Umělá gravitace je zrychlení vyplývající z použití síly a dát do prostoru simulovat gravitaci . Tento termín může také zahrnovat různé koncepty science fiction pro manipulaci s gravitací. V kontextu kosmického letu s posádkou by zavedení umělé gravitace mělo umožnit dlouhodobě bojovat proti účinkům beztíže na lidské tělo. Několik metod umožňuje generovat umělou gravitaci, ale žádná nebyla implementována, protože všechny vyžadují velmi velká plavidla a mají nevýhody, které v kontextu do té doby naprogramovaných vesmírných misí nejsou vyváženy jejich výhodami.
Nedostatek gravitace, kterou astronaut ve vesmíru zažívá, je příčinou zdravotních problémů, jejichž závažnost závisí na délce expozice, je to jeden z hlavních problémů přizpůsobení lidského života vesmíru . Po několika měsících, navzdory četným cvičením zaměřeným na boj proti účinkům beztíže, tělo prochází četnými škodami, zejména:
Po návratu na Zemi není astronaut dočasně schopen chodit. Trpí nízkým krevním tlakem, protože jeho srdce se musí znovu naučit, jak bojovat s gravitací. Někdy je ztráta kostní hustoty nevratná. Podle mnoha svědectví musí v praxi strávit 1 až 3 dny na Zemi za každý den strávený ve vesmíru, než znovu získá stav, který byl před jeho pobytem ve vesmíru.
Z pohledu dlouhotrvajících meziplanetárních misí (několik stovek dní až několika let) se proto zdá být provádění umělé gravitace na palubě kosmické lodi žádoucí. Dosud nebyl nikdy testován, protože ukládá loď mnohem větší velikosti než cokoli, co bylo dosud umístěno na oběžnou dráhu.
Existuje několik metod k vytvoření umělé gravitace, které jsou víceméně obtížně proveditelné.
Kosmická loď se může otáčet sama a vytvářet odstředivou sílu . Jakýkoli vnitřní předmět poháněný rotačním pohybem nádoby bude přitlačen na její stěnu, což vytvoří iluzi gravitace.
Tato technika má některé vedlejší účinky:
Existuje mnoho variant kosmických lodí využívajících umělou gravitaci s jejich výhodami a nevýhodami. V ideálním případě by rychlost otáčení měla být menší než 2 ot / min, aby se snížily účinky Coriolisových sil. Pro simulaci podobné gravitace jako gravitace Země (1 g ) musí být poloměr alespoň 224 m , což představuje velkou kosmickou loď. Aby se snížila jeho hmotnost, mohl by být složen ze dvou prvků spojených kabelem (například jedna část pro dům a druhá pro zbytek).
Může se stát, že čas od času bude vystavení vysoké gravitaci dostačující k vyrovnání účinků beztíže, nebo že bude stačit nízká gravitace. V prvním případě může 10m válec otáčející se rychlostí 10 otáček za minutu generovat 1 gv bocích (o 11% více u nohou). Druhý případ také umožňuje zmenšit poloměr: gravitace 0,1 g vyžaduje pouze poloměr 22 m.
Kontinuálním zrychlováním v přímém směru vytváří kosmická loď sílu na vnitřní objekty, simulující gravitaci v opačném směru zrychlení. K tomu musí mít plavidlo pohon s velmi vysokým specifickým impulzem a dobrým poměrem výkon / hmotnost. S takovým pohonem jsou cesty uvnitř sluneční soustavy krátké, což Marsu zrychlí na 2 až 5 dní na 1 g . Tuto metodu používá fiktivní raketa profesora Calcula .
Dalším řešením pro vytvoření umělé gravitace je instalace velmi hustého objektu do kosmické lodi, aby mohl vytvářet vlastní gravitační pole a přitahovat k němu objekty. Ve skutečnosti se jedná o obvyklou gravitační sílu, ale tato síla je při nízkých hmotnostech velmi slabá. Velký asteroid může vytvořit pouze tisíciny g , což může být příliš málo na to, aby bylo použitelné. Kromě toho s ní musí být přesunuta další hmota přidaná do kosmické lodi, což zvyšuje spotřebu energie při cestování.
Tyto slapové síly mohou vytvořit malou umělou gravitaci na kosmické lodi na oběžné dráze Země. K tomu je nutné propojit dvě hmoty kabelem: ta výše je přitahována směrem nahoru, protože jde rychleji než její orbitální rychlost , a ta dolní dolů. Tento rozdíl v síle mezi horní a dolní částí nejen stabilizuje loď, ale také vytváří slabou umělou gravitaci.
Ve sci-fi vesmírech je umělá gravitace často přítomna v kosmických lodích, které se neotáčejí ani nezrychlují. To při současné technologii není možné, i když podobný efekt by bylo možné vytvořit pomocí diamagnetismu . Aby byl efekt viditelný, neumisťujte nemagnetické předměty do blízkosti velmi silného magnetického pole vytvářeného vysoce výkonnými magnety. V současné době experimenty umožnily levitovat nejvýše jednu žábu, a tedy vytvořit 1 g , ale s použitím magnetu a systému, který váží tisíce kilogramů a který zůstává supravodivý s komplexními chladicími systémy.
Neexistuje žádná osvědčená technologie, která by dokázala vytvořit gravitaci bez existující hmoty, i když se objevilo mnoho pověstí. Eugene Podkletnov , ruský inženýr tvrdí od počátku 90. let, že postavil zařízení obsahující rotující supravodič vytvářející obrovské gravitomagnetické pole , ale žádný tým nemohl poskytnout žádné ověření ani negativní výsledek. V roce 2006 výzkumná skupina ESA tvrdila, že vytvořila ekvivalentní zařízení produkující miliontiny g .
Umělá gravitace je častým tématem děl science fiction . Ve filmu Vesmírná odysea z roku 2001 (1968) je implementace umělé gravitace prezentována s velkým realismem: v kosmické lodi Discovery, která kombinuje oblasti s gravitací i bez gravitace, a na palubě vesmírného prostoru v rotaci, podobně ve vesmírné stanici na konci Interstellar (2014). Román Rendez-vous s Rámou a jeho pokračování (1973-1993) se odehrává v prostředí O'Neilla . Tato konstrukce je obrovský rotující válec, který na svém okraji generuje g .
Film Elysium (2013) také ukazuje na tomto konceptu obrovskou orbitální stanici (určenou pro stanoviště nejbohatších, kteří uprchli ze Země, ve které je obtížné žít).
V ságe románů The Expanse , stejně jako v adaptaci pro televizní seriál , je umělá gravitace získána zrychlením a lodě jsou popsány a zobrazeny v takzvané konfiguraci kancelářské věže .
Série Star Wars také využívá koncept umělé gravitace, kosmické lodě jsou vybaveny technologií, která umožňuje cestujícím přirozený pohyb (reprodukcí účinků gravitace) a také vytváří silové pole ke stabilizaci a uchopení plavidel.