そうなる一方で 人々が宇宙に住むことができるのは素晴らしいことですが、「無重力」環境はいくつかの深刻な課題をもたらします. 人間は、一定の重力の影響を受ける地球の表面で最もよく機能します。 それがなければ、 よく知られた結果 骨量の減少や筋萎縮など、微小重力への長期暴露の影響。
ですから、宇宙に住みたいのなら、人工重力環境を作る必要があります。 それを行う方法は 1 つしかありません。一定の加速度で動く乗り物を作ることです。 最も一般的な概念は、回転する宇宙船を作成することです。 しかし、それは思ったほど簡単ではありません。 理由は次のとおりです。
重さを感じる
まず、重力の基本と、自分の体重を感じるとはどういうことかについて説明しましょう。
重力は、質量を持つオブジェクト間の引力です。 あなたの体と地球の両方に質量があるため、あなたを地球に引き寄せて地面に留めておく引力があります。 この力は常にあなたに作用していますが、地球は同時に引っ張っているので、あなたはそれを感じません。 全て 体の一部に影響を与え、効果を検出できなくなります。
私はあなたが何を考えているか知っています： 「私はこの椅子に座っていて、自分の体重を完全に感じることができます。実際、あなたが感じているのは重力ではありません。それは椅子 (および地面) があなたを押し上げる力です。私たちは、この上向きに押す力を「見かけの重さ」と呼んでいます。
エレベーターに乗ってみると、見かけの重さの概念がよくわかります。 エレベーターは静止状態で始動します。 しかし、ボタンを押すと、上に動き始めます。 つまり、エレベーターが移動速度に達するまで、少なくとも非常に短い時間、上向きの加速度が必要です。 この上向きの加速の間、少し重く感じます。 次に、エレベーターがプログラムされた階に近づくと、速度を落とさなければなりません。 つまり、下向きに加速します。 この時期は体が軽くなります。
しかし、もちろん、実際の体重は変動しませんでした。 あなたの本当の体重は、重力があなたの体に及ぼす力の尺度であり、あなたの質量 (m) と地球の質量、および地球の中心からの距離との相互作用の結果です。 地球上では、重力は 1 キログラムあたり 9.8 ニュートンの力を発揮します。 (質量と重さは別のものなので、重力が異なる惑星では、質量が同じでも重さが異なります。)
エレベーターに乗っても、これらの要因は何も変わりません。 それが変えるのはあなたです 見かけ上 重さ。 少し変ですが、この効果は宇宙船にとって非常に便利です。
線形加速
あなたが重力のない宇宙にいるとしましょう。あるいは、地球の低軌道にいるとしましょう。そこでは微小重力があります。これは、私たちが「無重力」環境に付けた名前です。 あなたの宇宙船に、絶えず上向きに加速する巨大なエレベーターがあったとしたら? エレベーターの加速度が地球の表面の重力場と同じ値だったら、あなたの体重は今とまったく同じように感じるでしょう.
もちろん、無限エレベーターを備えた宇宙船は実用的ではありません。 車両全体を加速させる方が簡単です。 それは絶対に人工重力を生み出すでしょう。 実際、これはSFシリーズの船で使用される主要な方法です 広がり.