Real Artificial Gravity for SpaceXs Starship

Til tross for de mange, mange problemene vi står overfor i verden i dag, er det fortsatt en spennende tid å være i live! Mens vi snakker, utvikler misjonsplanleggere og ingeniører konseptene som snart vil ta astronauter på seilaser utenfor Low Earth Orbit (LEO) for første gang på nesten femti år. I tillegg til å vende tilbake til månen, ser vi også lenger bort til Mars og andre fjerne steder i solsystemet.

Dette gir en rekke utfordringer, ikke minst effekten av langvarig eksponering for stråling og mikrogravitet. Og selv om det er mange levedyktige alternativer for å beskytte mannskap mot stråling, forblir tyngdekraften litt av en snublestein. For å adressere dette, Youtuber smallstars har foreslått et konsept som han kaller Gravity Link Starship (GLS), en variant av SpaceX-er Starship som vil kunne gi sin egen kunstige tyngdekraft.

Ideen ble delvis inspirert av science fiction. Avhengig av hvor realistisk en franchise prøver å være, vil stjerneskip enten generere sin egen tyngdekraft ved hjelp av en spesiell enhet eller gjennom roterende seksjoner. Mens det førstnevnte konseptet ligner mye på hyperdrive (dvs. bruker fysikk som enten er helt fiktive eller teoretiske på dette tidspunktet), er det siste noe som er helt gjennomførbart.

Konseptet går tilbake til over et århundre, med det første innspilte eksemplet gitt av Konstantin Tsiolkovsky (1857 - 1935), en av de "grunnleggende fedrene" til rakett og luftfart. I 1903 publiserte han en studie med tittelen "Undersøkelse av ytre romrakettenheter", der han foreslo å bruke rotasjonskraft for å skape kunstig tyngdekraft i rommet.

Siden den gang har mange varianter av denne ideen blitt foreslått for romstasjoner og naturtyper, for eksempel von Braun Wheel, O’Neill-sylinderen og Stanford Torus. Noen konsepter vurderes til og med for utvikling, for eksempel NASAs Nautilus-X romstasjon (som vil bruke en roterende torus for å gi kunstig tyngdekraft) eller Gateway Foundation sitt forslag til en kommersiell romstasjon.

Etter å ha forsket på centripetalkraft, smallstars kom til ideen for GLS. Som han forklarer i videoen sin (vist over), er GLS i utgangspunktet et "navskip" (dvs. som navet til et hjul), der nyttelastbuen er fylt med et fagverk som bretter ut og distribuerer robotisk, og dermed "tjener som hjulets eiker ”. Det ville være plassert mellom to passasjerstjerneskip og ville knytte seg til dem i løpet av den 6 + måneders lange reisen til Mars.

Når de var koblet opp, ville passasjerskipene svinge seg rundt for å orientere seg og skyte skyvekraftene deres for å gi hjulet fart. Når nok en hastighet ble generert for å simulere jord-normal tyngdekraft (9,8 m / s², eller 1 g) ville passasjerskipene orientere seg igjen for å vende innover mot “navet” -skipet.

For resten av reisen ville de ombord på passasjerskipene oppleve følelsen av å bli trukket ned takket være den sentripetale kraften som ble skapt av rotasjonen av hjulet. Som smallstars skisserer systemet:

“Gravity Link Starship-konseptet gir en tyngdekraften som bruker hovedmotorene på nytt, tapper igjen drivstoff og unngår upraktisk romkonstruksjon og rompromenader. GLS er i utgangspunktet et navskip, som navet til et hjul. I stedet for mennesker og last, er nyttelastbukta i GLS fylt med fagverk som robotisk kan brettes ut og låses på plass og fungerer som hjulets eiker. "

For øyeblikket er mye kjent om langtidseffektene av eksponering for mikrogravitet, i stor grad takket være forskning utført av astronauter ombord den internasjonale romstasjonen (ISS). Disse inkluderer muskeltap, tap av bentetthet, nedsatt organfunksjon, syn, endringer i kardiovaskulær styrke og til og med genetiske endringer.

Dette er ting som astronauten Scott Kelly absolutt kan vitne til! Etter å ha tilbrakt et år i verdensrommet som en del av NASAs tvillingsstudie, fant han at omjustering av livet på jorden var plagsom (som beskrevet i boken hans Utholdenhet). For å forhindre slike helseeffekter før mannskaper til og med når dybde destinasjoner som Månen eller Mars (hvor langtidseffektene av lave-g er fremdeles ikke kjent), vil det være behov for avbøtende strategier.

I tillegg til detaljering av systemet, smallstars utførte også de nødvendige beregningene for å bestemme strukturen til fagverket og den nødvendige hastigheten for å simulere jord-normal tyngdekraft. Ved hjelp av SpinCalculator bestemte han at en rotasjonshastighet på 31 m / s ville fungere for et system som målte omtrent 100 meter (97,99 m for å være nøyaktig; eller ~ 321,5 ft) i radius, og gi følelsen av 1 g og gjør omtrent 3 rotasjoner per minutt.

For tiden, smallstars i den andre iterasjonen av dette forslaget, som inkluderte oppdaterte beregninger på rotasjonen, en ny fagstolform og innføring av kabler for å forsterke strekkstyrken til fagverket. Han planlegger å løslate en tredje versjon i nær fremtid som vil inneholde beregninger om belastninger og en animasjon av distribusjonen og funksjonen til fagverket.

De som er interessert blir oppfordret til å abonnere på Youtube-kanalen hans for oppdateringer. I mellomtiden gjenstår det å se om SpaceX vil være interessert i dette konseptet. Hvem vet? Kanskje Musk og hans folk har sine egne ideer i verkene, og vi kan gjøre litt sammenligning og kontrast snart!