Искуственная гравитация

[Татьяна]

Если построить круглый космич. аппарат (КА) и крутануть его в его плоскости относительно центра, то внутри него можно ходить по крайней стенке как по полу. У меня вопрос: если один раз включить двигатели, сообщающие вращательное движение КА, и он будет далее двигаться по инерции, не будут ли перемещающиеся люди нарушать эту инерцию? То есть они ведь будут ходить и менять центр масс, что будет влиять на вращение КА по инерции, и правильное вращение надо будет постоянно поправлять, что неэкономично, т.к. для этого потребуются дополнительные здапасы топлива.  

[MikolaLviv]

Если масса людей очень мала по сравнению с массой станции, то ефекты замедл. и ускорен. в результате напр. ходьбы будут практически не заметны.  Можно выработать определенные правила взаимодействия, напр. если нужно всем собраться на собрание, то половина екипажа идет против час стрелки, половина за стрелкой. Обратно расходяться в обратном порядке. В принципе, потери вращательной енергии не должно наблюдаться, поскольку всякие перемещения будут усредняться по знаку во времени и практически стремиться к нулю.Что-бы пристыковать Шаттл к центральному коридору, его придеться раскручивать вокруг стыковочной оси. Кстати, для раскрутки в принципе вообще не надо топлива. Можно разработать механическую систему, которая будет приводиться в действие електромотором, который будет питаться от солнечных батарей или реактора.Если надо остановить вращение, наприм. для стыковки того-же Шаттла, то одну систему затормаживать, поскольку они взаимодействующие, то будет останавливать вращение и другая система. Я ето все себе представляю, как два колеса в одной плоскости - внешнее, ето станция, внутреннее - ето разгонно-тормозное.Причем оба колеса сидят на одной оси, вокруг которой они вращаються в разные стороны.  
Так я вижу ето все дело.

[Aquarius]

Татьяна

У меня вопрос: если один раз включить двигатели, сообщающие вращательное движение КА, и он будет далее двигаться по инерции, не будут ли перемещающиеся люди нарушать эту инерцию?

Свои сомнения Вы можете легко проверить на вращающейся детской карусели (жёсткой).
Если человек пойдёт по карусели против вращения, то он добавит импульс к её вращению, остановившись - он его же и погасит. Пойдя по карусели в сторону вращения всё произойдёт с точностью до наоброт.

[Татьяна]

Aquarius: вот именно про это воздействие человека на "карусель" я и говорила, т.к. карусель меняет скорость и направление вращения (в пространстве) и это помеха для КА.


Mikola, спасибо! Как я сразу не догадалась что вращения можно добиться механизьмом! Хе-хе  

А почему два колеса крутятся в разные стороны? И почему их два?

[Karen]

Татьяна: Это не совсем ответ на Ваш вопрос, но в 50х годах в американском военно-морских силах, проводили опыты искуственной гравитации. Они нашли что если вращающее колесо не было достаточно большое, добровольцы были постоянно тошнотворны. Проблема была что "тяга" на ноги была различна чем на голову, и когда они передвигались или меняли их ориентировку тяга изменилась. Поэтому, было очень трудно приспособиться.

Необходимо большой вращающий корабль чтобы искуственная гравитация ощущала нормальной. Я не знаю как большой, но есть хороший пример в научной фантастике--это космическая станция в Вавилоне-5. Если правильно помню, станция была 3-5 км в поперечнике (кто-нибудь помнит?). Это огромная станция по нашим критериям, и корабль не должен быть так большой, но точно гораздо больше чем современные корабли (Шаттл, Союз, и т.д.)

[MikolaLviv]

Как говориться, лучше один раз нарисовать, чем сто раз сказать.
Если в такой схеме включить мотор, то внутреннее(балластное) колесо будет вращаться в одну сторону, а внешнее(станция) - в другую.
Припоминаю, что где-то читал, что диаметр в 150 м для станции будет в самый раз.

[MikolaLviv]

Нарисовал ескиз, но не могу его счас представить, папка для вложений переполнена.
Потом попробую вставить.

[MikolaLviv]

Не получаеться вложить рисунок, но

А почему два колеса крутятся в разные стороны? И почему их два?

Нужно представить себе велосипедное колесо. Резиновая шина - ето жилые и рабочие помещения; спицы - ето ребра жесткости и соединительные коридоры.
Нас интересует центральная часть колеса. Можно представить себе ситуацию, когда
на ету часть сверху надето еще дополнительное кольцо (в обхват) так, что ето кольцо и центральная часть станции взаимодействуют через шестерни друг с другом.Между внешним кольцом и внутренним есть посредник - шестерня. Если ее начать вращать, то внешнее кольцо начнет вращаться в одну сторону, а внутреннее будет вращаться в другую сторону, соответственно, вращение получит сама станция.

[Татьяна]

Шина-то большая! Что если когда начнешь крутить шестерню большое колесо не тронется, а будет вращаться только малое внутреннее колесо быстрее чем надо? Я думала что вращение можно сообщить этими, забыла как они называются, вращающимися дисками которые держат Хаббл в равновесии на орбите. Может быть если расположить их в какой-то конфигурации, можно закрутить большое колесо. Хотя я уже давно не подходила к учебнику физики, а только астрономии   Надо бы заглянуть.

[MikolaLviv]

Однозначно вес станции будет во много раз больше веса етого балластного кольца.
И скорости вращения будут сильно различаться. Но если покрутить маленькое колесо, то большое просто обязано закрутиться. Нету у него такого права - оставаться на месте

[an1440]

Шина-то большая! Что если когда начнешь крутить шестерню большое колесо не тронется, а будет вращаться только малое внутреннее колесо быстрее чем надо? Я думала что вращение можно сообщить этими, забыла как они называются, вращающимися дисками которые держат Хаббл в равновесии на орбите

Они, если не ошибаюсь, называются "гиродины" - по крайней мере, на наших станциях. Они служат для периодических поворотов корабля вокруг его осей например для поддержания требуемой ориентации.
"Большое колесо" тронется, куда ему деваться! Но, как Вы справедливо заметили, чтобы оно раскрутилось достаточным образом, "маленькое" должно будет крутиться ООООчень быстро. Во столько раз быстрее, во сколько оно меньше (точнее, во сколько раз меньше его "момент инерции").  И, к тому же, постоянно - как только оно остановится, остановится и большое. Поэтому всё же начальный импульс вращения лучше придать ракетными двигателями, а гиродинами потом это вращение можно будет корректировать.

[an1440]

Вращающийся корабль будет стремиться сохранять направление оси вращения в пространстве. При полете вокруг земли это будет создавать определённые неприятности - его невозможно будет произвольно ориентировать по отношению к земле и солнцу.
И ещё: хождение по такому кораблю СНАРУЖИ его (если потребуется) - будет представлять собой цирковой "смертельный номер".
Кстати, что-то я тоже физику забывать стал... Корабль, состоящий из нескольких вращающихся в противоположные стороны частей (т.е., раскрученный без помощи ракетных двигателей) - тоже будет стремиться сохранять направление оси вращения?

[MikolaLviv]

Не надо топлива !!  Помечтаем. Статорная катушка мотаеться на оси станции, роторная на балластном кольце. Между кольцами либо подшибник с малым коеф. трения, либо вообще магнитное поле ( как у поездов на магнитной подушке ). Разкрутили ситему, и пусть себе вращаються, пока не надо поправить скорость или затормозить вращение.