Soluciones de gravedad en nave espacial

Primero pensé en la fuerza centrípeta en una nave circular, pero realizar el mantenimiento externo sería extremadamente difícil debido a la fuerza que empuja a la persona o al robot.

¿Sería capaz un recipiente esférico de producir gravedad con una masa en el centro que gira? ¿Funcionaría en un barco de estilo barcaza convencional si estuviera por debajo del nivel habitable más bajo?

¿Alguna otra solución factible?

Realizar el mantenimiento en el exterior de una nave que gira de tal manera que proporciona una aceleración de 1 g es exactamente tan difícil como realizar el mantenimiento en el techo de un edificio cuando estás colgado de él. Hacemos esto ahora usando cables y arneses para mantenernos allí, liberando nuestras manos para hacer el trabajo real.

Respuestas (5)

No estoy seguro de entender su segundo párrafo, pero creo que puedo responder a su pregunta de todos modos. Hay tres opciones para obtener la gravedad 'crear':

  • Una masa del tamaño de un planeta en el centro de tu nave. No es realmente factible.
  • Algún dispositivo de 'tecnoparloteo' más allá de la comprensión de la ciencia actual. Creo que no quieres eso.
  • Una sección de hilado.

En cuanto a la tercera opción, puede seleccionar diferentes formas.

  1. La mayor parte de la nave no gira, pero hay cápsulas al final de los brazos largos.
  2. La mayor parte de la nave no gira, pero hay un anillo que gira afuera.
  3. La mayor parte de la nave no gira, pero hay un anillo que gira dentro.
  4. Toda la nave gira alrededor del eje.
  5. El barco consta de dos partes, conectadas por una correa. Giran alrededor de un centro de gravedad común.

La gravedad sentida depende del radio de giro y la velocidad de rotación. Demasiadas rpm y tendrás problemas con la fuerza de Coriolis. Demasiado radio y tu nave se vuelve grande/pesada.

Una nave esférica sería consistente con 3. o 4. pero de cualquier manera, no obtienes mucho espacio habitable con la máxima gravedad. OTOH, no tiene que mantener los tanques de combustible o las bodegas de carga bajo gravedad. Pueden ir al centro de la nave.

Aquí hay más explicaciones y fotos. www.proyectorho.com

La primera opción podría ser factible, dependiendo de su interpretación .
¿La masa no aumenta con la velocidad? si la masa girara, ¿no acumularía más masa, creando así un campo gravitacional más grande? y solo necesitaría una masa del tamaño de la tierra si fuera una nave del tamaño de la tierra.
@DamienAndre Mass aumenta con la velocidad, pero necesitarías que la masa girara fantásticamente rápido (como mínimo, no sé si esto realmente funcionaría para una esfera uniforme giratoria). La tierra tiene 5.972*10^24 kg de masa. Para lograr que los efectos relativistas aumenten, digamos, 100 toneladas, necesitarías acelerar algo tan cerca de la velocidad de la luz que probablemente sería más fácil construir un nuevo planeta.

Una solución que no veo que se le ofrezca es la aceleración . Si su nave acelera a 1 g, entonces todos en la nave experimentarán eso como gravedad efectiva, orientados de modo que sus motores estén "abajo".

Esto no funcionará si necesita pasar mucho tiempo en la nave mientras está en órbita o atracado, pero si la mayor parte de su tiempo lo pasa viajando y puede mantener esa aceleración con el tiempo, funcionará.

Los requisitos de combustible serían extraordinarios para los viajes interestelares. Si pudiera convertir perfectamente la materia en energía cinética (que no puede), necesitaría deshacerse del 90% de su masa para mantener la aceleración durante aproximadamente tres años (es decir, tres años de tiempo adecuado).
Sí, necesitarías algo como un estatorreactor Bussard o una trampa de energía de punto cero. Sin embargo, tenga en cuenta que podría escapar sin acelerar a 1 g completo. Supongo que los humanos estarían saludables con, digamos, 0,5 g, y eso extendería sustancialmente la distancia que puede viajar.

El recipiente esférico solo tendrá gravedad hacia la masa. (y a menos que haya una gran masa, no habrá mucha). El giro de la masa no crearía una fuerza en la nave a menos que la nave girara con ella.

De acuerdo con la Relatividad General, una masa giratoria tendrá un "campo gravitatorio" diferente al de una masa en reposo. Sin embargo, no necesariamente estará dirigido hacia el centro de masa.

Este no es mi campo, pero el intercambio entre om y Shion me hizo pensar. Cuando om dice que necesitarías una masa del tamaño de un planeta, eso no es correcto, ¿verdad? La fuerza gravitacional es una función de la masa frente al cuadrado de la distancia. Entonces, si desea una gravedad similar a la de la Tierra en las secciones exteriores de una nave centrada alrededor de un objeto masivo, y el radio de su nave es 1/100,000 del de la Tierra (aproximadamente 63 m), entonces su objeto masivo solo necesitaría ser 1 /10,000,000,000 el de la tierra.

Ahora, me parece recordar haber leído algo sobre el concepto de inducir un agujero negro con una masa relativamente pequeña comprimiéndolo a un tamaño diminuto. El contexto involucraba a científicos que usaban un agujero negro a escala nanométrica como un convertidor perfecto de masa a energía. En otras palabras, algo que te permita convertir cualquier cosa en energía, alimentándolo en masa y capturando la energía que se expulsa. Entonces, tal vez, en teoría, podrías crear un pequeño agujero negro con la masa de un asteroide más bien pequeño y construir una nave a su alrededor. El horizonte de eventos sería demasiado pequeño para verlo, y mucho menos sería un peligro, pero tendrías que descubrir cómo moverlo junto con la nave, sin que ninguna parte de la nave esté lo suficientemente cerca como para dañarse por su gravedad. Esto también haría que el mantenimiento fuera un problema, ya que cuanto más se acerca, más intensa se vuelve la gravedad.

Otra preocupación con esta idea es que hace que su nave sea increíblemente masiva para su tamaño, lo que significa que necesita mucho más combustible del que necesitaría de otra manera. Dicho esto, si también puede usar el agujero negro como fuente de energía alimentándolo con cualquier material que pueda tener en sus manos, puede que no sea tan malo. Sin embargo, no he hecho ningún cálculo matemático sobre esto.

Si bien no soy un experto en física, leí en algunas revistas que la gravedad se crea básicamente cuando tienes algo con una masa enorme. Básicamente, si vas a pararte en un pedazo de roca tres veces más grande que tú en el espacio, sentirás una atracción, porque la roca tiene gravedad. Mucha gente no sabe que los cuerpos celestes en realidad ejercen gravedad entre sí.

Como om mencionó, necesitas una masa del tamaño de un planeta en el centro de tu nave para crear gravedad. Pero en realidad no necesitas una masa del tamaño de un planeta. Una masa del tamaño de un asteroide es más que suficiente para crear gravedad. No es el tamaño lo que importa, es el volumen de la masa en sí. Los agujeros negros ejercen una gravedad mayor que las estrellas del mismo tamaño (no es que sepamos exactamente lo grandes que son los agujeros negros) porque todo su volumen de masa colapsó en una singularidad formando una masa superdensa.

Todas las lunas de los planetas también crean gravedad. Puede ser pequeño, en lugar de 1 g, obtienes 0,5 g o 0,6 g, pero sigue siendo gravedad. ¿Qué tal Marte entonces?

¿La respuesta? Materia oscura / partículas de dios de lo que puedas pensar. Si quieres acuñar un nuevo término como 'nucleónico' (mi término, tómalo y te arrojaré a una singularidad) también está bien. Su problema será cómo hacer que funcione y cómo contenerlo. Simplemente puede usar energía eléctrica para activar la materia, y simplemente puede decir que está colocada debajo del piso. Obviamente, esto es más fácil de mantener que las secciones giratorias.

Obviamente no estoy diciendo que haya 'materia oscura' dentro de la Tierra.

Personalmente, no me gustan las secciones giratorias, porque incluso con las tecnologías futuras, la necesidad de un mantenimiento semanal, incluso diario, es horrenda. No solo hay que cuidar las partes móviles, estas partes móviles también son secciones vulnerables a la radiación espacial. Claro, es una tecnología de nivel inferior, pero es complicado de mantener.

En uno de los episodios de "los límites exteriores", muestran una partícula oscura que no se puede cuantificar y parece un asteroide normal que causa un mal funcionamiento en el impulso hiperespacial, atrapando dos naves humanas y una nave alienígena dentro del campo de gravedad. .

Creo que un par de veces cuando dices "volumen de la masa" te refieres a "densidad de la masa". Además, Marte es más pequeño que la Tierra. Y no habría necesidad de tener secciones giratorias del barco que requieran piezas móviles y uniones, simplemente gire todo el barco.
Vaya, me pregunto por qué pensé que Marte es más grande que la Tierra. Extraño... arreglado. La razón por la que mencioné las piezas giratorias es porque la cantidad de empuje necesaria para mantener todo el barco girando constantemente reduciría rápidamente los suministros necesarios para maniobrar y frenar. Algunos dirían que una vez que algo gira en el espacio, seguirá girando para siempre, pero no he visto ninguna evidencia de que eso realmente suceda, al menos nada que gire constantemente para siempre.
@Shion Además de las etapas de cohetes que caen , hay una multitud de satélites estabilizados por giro, incluidos Pioneer 10 y 11 , Lunar Prospector , Galileo y los diversos módulos de aterrizaje de Marte (mientras estaban en órbita de transferencia). Todos mantienen su velocidad de giro sin propulsión, ya que no hay fricción en el espacio.