Що таке мікрогравітація Online Science
Що таке мікрогравітація?
Легко зрозуміти, що астронавти плавають у космічному просторі, оскільки вони знаходяться далі від Землі, і там гравітаційне тяжіння нашої планети нижче. Однак Місяць набагато далі від Землі, ніж, наприклад, Міжнародна космічна станція, але він все одно обертається навколо Землі, оскільки його постійно приваблює наша планета.
Гравітація - це сила тяжіння, яка завжди присутня між двома об’єктами, що мають масу. Але нам потрібні великі об’єкти, такі як планети або їх супутники, щоб усвідомити, що гравітація дійсно працює. Прискорений рух об'єкта з масою до центру Землі зазвичай описується гравітаційним прискоренням, позначеним "g", яке має стандартне значення 9,81 м/с 2.
Але ми можемо створити середовище, в якому ми не відчуваємо впливу сили тяжіння. Таке середовище зазвичай описується як "мікрогравітація" або "нульове прискорення гравітації", саме тому, що об'єкти там, здається, не мають ваги.
Але що насправді означає «невагомість»?
Дія сили можна спостерігати, коли проти неї є інша сила, тобто сила реакції. Оскільки ми маємо масу, гравітаційне тяжіння Землі приведе нас прискореним рухом до центру планети. На щастя, земна кора вже на шляху. Але якби ніщо не заважало нам впасти, тоді ми могли б відчути, що не маємо ваги.
Це перший спосіб «втекти» від сили тяжіння: вільне падіння! Деякі люди вважають, що це трапляється і у випадку з парашутистами, але парашутист ніколи не буває у вільному падінні, оскільки тертя з повітрям може уповільнити падіння предметів. Однак для наукових експериментів дослідники можуть подолати цю проблему, видаливши повітря з деяких веж висотою до 150 м, які називаються вакуумними падаючими вежами. Протягом приблизно чотирьох секунд в цих вежах проводяться експерименти в умовах "мікрогравітації", аж до зіткнення предметів при вільному падінні з землею.
Інший спосіб досягнення "вільного падіння" - це виведення певних об'єктів на орбіту навколо Землі (наприклад, Міжнародної космічної станції). Там відцентрова сила "штовхає" предмети на орбіті у напрямку, протилежному гравітаційному тягу Землі. Отже, об'єкт, що знаходиться у "вільному падінні" на орбіті навколо Землі з правильною швидкістю та висотою, може здатися невагомим. Міжнародна космічна станція знаходиться в цих умовах, і це дивовижна наукова лабораторія для вивчення мікрогравітації.
Двоє космонавтів з Міжнародної космічної станції вирушають у відкритий космос. Кредит: NASA
Але що потрібно вченим з мікрогравітації? Досліджуючи мікрогравітацію, ми можемо дізнатись більше про те, як працює навколишній світ, і деякі дивовижні результати вже були отримані в цьому відношенні.
Наприклад, вчені вивчали, як метали взаємодіють у сплавах в умовах мікрогравітації, що призводить до легших лопаток газових турбін в авіаційних двигунах. Більше того, точність вимірювання часу на Землі покращила використання атомних годинників у космічному просторі, а медичні інструменти, спочатку побудовані для перевірки тиску в костюмах астронавтів, зараз використовуються для контролю травм голови в лікарнях.
Мікрогравітація також використовується для розгадування загадки про те, як утворюються планети. Відомо, що переважним матеріалом в регіонах, де утворюються планети, є дрібні зерна пилу та льоду. Як вони об’єднуються, щоб сформувати планету? Як дістатися від частинок порядку міліметрів до об’єктів порядку кілометрів. Наразі невідомо, чим він займеться після відставки.
Щоб розгадати цю загадку, дослідники розробили експерименти, які важко виконати на Землі, оскільки частинки, що беруть участь у цих експериментах, є крихкими і повільними, а зерна пилу ламаються або просто вдаряються об землю через гравітацію. . Тому дослідники мають намір провести якомога більше експериментів такого роду в умовах мікрогравітації, які викликаються параболічним польотом.
Параболічні польоти з літаком - це метод, за допомогою якого люди, що знаходяться всередині літака, можуть відчувати відчуття невагомості через маневри підйому та спуску. Це відчуття триває близько 22 секунд, але повторюється принаймні 31 раз у такому польоті.
Хоча дослідникам вдалося зіткнутися таким чином з різними частинками для своїх експериментів щодо того, як утворилися планети, їм поки не вдалося змусити їх об’єднатися.
Що далі? Дослідження триватимуть до тих пір, поки вони можуть бути профінансовані. Хоча Міжнародна космічна станція запрацює до 2020-2024 рр., Деякі великі компанії вже розробляють "космічні літаки", які могли перевезти туристів на "край космосу" на кілька хвилин, щоб відчути невагомість. Такі польоти також є ідеальними можливостями для вчених для проведення експериментів. Він також призначений для побудови невеликих дешевих супутників, які можна використовувати для наукових експериментів.