Es ist ein Grundnahrungsmittel von Scifi und eine Voraussetzung, wenn wir langfristig im Weltraum reisen wollen. Werden wir jemals künstliche Schwerkraft entwickeln?
Man kann mit Sicherheit sagen, dass wir einen erheblichen Teil unseres Lebens damit verbracht haben, Science-Fiction zu konsumieren.
Berks, Videos, Filme und Spiele.
Science-Fiction ist großartig für die Fantasie, sie ist reich an Eisen und Kalzium und führt uns an Orte, die wir niemals besuchen könnten. Es hilft uns auch zu verstehen und vorherzusagen, was in der Zukunft passieren könnte: Tablet-Computer, Klonen, Telekommunikationssatelliten, Skype, magische Schiebetüren und Rasierer mit 5 Klingen.
Dies sind nur einige der Vorhersagen, die Science-Fiction gemacht hat und die sich bewahrheitet haben.
Dann gibt es noch eine ganze Reihe von Vorhersagen, die noch eintreffen müssen, aber immer noch könnten, Lustige Dinge wie die Apokalypse des Klimawandels, die normale Roboterapokalypse, die riesige Roboterapokalypse, die Invasionsapokalypse der Außerirdischen, die Apokalypse der Apokalypse, die Kometenapokalypse und das Große Brawndo Hungersnot von 2506.
Ganz zu schweigen von Dingen, die wahrscheinlich nie passieren werden, Dinge, die nach den Naturgesetzen nicht sein könnten. Überlichtschnelles Reisen, sofortige Teleportation und die Möglichkeit, ganze Planeten mit einem Laserpointer einer Raumstation zu zerstören.
Aber es gibt eine Zukunftstechnologie, eine massive Verletzung der Gesetze der Physik, die in fast jedem einzelnen Buch, jeder Show und jedem Film, den Sie erwähnen können, eine Rolle spielt.
Ich verspreche Ihnen, wenn Autoren, Drehbuchautoren und Regisseure versuchen würden, die Gesetze der Physik auch nur mit einem Hauch von Genauigkeit einzuhalten, würde sich Ihre Lieblings-Scifi ganz anders entwickeln.
Ich rede von künstlicher Schwerkraft.
Es ist magisch. Captain Kirk kann tatsächlich auf der Brücke der USS Enterprise *stehen*, und er steht einfach nur da. Er kann in der Messe sitzen und ein Pint Romulan Ale genießen, das nicht in einer Plastiktüte serviert wird, oder einfach ohne eine abgefahrene Saugtoilette auf die Toilette gehen.
Ich verstehe, dass Scifi-Autoren sich Raumschiffe wie Ozeanschiffe vorstellen, aber im Weltraum.
Da gehen sie schief.
Auf der Erde können Sie auf dem Deck Ihres Kriegsschiffs stehen, Ihr Romulanisches Ale aus einem offenen, nicht zusammenklappbaren Behälter trinken, und das alles ist Ihnen, der Schwerkraft, zu verdanken. Die Erde zieht das Bier in Richtung seiner Mitte, und es wird von dem Glas gestoppt, das von Ihrem Fleisch und Ihrem Skelett gestoppt wird, von Ihren gut polierten Stiefeln, von den Tellern auf dem Deck des Schiffes gestoppt, von den anderen aufgehalten wird ein Schiff, das von Auftrieb gehalten wird, das alle dazu dient, zu verhindern, dass alles in die Mitte des Planeten oder zumindest auf den Meeresboden stürzt.
Astronauten teilen sich ein Mittagessen auf der ISS. Bildnachweis: NASA
Draußen im Weltraum, keine Schwerkraft. Sie haben die Besatzung an Bord der Internationalen Raumstation gesehen.
Sobald Sie sich in der Schwerelosigkeit befinden, schweben Sie wie ein Ballon herum. Man muss trinken und in ein Röhrchen pinkeln, dazu gehört auch ein Staubsauger. Protip: Verwechseln Sie diese Röhrchen nicht.
Am wichtigsten war, dass, sobald ein Raumschiff sich in Bewegung setzte oder Ausweichmanöver durchführte, alle wie knusprige, fleischige Bingokugeln pingpongen würden.
Werden wir jemals künstliche Schwerkraft entwickeln?
Die einzige Möglichkeit, die Schwerkraft zu erreichen, ist die Masse. Je mehr Masse, desto mehr Schwerkraft erhalten Sie. Ohne Masse gibt es keine Schwerkraft.
Bevor wir fortfahren, gibt es keine Antigravitation.
Nun, das ist aus dem Weg, es gibt ein paar Möglichkeiten, wie wir es fälschen können.
Die Schwerkraft, die wir spüren, ist eigentlich nur eine Beschleunigung in Richtung Erdmittelpunkt mit 9,8 Metern pro Quadratsekunde oder 1 G.
Wie Einstein uns gezeigt hat, ist alles relativ. Wenn Sie sich in einem Raumschiff befinden und es mit einer Geschwindigkeit von 1G von der Erde wegbeschleunigt, würde es sich genauso anfühlen, wenn Sie auf dem Boden stehen.
Dies ist als konstante Beschleunigung bekannt, und wenn Sie ein Raumfahrzeug irgendwie mit so viel Energie antreiben könnten, wäre es genau das, was Sie brauchen.
Astronauten auf dem Mond. Bildnachweis: NASA
Willst du zum Mond? Beschleunigen Sie anderthalb Stunden mit 1G, drehen Sie um und verlangsamen Sie für die gleiche Zeit. Sie würden nicht nur in weniger als 3 Stunden zum Mond gelangen, sondern Sie hätten die ganze Zeit die Erdanziehungskraft erlebt.
Sie möchten zum Jupiter fliegen? Es dauerte nur etwa 80 Stunden Beschleunigung und dann 80 Stunden Verzögerung. Auf der Hälfte dieser Reise fährst du mehr als 2.800 Kilometer pro Sekunde, was fast 1% der Lichtgeschwindigkeit entspricht.
Möchten Sie ein Lichtjahr reisen? Beschleunigen Sie etwa ein Jahr lang und verlangsamen Sie dann ein Jahr lang. In der Mitte fährst du mit Lichtgeschwindigkeit.
Oh oh. Da ist das Problem. Wie Sie wahrscheinlich wissen, wird bei Annäherung an die Lichtgeschwindigkeit immer mehr Energie benötigt. Und Sie können nicht schneller als die Lichtgeschwindigkeit sein. Mit dieser Methode können Sie also nur etwa ein Lichtjahr auf einmal reisen.
Es gibt eine Idee, die ihr Arthur C Clarke-Fans sicher kennt und die viel weniger Energie benötigt: künstliche Schwerkraft durch Zentripetalkraft … sich drehen.
Nehmen Sie ein Raumschiff, das groß genug ist, und lassen Sie es sich drehen.
Innenraum der Discovery, aus dem Jahr 2001: Odyssee im Weltraum. Kredit; Metro Goldwyn Mayer
Dank der Trägheit würden frei schwebende Objekte innerhalb des Raumfahrzeugs, wie Astronauten, versuchen, in den Weltraum zu fliegen, aber die Hülle des Raumschiffs würde sie im Inneren halten.
Um dies komfortabel zu gestalten, benötigen Sie ein ringförmiges Raumschiff mit einem Radius von 250 Metern. Dieser Ring müsste sich etwa zweimal pro Minute drehen, damit Astronauten in der Raumsonde 1 G erleben.
Der Bau eines solchen Raumfahrzeugs ist eine technische Herausforderung, die jedoch mit unserer aktuellen Technologie wahrscheinlich in Reichweite ist.
So etwas würde uns helfen, das Sonnensystem ohne die Gesundheitsrisiken der Mikrogravitation zu erforschen.
Das ist richtig, Mikrogravitation ist nicht nur super ärgerlich für den Versuch zu pinkeln, sondern wird dich auch ruinieren.
Wenn wir die Antigravitation nicht entdecken, werden wir wahrscheinlich nie die Art von künstlicher Schwerkraft haben, die wir in der Science-Fiction sehen. Auf absehbare Zeit werden es leider riesige rotierende Ringe sein.
Was ist Ihre Lieblings-Science-Fiction-Geschichte, die das Problem der künstlichen Schwerkraft anscheinend ignoriert hat? Sag es uns in den Kommentaren unten.
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