Gravità artificiale reale per l'astronave di SpaceX

Nonostante i molti, molti problemi che affrontiamo oggi nel mondo, è ancora un momento emozionante per essere vivi! Mentre parliamo, i pianificatori e gli ingegneri della missione stanno sviluppando i concetti che porteranno presto gli astronauti in viaggio oltre l'orbita terrestre bassa (LEO) per la prima volta in quasi cinquant'anni. Oltre a tornare sulla Luna, stiamo anche guardando oltre Marte e altri luoghi distanti nel Sistema Solare.

Ciò presenta una serie di sfide, non da ultimo gli effetti dell'esposizione prolungata alle radiazioni e alla microgravità. E mentre ci sono molte opzioni praticabili per proteggere gli equipaggi dalle radiazioni, la gravità rimane un po 'un ostacolo. Per affrontare questo, Youtuber smallstars ha proposto un concetto che lui chiama il Nave stellare a gravità (GLS), una variante di SpaceX Starship che sarà in grado di fornire la propria gravità artificiale.

L'idea è stata in parte ispirata dalla fantascienza. A seconda di quanto realistico sia un franchising, le astronavi genereranno la propria gravità usando un dispositivo speciale o sezioni rotanti. Mentre il primo concetto è molto simile all'hyperdrive (ovvero usa una fisica totalmente fittizia o teorica a questo punto), il secondo è qualcosa di completamente fattibile.

Il concetto risale a più di un secolo fa, con il primo esempio registrato fornito da Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), uno dei "padri fondatori" di rocketry e aeronautics. Nel 1903, ha pubblicato uno studio intitolato "Investigation of Outer Space Rocket Devices", in cui ha suggerito di utilizzare la forza di rotazione per creare la gravità artificiale nello spazio.

Da allora, molte varianti di questa idea sono state proposte per stazioni spaziali e habitat, come la ruota di von Braun, l'O'Neill Cylinder e lo Stanford Torus. Alcuni concetti vengono persino presi in considerazione per lo sviluppo, come la stazione spaziale Nautilus-X della NASA (che userebbe un toro rotante per fornire gravità artificiale) o la proposta della Gateway Foundation per una stazione spaziale commerciale.

Dopo aver condotto alcune ricerche sulla forza centripeta, smallstars arrivato all'idea per il GLS. Come spiega nel suo video (mostrato sopra), il GLS è fondamentalmente una "nave hub" (cioè come il mozzo di una ruota), in cui il vano di carico utile è riempito con una capriata che si dispiega e si sviluppa in modo robotico, "fungendo così da raggi delle ruote ”. Sarebbe posizionato tra due astronavi passeggeri e si collegherebbe con loro durante il viaggio di oltre 6 mesi su Marte.

Una volta collegate, le navi passeggeri si giravano per riorientarsi e sparare ai propulsori per dare slancio alla ruota. Una volta è stata generata una velocità sufficiente per simulare la gravità normale della Terra (9,8 m / s²o 1 g), le navi passeggeri si riorienterebbero di nuovo per affrontare verso l'interno la nave "hub".

Per il resto del viaggio, quelli a bordo delle navi passeggeri sperimenterebbero la sensazione di essere abbattuti grazie alla forza centripeta creata dalla rotazione della ruota. Come smallstars delinea il sistema:

“Il concetto di Gravity Link Starship fornisce una gravità di rotazione che riutilizza i motori principali, tocca i residui di carburante ed evita la costruzione di spazi impraticabili e le passeggiate nello spazio. Il GLS è fondamentalmente una nave-mozzo, come il mozzo di una ruota. Invece di esseri umani e merci, il vano di carico utile del GLS è pieno di truss che possono piegarsi roboticamente e bloccarsi in posizione fungendo da raggi della ruota. "

Attualmente, si sa molto sugli effetti a lungo termine dell'esposizione alla microgravità, grazie in gran parte alla ricerca condotta dagli astronauti a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Questi includono perdita muscolare, perdita di densità ossea, ridotta funzionalità degli organi, vista, alterazioni della forza cardiovascolare e persino alterazioni genetiche.

Queste sono cose che l'astronauta Scott Kelly può certamente attestare! Dopo aver trascorso un anno nello spazio come parte del Twins Study della NASA, ha trovato angosciante riaggiustare la vita sulla Terra (come dettagliato nel suo libro Resistenza). Al fine di prevenire tali effetti sulla salute prima che gli equipaggi raggiungano persino destinazioni nello spazio profondo come la Luna o Marte (dove gli effetti a lungo termine dig non sono ancora noti), saranno necessarie strategie di mitigazione.

Oltre a dettagliare il sistema, smallstars ha anche eseguito i calcoli necessari per determinare la struttura della capriata e la velocità necessaria per simulare la gravità normale della Terra. Utilizzando SpinCalculator, ha determinato che una velocità di rotazione di 31 m / s avrebbe funzionato per un sistema che misurava circa 100 metri (97,99 m per l'esattezza; o ~ 321,5 ft) nel raggio, fornendo la sensazione di 1 g e facendo circa 3 rotazioni al minuto.

Attualmente, smallstars nella seconda iterazione di questa proposta, che includeva calcoli aggiornati sulla rotazione, una nuova forma della capriata e l'introduzione di cavi per rafforzare la resistenza alla trazione della capriata. Ha in programma di rilasciare un terzo versione nel prossimo futuro che includerà calcoli sui carichi e un'animazione della distribuzione e della funzione della capriata.

Coloro che sono interessati sono incoraggiati ad iscriversi al suo canale Youtube per gli aggiornamenti. Nel frattempo, resta da vedere se SpaceX sarà interessato a questo concetto. Chissà? Forse Musk e la sua gente hanno le proprie idee nelle opere e presto potremo fare un piccolo confronto e contrasto!