular, tenemos$R_0 v_0 = \sqrt{R_0 \mu} = R_f v_f$. Podemos resolver esto para$v_f$:

$v_f = \frac{\sqrt{R_0\mu}}{R_f} = \sqrt{\frac{R_0\mu}{R_f^2}}$

Para responder a su pregunta original, necesitamos determinar si esto es más lento o más rápido que la velocidad de la órbita circular en$R_f$:

$v_{f,circular} = \sqrt{\frac{\mu}{R_f}}$

Si reordenamos nuestra expresión para$v_f$obtenemos:

$v_f = \sqrt{\frac{R_0}{R_f}} \sqrt{\frac{\mu}{R_f}}$

Combinando esto con nuestra ecuación para la velocidad circular:

$v_f = \left(\sqrt{\frac{R_0}{R_f}}\right) v_{f,circular}$

Así que si$R_0 > R_f$, la estación termina con una velocidad mayor que la velocidad orbital (ya que$\sqrt{\frac{R_0}{R_f}} > 1$). Esto es suficiente para demostrar que, de hecho, crearías gravedad artificial al hacer esto.

Sí. Una disminución en el radio de rotación aumentará la gravedad aparente.

Toda su estación está orbitando un planeta juntos. El anillo de hábitat está girando alrededor de la estación, no orbitándola. (Creo que algunas de las otras respuestas pueden haber malinterpretado eso).

Para mantener las estaciones de hábitat girando correctamente, cada una debe tener un cable que la conecte a la estación central. También podrían conectarse entre sí, pero eso requeriría cables más gruesos y dificultaría el mantenimiento de la estación orbital para todo el conjunto.

La aceleración centrípeta de un cuerpo que gira con velocidad lineal v y radio r es . Remolcar las estaciones giratorias más cerca disminuiría el radio mientras se mantendría constante la velocidad lineal. Esto aumentaría la gravedad aparente.

Tenga en cuenta que la velocidad lineal es constante pero la velocidad angular aumenta.

Prueba de que la velocidad lineal no disminuye a medida que disminuye el radio.

Las estaciones individuales son remolcadas hacia la estación, perpendicularmente a su velocidad. Debido a que la fuerza y ​​la velocidad son perpendiculares, no hay cambio de energía con el remolque; el trabajo es el producto escalar de la fuerza y ​​la dirección. Un cambio en la velocidad lineal requiere un cambio en la energía, porque E=0.5*m*v^2.

La tasa de rotación aumenta y podrías pararte en el borde (dirígete hacia la Tierra, a unos pies de distancia). Dado que los componentes de su anillo ya no se mueven a la velocidad orbital circular, el anillo es inestable, y si alguna fuerza pequeña lo mueve fuera del centro, continuará descentrándose más hasta que uno de sus lados comience a entrar en la atmósfera. Necesitará algún tipo de estabilización activa: pequeños propulsores de cohetes o similares para corregir cualquier desviación.

Esta es la misma situación que el "Mundo Anillo" de Niven, aunque en menor escala.

El anillo no generará ninguna gravedad artificial sin importar en qué órbita te encuentres porque la órbita se logra cuando el momento angular equilibra la gravedad del objeto que orbitas. Es por eso que no hay gravedad artificial en nuestras estaciones espaciales que orbitan la tierra. Puedes pensar que tu artilugio es lo mismo que un montón de ISS unidos y no importa cómo lo hagas, ninguno de ellos tendrá gravedad artificial simplemente orbitando.

Si hiciera que las estaciones viajaran más rápido de lo que lo harían en una órbita normal y dejara que los cables entre ellas las estabilizaran, entonces lograría la gravedad artificial. La fuerza que los cables pueden estirar es la fuerza de su gravedad artificial.