Школьная энциклопедия. Искусственная гравитация и способы ее создания Искусственная невесомость на земле

В чем идея «Полета в Невесомости на ИЛ-76 МДК» для туристов?

Мы часто задаемся вопросом, что же такое невесомость (отсутствие гравитации), почему она есть только в Космосе и как ее испытать в реальной жизни на Земле?

Существует множество сложных определений, связанных с физикой, которые объясняют состояние невесомости. Говоря простым и понятным языком Невесомость – это состояние среды, в которой сила гравитации равна нулю.

В наше время, реальную невесомость испытывают космонавты в Космосе. Они живут и работают в состоянии невесомости. Перед длительным пребыванием в космосе, каждый космонавт проходит специальные тренировки, имитирующие невесомость на Земле. Эти тренировки и называются «Полет в Невесомости на самолете ИЛ-76 МДК». Осуществляют эти тренировочные Полеты в Невесомость для будущих космонавтов или туристов только очень высокотехнологичные космические тренировочные Центры, такие как Российский Центр Подготовки Космонавтов им. Ю. А. Гагарина.

На сегодняшний день обычный человек может проверить свой организм на переносимость к реальной невесомости в космосе совершив уникальное Приключение недалеко от Москвы – Полет в Невесомости на самолете-лаборатории ИЛ-76 МДК.

Переменное состояние невесомости на борту специального самолёта ИЛ-76 МДК достигается с помощью определённой траектории полёта самолета, которая называется «парабола Кеплера». Именно эта траектория полета самолета позволяет ему создавать во время своего полета кратковременныережимы невесомости.

Как происходят режимы невесомости на борту ИЛ-76 МДК?
Самолет-лаборатория ИЛ-76 МДК поднимается на высоту 6000 м. и потом под углом 45 градусов с максимальной скоростью набирает высоту до 9000 м. В это время на борту самолета туристы чувствуют перегрузку в 2G. Во время переваливания самолета через вершину параболы для последующего снижения и возникает режим невесомости длительностью около 25 до 28 секунд. В дальнейшем самолет снижается до высоты 6000 метров и летит некоторое время в горизонтальном полете. Далее все повторяется – самолет набирает высоту до 9000 метров, возникает режим невесомости и последующее снижение! Туристы, находящиеся на борту периодически ощущают перегрузку до 2G.

В процессе полета самолета ИЛ-76 МДК может выполняться от 10 до 15 режимов невесомости. Во время полёта на борту ИЛ-76 МДК так же находятся группа специалистов и инструкторов российского Центра подготовки космонавтов, которые контролируют проведение мероприятия и обеспечивают безопасность туристов во время Полета в Невесомости.

Количество участников полета не должно превышать 14 человек! Это позволит сделать Полёт в Невесомости для всех туристов комфортным, безопасным и весёлым!

Длительные космические полеты, освоение других планет то, о чем ранее писали фантасты Айзек Азимов, Станислав Лем, Александр Беляев и др., станет вполне возможной реальностью благодаря знаниям . Так как при воссоздании земного уровня гравитации мы сможем избежать отрицательных последствий микрогравитации (невесомости) для человека (атрофия мышц, сенсорные, двигательные и вегетативные расстройства). То есть практически любой желающий человек сможет побывать в космосе независимо от физических особенностей тела. При этом пребывание на борту космического корабля станет более комфортным. Люди смогут использовать уже существующие, привычные для них приборы, средства (например, душ, туалет).

На Земле уровень гравитации определяется ускорением силы тяжести в среднем равняется 9,81 м/с 2 («перегрузка» 1 g), в то время как в космосе, в условиях невесомости приблизительно 10 -6 g. К.Э. Циолковский приводил аналогии между ощущением массы тела при погружении в воду или лежа в постели с состоянием невесомости в космосе.

«Земля - это колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».
«Мир должен быть еще проще».
Константин Циолковский

Интересно, что для гравитационной биологии - умение создавать различные гравитационные условия будет настоящим прорывом. Станет возможным изучить: как изменяется структура, функции на микро-, макроуровнях, закономерности при гравитационных воздействиях разной величины и направленности. Эти открытия, в свою очередь, помогут развить достаточно новое сейчас направление - гравитационную терапию. Рассматривается возможность и эффективность применения для лечения изменения силы тяжести (повышенная по сравнению с Земной). Повышение силы тяжести мы ощущаем, как будто тело чуть-чуть потяжелело. Сегодня ведутся исследования применения гравитационной терапии при гипертонической болезни, а также для восстановления костных тканей при переломах.

(искусственной гравитации) в большинстве случаев основываются на принципе эквивалентности сил инерции и гравитации. Принцип эквивалентности говорит о том, что мы ощущаем приблизительно одинаково ускорение движения не отличая причину, которая его вызвала: гравитация или же силы инерции. В первом варианте ускорение происходит за счет воздействия гравитационного поля, во втором благодаря ускорению движения неинерциальной системы отсчета (система, которая движется с ускорением), в которой находится человек. Например, подобное воздействие сил инерции испытывает человек в лифте (неинерциальная система отсчета) при резком подъёме вверх (с ускорением, появляется на несколько секунд ощущение как будто тело потяжелело) или торможении (ощущение, что пол уходит из-под ног). С точки зрения физики: при подъёме лифта вверх к ускорению свободного падения в неинерциальной системе приплюсовывается ускорение движения кабины. Когда восстанавливается равномерное движение - исчезает «прибавка» в весе, то есть возвращается привычное ощущение массы тела.

Сегодня, как и почти 50 лет назад, для создания искусственной силы тяжести применяются центрифуги (используется центробежное ускорение при вращении космических систем). Проще говоря во время вращения космической станции вокруг своей оси будет возникать центробежное ускорение, которое будет «выталкивать» человека от центра вращения в сторону и в результате космонавт или другие объекты смогут находится на «полу». Для лучшего понимания этого процесса и с какими трудностями сталкивается ученые давайте посмотрим на формулу по которой определяется центробежная сила при вращении центрифуги:

F=m*v 2 *r, где m ‒ масса, v ‒ линейная скорость, r ‒ расстояние от центра вращения.

Линейная скорость равняется: v=2π*rT , где Т - количество оборотов в секунду, π ≈3,14…

То есть чем быстрее будет вращаться космический корабль, и чем дальше от центра будет находится космонавт, тем сильнее будет созданная искусственная сила тяжести.

Внимательно посмотрев на рисунок можем заметить, что при небольшом радиусе сила тяжести для головы и для ног человека будет значительно отличатся, что в свою очередь затруднит передвижение.

При движении космонавта в направлении вращения возникает сила Кориолиса. При этом велика вероятность того, что человека будет постоянно укачивать. Обойти это возможно при частоте вращения корабля 2 оборота в минуту при этом образуется искусственная сила тяжести 1g (как на Земле). Но при этом радиус будет составлять 224 метра (приблизительно ¼ километра, это расстояние подобно высоте 95-этажного здания или в длину как две большие секвои). То есть теоретически построить орбитальную станцию или космический корабль таких размеров можно. Но практически это требует значительных затрат ресурсов, сил и времени, которые в условиях приближающихся глобальных катаклизмов (см. доклад ) человечней направить на реальную помощь нуждающимся.

В следствие невозможности воссоздать необходимое значение уровня гравитации для человека на орбитальной станции или космическом корабле, учёные решили изучить возможность «снижения поставленной планки», то есть создания силы тяжести меньше земной. Что говорит о том, что за полвека исследований не удалось получить удовлетворяющих результатов. Это неудивительно так как в экспериментах стремятся создать условия, при которых сила инерции или же другие оказывали бы влияние, аналогичное воздействию гравитации на Земле. То есть получается, что искусственная гравитация, по сути, гравитацией не является.

На сегодня в науке существуют лишь теории о том что такое гравитация, большинство из которых основываются на теории относительности. При этом не одна из них не является полной (не объясняет протекание, результаты любых экспериментов в любых условиях, да и ко всему порой не согласовывается с другими физическими теориями подтвержденными экспериментально). Нет четкого знания и понимания: что же такое гравитация, как гравитация связана с пространством и временем, из каких частиц состоит и какие их свойства. Ответы на эти и многие другие вопросы можно найти сопоставив информацию изложенную в книге «Эзоосмос» А.Новых и докладе ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА. предлагает совершенно новый подход, который основывается на базовых знаниях первичных основ физики фундаментальных частиц , закономерностей их взаимодействия. То есть на основе глубокого понимания сути процесса гравитации и как следствие возможности точного расчет для воссоздания любых значений гравитационных условий как в космосе, так и на Земле (гравитационная терапия), прогнозирования результатов мыслимых и немыслимых экспериментов, поставленных как человеком, так и природой.

ИСКОННАЯ ФИЗИКА АЛЛАТРА - это намного больше, чем просто физика. Она открывает возможным решения задач любой сложности. Но главное благодаря знанию процессов происходящих на уровне частиц и реальных действий каждый человек может осознать смысл своей жизни, разобраться как работает система и получить практический опыт соприкосновения с духовным миром. Осознать глобальность и первичность Духовного, выйти из рамочных/шаблонных ограничений сознания, за пределы системы, обрести Настоящую Свободу.

«Как говорится, когда имеешь в руках универсальные ключи (знания об основах элементарных частиц), то можешь открыть любую дверь (микро- и макромира)».

«В таких условиях возможен качественно новый переход цивилизации в русло духовного саморазвития, масштабного научного познания мира и себя».

«Всё что угнетает человека в этом мире, начиная от навязчивых мыслей, агрессивных эмоций и заканчивая шаблонными желаниями эгоиста-потребителя ‒ это результат выбора человека в пользу септонного поля ‒ материальной разумной системы, которая шаблонно эксплуатирует человечество. Но если человек следует выбору своего духовного начала, то он приобретает бессмертие. И в этом нет религии, а есть знание физики, её исконных основ».

Елена Федорова

Невесомость – это отсутствие силы взаимодействия веса тела с опорой. Вернее, это состояние, при котором гравитационное притяжение полностью отсутствует. В некоторых случаях такое состояние называется микрогравитацией.

Иногда разные научно-исследовательские центры проводят определенные эксперименты в условиях невесомости. Далеко не все могут отправиться в космос, где невесомость является естественным состоянием. По этой причине для достижения невесомости эксплуатируют специально оснащенные самолеты. Траектория движения самолета в этом случае представляет параболу.

Такой полет начинается на высоте 6 км. Происходит резкий набор высоты примерно до 7,5 км, что занимает около 20 секунд. Пассажиры в этот момент испытывают перегрузку до 1.8 g, что означает двойное увеличение веса. Затем самолет уменьшает тягу двигателя почти до 0 и направляется по параболической траектории.

Максимум параболы достигается на высоте 8 км, начинается свободное падение. В течение последующих 20 секунд внутри самолета происходит невесомость. Далее самолет выравнивается. Угол между горизонталью и направлением движения самолета достигает 45 о. Двигатели снова включаются, и летательный аппарат опять летит горизонтально. Таким образом, в зависимости от типа самолета за один полет совершается до 30 параболических маневров.

Единственный метод образования невесомости на Земле называется параболическим полетом. В России подобные эксперименты ведутся на протяжении 30 лет. Как правило, используется аэробус .

March 1–3, 2006

Когда-то зимой

— Тем, привет. Не хочешь ли ты…

— Хочу, конечно!

— …полетать в невесомости?

— Обязательно!

1 марта. 10:30 (опоздал). Звездный городок

Проходная на въезде в Звездный похожа на смесь кинотеатра и парикмахерской. Солдат поднимает шлагбаум рукой, пропуская машину на территорию.

Сегодня — день медкомиссии и инструктажа.

По пути в гидролабораторию встречаются исторические здания. В этой 11-этажке жил Гагарин:

Тут находится центрифуга:

Проходим медкомиссию. Окулист смотрит в глаз через лупу:

— Я вам разрешаю полет.

Вот краткая история отечественной космонавтики в картинках:

А вот куски космических кораблей, на которых тренируются в бассейне.

Бассейн занимает середину здания. Через иллюминаторы подсвечивается вода:

А внутри плавают макет секции МКС и астронавты с аквалангистами:

— …и делаем параболу.

На следующий день назначен полет.

2 марта. 08:00. Звездный городок

Подъем в шесть утра. Проходная на въезде в Звездный, как я уже рассказывал, похожа на смесь кинотеатра и парикмахерской.

Погода — жуткая. Снегопад начался ночью, мы находимся в центре циклона. Полет, скорее всего, отменят. Но нас снова везут в здание гидролаборатории. Здесь мы ждем у моря погоды. Пока ничего не происходит, я изучаю коридоры:

Нам сообщают, что полет, ясное дело, сегодня невозможен. Предлагают попробовать завтра. В качестве утешения зовут на третий этаж, где стоит поднятый из бассейна кусок МКС, на котором вчера тренировались ныряльщики.

Утешение принимается.

На стене холла гидролаборатории — галактическое эпическое произведение «Смотри, Валерич, трюмо!»

3 марта. 08:00. Аэродром «Чкаловский»

Синоптики дают добро. Ура.

От проходной Звездного автобус едет пять минут до аэродрома. Сначала заезжаем к ангару, чтобы забрать парашюты. Потом — к самолету Ил-76 МДК. Самолет готовят ко взлету, очищая от вчерашнего снегопада. На крыше фюзеляжа стоит солдат с дворницкой метлой из веток, скидывает сугробы. Остальные что-то делают вокруг. Снимать нельзя. Но один секретный военный авиационный объект я не мог пропустить.

В самолете врач меряет давление. На нас надевают парашюты, все рассаживаются на маты. Высота салона — метра три с половиной. Кроме туристов еще летят инструкторы и космонавты, которым важно не забывать навыки.

С парашютом я находился в самолете только перед прыжком. Это — мера безопасности на случай, если что-нибудь. Парашютами, правда, тут никогда по назначению не пользовались. И во время невесомости они не нужны, поэтому за пять минут до начала их снимают и привязывают в конце салона.

Сеанс называется «режим». Сначала самолет резко взмывает вверх, поэтому тебя вжимает в мат с двухкратной перегрузкой. Надо сидеть, держаться одной рукой за поручень. Фотоаппарат становится совсем увесистым, руку поднять можно, ногу уже тяжеловато. Потом тяжесть спадает, по громкой связи раздается голос: «Внимание!»

Следующий момент сложно описать. Ощущение, что все тело глотнуло гелия. Рука, державшая поручень, осталась на месте, а ноги улетели в потолок (самолет в это время под таким же углом пикирует вниз, но из салона этого почувствовать невозможно).

На втором режиме я понял, что фотоаппарат мне совершенно не нужен, я не ему удовольствие собирался доставить, а себе. Кстати, интересно, что у автоматического сенсора поворота фотографий в камере снесло башню. Кадры, сделанные в невесомости под углом, под углом и остались (надо будет в Canon написать, у них в инструкции про это ни слова). А на земле сенсор работает прекрасно.

Через салон полетели жопы — это инструкторы стали кидаться туристами. Полный кайф.

На земле такой кайф был бы одноразовым:

Потом инструкторы стали играть нами в баскетбол. Я был перевернутым мячом.

Единственная ненастоящность невесомости в самолете — это то, что тебя все время тянет наверх (самолет все-таки летит вниз). Ты не можешь просто зависнуть над полом и остаться без движения. Зато можешь оттолкнуться от потолка. А если тебе придадут ускорение, то летишь по заданной траектории вдоль салона.

Один режим длится примерно 25 секунд. На двадцатой секунде (каждые пять секунд по громкой связи отсчитываются голосом) надо быть на полу. Если не успеешь, можно с высоты трех метров при двойном собственном весе упасть башкой об пол. Поэтому инструкторы начинают ловить зазевавшихся и приземлять их. Сами инструкторы, чтобы не взмыть, держатся ногой за стропы, прикрепленные к полу.

Всего за полет делают 10 режимов. Если кому-нибудь станет совсем херово, то могут и раньше прекратить. Среди нашей группы в 10 человек не все получали удовольствие от крайней половины режимов (но мужественно не испортили кайф стойким).

Расходились со странным ощущением весомости. Просто без сомнений надо лететь еще раз.

Общее ощущение от всех трех дней можно передать этой замечательной картинкой Вячеслава Сысоева.

Не у каждого хватит денег полететь в космос, но на невесомость может наскрести каждый

Индустрия космического туризма оценивается в сотни миллионов долларов и связана с множеством нюансов: после внесения оплаты надо встать в многолетнюю очередь из желающих, а потом долго готовиться к полету. Впрочем, состояние невесомости - главное космическое ощущение - можно испытать гораздо быстрее и дешевле. И главное - не покидая пределов Земли.

Конечно, испытать длительную невесомость - такую, какую испытывают космонавты на орбите - в земных условиях, само собой, не получится. А вот так называемая кратковременная невесомость совсем другое дело. В основном подобные услуги предоставляют в Звездном городке, в Центре подготовки космонавтов (ЦПК). Чтобы ненадолго испытать невесомость на Земле, надо быть старше 21 года. Минимум за полтора месяца необходимо записаться в очередь, подробнейшим образом заполнить анкету (будто в налоговой), указав все данные о семье, работе и здоровье (все это местная служба безопасности потом проверит). Потом кандидатам предстоит пройти медкомиссию в районной поликлинике и предоставить в ЦПК небезызвестную справку по форме №86 о том, что у вас нет никаких проблем с сердцем и сосудами. Помимо этого врачи ЦПК проведут повторный осмотр, по окончании которого они могут не допустить кандидата до своих «аттракционов», однако деньги за подобную экскурсию уже не вернут.

Вполне естественно, что помимо Звездного городка существуют и другие способы испытать невесомость и близкие к ней ощущения. Предлагаем вашему вниманию 6 разных вариантов.

Центрифуга в ЦПК (Звездный городок)

Когда-то в одном из помещений ЦПК была построена специальная центрифуга весом 300 т и диаметром 18 м. Используется она для моделирования перегрузок в земных условиях и, в частности, позволяет испытать физиологическую невесомость. Желающего попробовать силу 300-тонной центрифуги одевают в глухой скафандр, затем сажают в специальное кресло, к которому сначала подключают многочисленные датчики. Полностью снаряженное кресло с усаженным в него добровольцем подвозят к центрифуге и, закатив внутрь, включают двигатель. Вращение на центрифуге длится три минуты, невесомость в данном случае достигается за счет перераспределения жидкости в организме. Все три минуты за показаниями датчиков будут наблюдать врачи и инструктор. Но есть и аварийный способ предупредить о невыносимости перегрузок: внутри центрифуги человек должен крепко держаться за специальный рычаг. Если его отпустить, медики и специалисты получат экстренный сигнал о том, что человек потерял сознание, и сразу отключат центрифугу.

Стоимость услуги: 55 000 рублей с человека

Гидролаборатория (Звездный городок)

В этом году исполняется тридцать лет с тех пор, как в гидролаборатории Звездного городка начали тренировать космонавтов перед полетами. Лаборатория представляет собой огромный бассейн длиной 23 м и 12 м в глубину, на дне которого установлен макет МКС. Именно на нем космонавты тренируются перед тем, как первый раз выйти в открытый космос. Как и в других аттракционах ЦПК, все желающие проходят обязательную медкомиссию, затем прослушивают теоретическую лекцию, а уже после - и это занимает не менее получаса - надевают сложноустроенный, тяжелый и крайне неповоротливый скафандр, оснащенный специальными свинцовыми грузами (все вместе весит около 200 кг). И только затем с помощью крана добровольцев аккуратно погружают на дно. Погружение проходит с инструктором, который попутно дает задание перенести какую-нибудь деталь макета под водой с одного места на другое. Именно на максимальной глубине и появляется ощущение невесомости - сродни тому, которое испытывает космонавт, работающий в открытом космосе. Весь процесс длится четыре часа; под водой человек проводит два. Внимание: до июня заказы не принимаются.

Стоимость услуги: 182 000 рублей с человека

Полет на МиГ-29

Еще один способ испытать невесомость - принять участие в полете на МиГ-29. Во время выполнения фигур высшего пилотажа те, кто находится в кабине, испытывают невесомость, правда, буквально несколько секунд. Подобные полеты для гражданских лиц организовывают в Нижнем Новгороде. Занимает мероприятие весь день и начинается рано утром: приезжать и заселяться в гостиницу рекомендуется накануне. В этом случае в гостиницу приедет инструктор и расскажет о предстоящей программе. Записываться необходимо за полтора месяца, чтобы служба безопасности успела проверить, не шпион ли новоприбывший. Всем желающим, кто был признан честным гражданином, предлагается выбрать одну из трех возможных программ: полет в тропосфере на высоте 12 км, на высоте 18 км и полет в стратосфере на высоте 21 км. В последнем случае из иллюминатора с одной стороны будет видно звездное небо, а с другой стороны - округлый контур Земли. В зависимости от высоты полеты длятся от 25 до 50 минут. Перед полетом все проходят беглый медосмотр: врачи проверяют давление и пульс.

Стоимость услуги: полет на высоте 12 км - 380 000 руб./чел.; полет на высоте 18 км - 480 000 руб./чел.; полет на высоте 21 км - 595 000 руб./чел.

Полеты на Ил-76

Хотя может показаться, что монополия на настоящую космическую невесомость всецело принадлежит Звездному городку, есть еще один способ приобщиться к будням космонавтов - совершить полет на Ил-76, советском военно-транспортном самолете. Все правила Центра подготовки космонавтов действуют и здесь: тщательный медосмотр, а затем уже предполетная подготовка. Один полет длится до полутора часов, и за это время, как говорят организаторы, «выполняется до десяти режимов невесомости» по 25 с каждая. Невесомость застает 15 смельчаков на борту во время полета по так называемой кривой Кеплера. Как утверждают организаторы, туристы могут заказать видеосъемку на борту, но здесь стоит быть готовым к некоторым казусам - многих с непривычки тошнит. Внимание: полеты временно приостановлены, но в скором времени их обещают возобновить.

Стоимость услуги: 1 800 000 на группу из 15 человек

Аэротруба

Аэротруба позволяет ощутить себя воздухоплавателем: воздушный поток подхватывает человека и подвешивает в воздухе, подбрасывая в разные стороны. Ощущения эти, конечно, не являются невесомостью в строгом смысле слова, однако аэротруба позволяет парить на высоте до 10 м при ширине потока 4 м. Главный плюс аэротрубы по сравнению со всеми приведенными выше способами - это относительная дешевизна и отсутствие медкомиссий. Плюс ко всему это совершенно безопасно. Многие парашютисты, к примеру, тренируются именно в аэротрубах. В зоне полета все стены имеют мягкую обивку, здесь нет твердых предметов, а специальная защитная сетка смягчает падение после выключения двигателя. Вдобавок рядом всегда находится опытный инструктор, который каждую минуту контролирует полет. Рекомендованная продолжительность полета для девушки составляет пять минут; для мужчины - до десяти. В аэротрубе могут летать даже дети (от 5 лет), потому что для этого не требуется быть атлетом с заниженным порогом самосохранения. Согласно распорядку, желающие обязаны внимательно выслушать инструктора, который подробно расскажет, как держаться в воздушном потоке. Далее предстоит одеться в специальный комбинезон, надеть шлем, затем небольшая тренировка и - в полет! Внимание: скорость ветра в аэротрубе достигает 200 км/ч.

Стоимость услуги: 4 минуты - 3500 рублей с человека; 10 минут - 6500 рублей

Камера сенсорной депривации (флоатинг)

Еще одна возможность оказаться в условной невесомости - это полежать час-другой в камере сенсорной депривации (флоат-камере). Клиентам обещают, что «плавучесть, которую тело обретает благодаря раствору соли, сводит к нулю воздействие гравитации, подводя человека вплотную к переживанию полной невесомости». Флоат-камера, глубина которой около 30 см, чуть шире двуспальной кровати; в ней содержится водный раствор, приготовленный из 400 кг соли. С помощью термостата поддерживается постоянная температура - около 35 градусов по Цельсию. Считается, что это оптимальный температурный режим, при котором большинство людей не чувствуют тепла или холода и быстро перестают ощущать соприкосновение воды с телом. Внутри флоат-камеры человек оказывается изолированным от внешних раздражителей: в нее не проникают ни звуки, ни свет, ни запахи.

Стоимость услуги: 2000 рублей за процедуру в 1 час