重力があると大変ですが、重力がないとさらに悪い

映画で何度も見られるように、宇宙空間を旅する宇宙船に乗って重力の「スイッチが入る」様子はとてもクールに見えます。ただし、作成者はそれがどのように行われるかをほとんど説明しません。 2001 年宇宙の旅 (1) や新しいパッセンジャーズのように、重力をシミュレートするために船を回転させる必要があることが時々示されます。

やや挑発的に、そもそもなぜ宇宙船に重力が必要なのでしょうか?と疑問に思う人もいるかもしれません。結局のところ、一般的な重力がなければ、より簡単で、人々は疲れにくく、運ぶものには重さがなく、多くの作業を実行するのに必要な身体的労力ははるかに少なくなります。

しかし、常に重力に打ち勝つこの努力は、私たちと私たちの体にとって非常に必要であることがわかりました。 無重力宇宙飛行士が骨や筋肉組織の喪失を経験することは長い間証明されてきました。 ISS の宇宙飛行士は運動をして筋力低下や骨量の減少と闘っていますが、宇宙では依然として骨量が減少します。筋肉量と心臓血管の健康を維持するには、XNUMX 日に XNUMX ～ XNUMX 時間の運動をする必要があります。さらに、重力の欠如によって影響を受けるのは、身体への負荷に直接関係するこれらの要素だけではありません。バランスを維持することに問題が生じ、体は脱水状態になります。そして、これは問題の始まりにすぎません。

彼も弱くなっていることがわかりました。一部の免疫細胞はその役割を果たせなくなり、赤血球が死滅します。腎臓結石を引き起こし、心臓を弱らせます。ロシアとカナダの科学者グループが近年の影響を分析した 微小重力 国際宇宙ステーションにXNUMXか月間滞在したXNUMX人のロシアの宇宙飛行士の血液サンプル中のタンパク質の組成に関する研究。その結果、人体は何をすべきか分からず、考えられるすべての防御システムを活性化させようとするため、無重力状態では免疫システムが感染したときと同じように動作することが示されました。

遠心力の可能性

ですから、私たちはすでにそれをよく知っています 無重力 これは良くないどころか、健康にとって危険ですらあります。ならどうしよう？映画製作者だけでなく研究者も、 遠心力。親切にすること 慣性力、重力の影響をシミュレートし、慣性系の中心とは反対の方向に効果的に作用します。

適用可能性は長年にわたって研究されてきました。たとえば、MIT では、元宇宙飛行士のローレンスヤングが、映画 2001 年宇宙の旅のビジョンを彷彿とさせる遠心分離機を体験しました。人々は台の上に横向きに寝て、回転する慣性構造物を押します。

遠心力が重力の少なくとも一部を置き換えることができることはわかっているので、このターンに船を建造してみませんか? まず、そのような船は私たちが建造する船よりもはるかに大きくなければならず、宇宙に運ぶ質量が XNUMX キログラム増えるごとに多額の費用がかかるため、話はそれほど単純ではないことがわかりました。

たとえば、比較と評価のベンチマークとして国際宇宙ステーションを考えてみましょう。サッカー場ほどの広さですが、居住区はその広さのほんの一部にすぎません。

重力をシミュレートする この場合、遠心力には XNUMX つの方法でアプローチできます。あるいは、各要素が別々に回転し、小さなシステムが作成されることになりますが、専門家が指摘しているように、これは宇宙飛行士にとって必ずしも快適な体験とは限らない可能性があります。 足に上半身とは異なる重力を感じる。より大規模なバージョンでは、ISS 全体が回転しますが、もちろんリングのように別の構成にする必要があります (2)。現時点では、そのような構造を構築するには莫大な費用がかかり、非現実的だと思われます。

2. 人工重力を提供する軌道輪のビジョン

ただし、他のアイデアもあります。たとえば、コロラド大学ボルダー校の科学者グループは、あまり野心的ではない解決策に取り組んでいます。科学者たちは「重力の再現」を測定するのではなく、宇宙での重力の欠如に伴う健康問題の解決に焦点を当てている。

ボルダーの研究者らによると、宇宙飛行士は毎日数時間特別な部屋に潜り込んで重力を毎日受けることができ、健康上の問題は解決されるはずだという。被験者は病院のカートに似た金属製のプラットフォームに乗せられます (3)。これは遠心分離機と呼ばれるもので、不均一な速度で回転します。遠心分離機によって生み出される角速度は、あたかも自分の体重で立っているかのように、人の足をプラットフォームの基部に向かって押します。

3. デバイスはボルダー大学でテストされました。

残念ながら、この種の運動には必ず吐き気が伴います。研究者らは、吐き気が実際に吐き気に関連する固有の値札を持っているかどうかを調べ始めました。 人工重力。宇宙飛行士はさらなる過負荷に備えて体を訓練することができるでしょうか? XNUMX回目のボランティアセッションの終了時には、被験者全員が不快な影響や吐き気などを起こすことなく、毎分約XNUMX回転の平均速度で回転していました。これは重要な成果です。

船の重力に関する別のアイデアもあります。これらには、たとえば、カナダタイプシステムデザイン (LBNP) が含まれます。LBNP 自体が人の腰の周りにバラストを形成し、下半身に重さの感覚を生み出します。しかし、宇宙飛行による不快な健康への影響を避けるだけで十分なのでしょうか? 残念ながら、これは確実ではありません。