¿Por qué la gravedad artificial atada casi nunca se considera?

Cuando pregunta sobre la rotación de la gravedad artificial (sí, sí, aceleración radial técnicamente), la mayoría de las respuestas se reducen a "necesitaría una nave espacial de 200 m de diámetro, y aún no podemos construirla".
2001 toroide

Pero, por supuesto, ¿por qué necesitarías que todo el círculo fuera una estación espacial continua? Simplemente ate dos módulos con un cable y extiéndalos, ¿verdad?

¿Son los problemas de ingeniería demasiado difíciles y numerosos como para siquiera considerar eso? Ya puedo ver algunos:

  1. Mover personas entre los módulos, o a una parte estacionaria de la estación, requeriría un EVA. No solo eso, sino un EVA de un módulo que se mueve rápidamente.
  2. Hacer ajustes orbitales o de actitud sería mucho más complicado.
  3. El acoplamiento a la nave espacial visitante requeriría un módulo estacionario o detener la rotación por completo.
  4. Mover recursos entre los módulos y/o una sección estacionaria requeriría cables y tuberías largas, y posiblemente sellos entre las piezas móviles.

Por supuesto, uno puede pensar en soluciones para todos estos. La mayoría se puede abordar deteniendo temporalmente la rotación y tal vez volviendo a unir los módulos con un cabrestante. Pero ninguna de las soluciones parece sencilla. ¿Es demasiado para siquiera contemplarlo?

Editar :
no pensé que lo necesitara, pero supongo que aclararé la motivación. He leído a muchas personas que se preguntan si la gravedad de Marte (0,38 g) es suficiente para mejorar los muchos efectos negativos de la ingravidez a largo plazo. Parece imprudente esperar hasta que estemos allí, en medio de una misión de 18 meses, para averiguarlo.

¿Cuál sería el propósito de su nave? Por ahora, la adaptación humana es suficiente/mejor para todas las necesidades prácticas; en el futuro inmediato.
@Antzi Probando los efectos de la gravedad marciana en la salud humana. Es una de las mayores incógnitas sobre una misión marciana, y creo que es demasiado importante para descubrir una vez que ya estás allí.
El plan de la NASA es hacerlo in situ.
@Antzi ¿Quiere decir probar los efectos en la salud humana in situ? ¿Simplemente llegar allí y luego averiguarlo?
Como hicimos en los primeros vuelos espaciales, y como hicimos en la luna.
No creo que sea tan malo como lo imaginas. Es posible diseñar una estación de tres módulos, un centro de acoplamiento central y dos nodos de satélite conectados, donde tiene una pequeña cabina de ascensor presurizada que se mueve entre el árbol a lo largo de un riel de cables múltiples. Y, de todos modos, querrá varios cables o ataduras por seguridad. Aunque esto bien podría ser reemplazado por la construcción orbital real y los métodos de ensamblaje de estructuras rígidas más grandes
Las ataduras significativamente largas tienen una historia extremadamente accidentada en el espacio. en.wikipedia.org/wiki/STS-46 en.wikipedia.org/wiki/STS-75 así como el experimento Gemini 9 mencionado por Russell Borogove
sí, lo intentamos, nos quemamos gravemente, nadie quiere volver a arriesgarse pronto. Sin arrastre de aire para amortiguarlas, las oscilaciones se convierten en un problema muy feo, ya que pueden acumularse fácilmente y alcanzar niveles destructivos...
Creo que es factible, pero es probable que requiera elementos 'activos' para amortiguar las oscilaciones y tal vez calentar/enfriar el cable para mantenerlo dentro de un rango de temperatura ideal. Posiblemente, los cables pueden incorporarse o coexistir con un túnel de conexión con conexiones axiales/espacio de trabajo de gravedad cero. Las naves espaciales emparejadas tendrían cierta capacidad para sincronizar aceleraciones y eso proporcionaría redundancia. No veo la duplicación como innatamente problemática.
@OrganicMarble: TSS fue un experimento completamente diferente, una atadura electrodinámica, y los principales problemas encontrados estaban en el mecanismo de despliegue y el aislamiento eléctrico. El experimento Gemini fue improvisado a partir de una nave espacial no diseñada para él, y ni siquiera estaba destinado a operar como una atadura centrífuga, era un intento de estabilización de las mareas.
@SF .: Las oscilaciones son fáciles de amortiguar sin aire, y ni un solo experimento de atadura ha fallado debido a ellas. El meme de las ataduras espaciales como terriblemente peligrosas o propensas a fallar es popular, pero no está respaldado por el historial de vuelo real: ha habido numerosos éxitos, y las fallas generalmente han sido cosas como mecanismos de despliegue defectuosos (difícilmente un problema imposiblemente difícil de resolver) o problemas no relacionados típicos de cubesats de presupuesto mínimo.

Respuestas (5)

Atar dos módulos habitables juntos divide su espacio habitable ya estrecho en dos espacios más pequeños que no se pueden atravesar fácilmente; esto significa que es necesario duplicar una gran cantidad de equipos, como el soporte vital y las instalaciones sanitarias (presumiblemente, la energía y las comunicaciones podrían estar en un umbilical junto con la correa). Eso es un golpe inaceptable de eficiencia/masa, así que rechacémoslo.

Podrías poner una masa inerte en una cuerda larga; esto implicaría lanzar mucho peso muerto, lo que tampoco es atractivo.

Gemini XI hizo algunos experimentos de amarre con una nave espacial Agena, con algunas oscilaciones y sacudidas extrañas de "saltar la cuerda"; No sé si eso es un problema insalvable. El experimento Gemini logró solo niveles de aceleración de mili-gee. http://www.spacesafetymagazine.com/space-exploration/gemini/m-equals-1-all-up-mission-gemini-xi-part-2/

Tendrías que enrollar el peso y quitar el giro cada vez que quisieras acoplar una nave espacial visitante.

Finalmente, uno de los propósitos más significativos de tener una estación espacial es hacer experimentos en gravedad cero. Hacer girar la estación anula ese propósito.

Como contrapeso, se podría usar masa deshabitada como una etapa superior gastada, el panel solar, combustible para la llegada, equipo de superficie. Pero a uno le gustaría tener esa masa cerca de los astronautas para proporcionar algo de protección contra la radiación. Con dos hábitats en una cuerda, la tripulación podría transferirse entre ellos a lo largo del círculo de rotación, en lugar de radialmente a través del centro, con poco esfuerzo. Eso mejoraría la utilización masiva, pero aún carece del beneficio de blindaje de colocar esos dos módulos uno al lado del otro e introduce posibles puntos de falla.
"uno podría usar una masa deshabitada como una etapa superior gastada" Propuesto para astronautix.com/s/spacestation1970.html Y dado que su comentario incluye una redacción que implica una misión planetaria ("combustible para la llegada, equipo de superficie") que no estaba en el alcance (directo) de la pregunta original, debo señalar que el esquema del escenario superior vacío también fue parte de la propuesta de Mars Direct.
¿Podría hacerse el acoplamiento en el centro de la rueda giratoria (con la nave espacial visitante girando también)?
@yper-crazyhat-cubeᵀᴹ Si está utilizando un giro atado, no hay nada más que un cable para acoplar en el centro, a menos que agregue un módulo de acoplamiento (masivo, ubicado de manera inconveniente) al complejo. El acoplamiento giratorio es posible, pero probablemente sea mejor dejarlo en manos de robots en lugar de humanos ("vamos, ¿realmente esperas que haga una sustitución de coordenadas en mi cabeza mientras estoy atado a una centrífuga?").
@RussellBorogove: De todos modos, probablemente sea mejor dejar el acoplamiento en manos de los robots. Y un cable podría proporcionar una estructura de absorción de impactos robusta y compatible para atracar, llevando la nave directamente a un puerto de atraque. (Siendo realistas, tendría varios cables para la estabilidad contra la torsión, probablemente interconectados para la redundancia).
No se puede comparar con una sola nave/módulo, hay que comparar con alternativas como un cilindro o una rueda; estos involucrarán más materiales e ingeniería que módulos conectados. Los tubos de conexión emparejados (de tracción o además de los cables) permitirían un flujo de aire continuo entre los módulos y el acceso. Un módulo para habitar, otro para carga o solo para redundancia; no tendrías peso muerto. Se podría incluir un puerto de acoplamiento más un espacio de gravedad cero en el punto axial sin necesidad de girar hacia abajo, pero es posible que se necesiten impulsores sincronizados, así como una amortiguación activa de las oscilaciones.

No hay necesidad de gravedad simulada en los vuelos espaciales tripulados en las próximas décadas. Puede ser de interés para la investigación biológica básica, pero depende de ellos comprar una estación de investigación biológica en LEO, no es de interés para las agencias y empresas que planean vuelos espaciales tripulados.

Pasará algún tiempo antes de que los humanos vayan más allá de Marte, y solo se necesita una transferencia económica de Hohmann de 6 a 9 meses para llegar a Marte. Cientos de astronautas han pasado tanto tiempo en microgravedad y lo han disfrutado. Nadie ha resultado herido por la microgravedad, y la gravedad reducida no es exactamente una epidemia en la Tierra, por lo que la gravedad simulada tiene una prioridad muy baja tanto en el espacio como en las comunidades médicas.

La microgravedad tiene el beneficio de aumentar la utilización humana del espacio de la nave espacial. Uno puede apretar a más personas en una habitación ingrávida. Ayuda a reducir el tamaño y la masa de una nave espacial. Las estructuras como los paneles solares y las antenas se pueden hacer más ligeras y delicadas en microgravedad. Una nave espacial giratoria sufre una penalización de masa en todo el diseño. Además, la gravedad duele. Rompe la espalda, mata a las personas que caen, dejas caer cosas sobre los dedos de los pies. Es una bendición para la salud humana librarse de la gran causa de los accidentes, el desgaste y el trabajo que es la gravedad.

La gravedad reducida, como el 16% o el 38% como en la Luna y Marte, debería resolver varios de los problemas experimentados en la microgravedad. Debería ser suficiente para normalizar un poco la presión del líquido en la parte superior del cuerpo, para dar carga a los músculos y el esqueleto, para aumentar en gran medida el efecto del ejercicio, para hacer que el polvo caiga en lugar de flotar en las caras de todos (reduciendo la necesidad y el ruido de la ventilación). ), para desactivar microbios que en microgravedad parecen reaccionar como si estuvieran flotando en el agua que los activa, para sentarse o dormir sin amarrarse.

Los recursos para una estación de gravedad simulada se necesitan mejor en una misión real a Marte para reducir los riesgos reales de lanzamiento, aterrizaje y cualquier tipo de falla de hardware o software. ¡El mejor lugar para conocer los efectos de la reducción de la gravedad es la Luna y Marte! No necesitamos recrear lo que ya tenemos a mano por naturaleza. Los efectos gravitatorios interactúan con los efectos radiativos, químicos y psicológicos. Ningún examen podría ser más completo que pasar mucho tiempo en la Luna o Marte. Si las personas pueden permanecer en la Luna durante un año, ciertamente también pueden permanecer en Marte con más del doble de gravedad durante un año. Y, de hecho, la gente ha pasado un año en microgravedad, por lo que está la pregunta sobre qué propósito tendría la gravedad simulada.

" Nadie ha sido lastimado por la microgravedad. " Defina 'herido'. La atrofia muscular, la pérdida de volumen de sangre, la pérdida de densidad ósea y el deterioro ocular vienen inmediatamente a la mente.
@RonJohn Estaba pensando eso, pero para ser justos, la mayoría de ellos se convierten en problemas solo cuando regresan a la superficie.
@LocalFluff Creo que mi principal preocupación es que, si bien podemos adivinar que la gravedad de Marte es suficiente para prevenir los efectos de la microgravedad, ¡no lo sabemos porque nunca lo hemos probado! Y no es divertido averiguarlo cuando intentas despegar de Marte. Así que pensé que sería una muy buena idea instalar una estación espacial giratoria para averiguarlo. Por supuesto, tu idea de descubrir la Luna es una buena alternativa.
Decir que es solo un problema cuando regresan a la superficie es como decir que caerse de un edificio alto no duele, no es un problema hasta que golpeas el suelo.
Nadie ha tenido problemas con la microgravedad durante 6 a 9 meses... cuando han regresado a EARTH, y cuentan con amplias instalaciones y personal que puede ayudarlos. Cambie esa circunstancia a la necesidad de realizar un trabajo de misión crítica el primer día, y la historia es completamente diferente.

Tanto la pregunta como la respuesta aceptada enumeran buenas objeciones a la idea de un enfoque de par atado a la gravedad artificial. Pero creo que es demasiado fuerte decir que "casi nunca" se considera. El artículo de Wikipedia sobre la gravedad artificial tiene una lista de propuestas , que incluyen tanto anillos completos como pares atados. Una de las ideas de ataduras es la muy influyente propuesta Mars Direct de Robert Zubrin.

Por lo tanto, no es demasiado para siquiera contemplar. Es solo que, cuando lo contemplas, te das cuenta de que es básicamente un lujo para el trabajo en el espacio que estamos haciendo ahora.

Es significativo que la propuesta más conocida sea la de una misión a Marte. Luego habría un período sostenido en el camino a Marte y en el camino de regreso en el que la gravedad artificial sería útil y en el que no hay naves espaciales visitantes. El módulo de propulsión podría servir como contrapeso para no tener que dividir el área habitable o tener peso muerto. Pero quedan muchas otras objeciones. El cable sigue siendo un peso muerto, y también todo tendría que ser más resistente y, por lo tanto, más pesado.

Podrías usar una tecnología que los científicos espaciales llamamos 'una escalera de metal' para conectar las dos naves espaciales. Esto proporcionaría gravedad artificial y reduciría enormemente el riesgo para los seres humanos y la misión. Debería compensar significativamente el riesgo de dejar caer algo en el dedo del pie.

Esta tecnología no solo evita que las naves espaciales se separen, sino que también proporciona una forma para que los astronautas viajen entre las dos naves espaciales. El uso de 'una escalera' para vencer la gravedad ha sido probado en la Tierra.

Si la solución resulta demasiado simple y económica, la escalera puede ser informatizada y chapada en oro.

Esto no proporciona una respuesta a la pregunta. Una vez que tenga suficiente reputación , podrá comentar cualquier publicación ; en su lugar, proporcione respuestas que no requieran aclaración por parte del autor de la pregunta .
Subir una escalera de decenas a cientos de metros de largo en un traje EVA pesado y voluminoso, sin nada más que el vacío si te caes, no me parece una solución trivial. (¿cuándo fue la última vez que subiste una escalera de más de 4 metros en un solo tramo?) En realidad preferiría un cable con arnés y un bloqueador de cable motorizado.

En una nave espacial, si un astronauta no toca ninguna parte del interior de la nave, no sentirá la fuerza centrífuga después de girar la nave y, por lo tanto, no se establecerá gravedad para ellos.

Tampoco sientes la gravedad cuando saltas desde un rascacielos. Hasta que toques el suelo ;)
Arvind, no hacer girar una sola nave: la idea que se discute es conectar dos naves/módulos/hábitats con cables y girarlos alrededor de su centro de gravedad común, un poco como (2 extremos) Bolas - en.wikipedia.org/wiki/Bolas
¿Por qué la gravedad artificial atada casi nunca se considera?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v