Por que precisamos da gravidade artificial para missões no espaço longo
O navio Hermes de "The Martian" apresenta um grande seção em forma de roda que gira em sua jornada entre a Terra e Marte. século 20 p Imagine que você está dentro de um veículo - ou outra máquina - girando tão rápido que a força pressiona seu corpo contra a parede ou assento. À medida que você gira cada vez mais rápido, a pressão que o força contra a parede aumenta (e, inversamente, diminui à medida que a rotação diminui). O peso é semelhante à força da gravidade que mantém seu corpo preso à terra.
p Se você é como a maioria das pessoas, sua experiência mais dramática com este tipo de força giratória é provavelmente em um passeio em um parque de diversões - especificamente um passeio clássico de Rotor que produziu muita alegria (e sim vômito) desde meados do século XIX.
p Mas um punhado de pessoas, incluindo astronautas e pilotos militares, experimentar o mesmo fenômeno em uma centrífuga de classificação humana, uma máquina que gira para produzir essas altas "forças G, "também chamada de aceleração. Eles experimentam essa força G a bordo de aeronaves de alto desempenho durante curvas de alta velocidade, e durante os lançamentos no espaço e quando as espaçonaves diminuem rapidamente ao entrarem novamente na atmosfera da Terra.
Se você já montou uma versão moderna de Rotor Ride como esta por volta de 1950, você experimentou um tipo de gravidade artificial. FPG / Totalmente propriedade / Getty Images
O que é gravidade artificial?
p Em um sentido muito real, este tipo de rotação produz gravidade - gravidade artificial para ser mais preciso. Fornece peso ao seu corpo - peso que seus ossos e músculos não conseguem distinguir do peso que a Terra, ou outro planeta, fornece por conta de sua massa.
p Consequentemente, por décadas, Os escritores de ficção científica imaginaram naves espaciais giratórias que criam gravidade artificial para os astronautas durante as fases mais longas das missões espaciais. Essas fases ocorrem quando não são extrapesadas devido à aceleração da nave para aumentar a velocidade, ou desacelerando na atmosfera, mas sem peso devido ao acostamento da embarcação, negando os efeitos da gravidade.
p Dois exemplos dessa gravidade artificial na ficção científica são o filme "The Martian" de 2015 e o épico de 1968 "2001:A Space Odyssey". "The Martian" apresenta uma nave interplanetária, o Hermes, com um grande, seção em forma de roda que gira em sua jornada entre a Terra e Marte. Conforme a câmera aumenta o zoom, você percebe que "para cima" para os astronautas dentro do Hermes é sempre em direção ao centro da roda, enquanto "para baixo, " o chão, "é a borda. A Estação Espacial V em" 2001:Uma Odisséia no Espaço "é uma estação giratória que gera gravidade artificial igual à da lua.
p Além do mero conforto, existem boas razões pelas quais precisamos da gravidade artificial em missões espaciais de longa distância. Para um, na ausência de peso, nossos corpos mudam de maneiras que podem ser prejudiciais quando os astronautas chegam a seus destinos - como Marte - ou retornam à Terra. Os ossos perdem conteúdo mineral (eles amolecem, tornar-se vulnerável à fratura); músculos atrofiam (eles encolhem e enfraquecem); os fluidos se deslocam em direção à cabeça e também são excretados do corpo, causando alterações no sistema cardiovascular e nos pulmões; o sistema nervoso fica fora de controle; e nos últimos anos, pesquisadores de medicina espacial descobriram o que poderia ser dano permanente aos olhos de alguns astronautas. Acrescente a essa pesquisa que sugere que a gravidade pode ser necessária para os humanos terem uma gravidez normal no espaço e quase parece um acéfalo que qualquer espaçonave transportando humanos ao redor do sistema solar deve girar, ou ter alguma parte do navio que o faça.
Pesquisando Gravidade Artificial
p A NASA e outros estão pesquisando essa possibilidade?
p A resposta é sim. Desde 1960, Os cientistas da NASA têm considerado a possibilidade de gravidade artificial por meio de rotação. Contudo, o esforço, o financiamento e o entusiasmo geral aumentaram e diminuíram ao longo das décadas. Houve um surto de pesquisas na década de 1960, quando a NASA estava trabalhando para enviar o homem à Lua (o orçamento da NASA naquela época era quase 5% de todo o governo federal - dez vezes o que é hoje).
p Embora a NASA não tenha enfatizado a pesquisa sobre gravidade artificial ao longo do último meio século, cientistas dentro e fora da agência espacial estão estudando uma série de situações. Os camundongos girando em uma pequena centrífuga a bordo da Estação Espacial Internacional sobreviveram sem problemas e os humanos presos à Terra estão aprendendo a se adaptar em salas giratórias. Há um no Laboratório de Orientação Espacial Ashton Graybiel na Universidade de Brandeis e no Instituto DLR de Medicina Aeroespacial em Colônia, Alemanha, é a casa da Centrífuga de Braço Curto DLR, Módulo 1. É o único de seu tipo no mundo pesquisando os efeitos da gravidade alterada, especialmente no que se refere aos riscos à saúde que ocorrem na microgravidade.
A centrífuga de braço curto DLR, Módulo 1 no:centro de pesquisa envihab do Instituto DLR de Medicina Aeroespacial em Colônia, é uma unidade especial e a única de seu tipo no mundo, oferecendo possibilidades aprimoradas para pesquisar os efeitos da gravidade alterada, especialmente como uma contramedida aos riscos à saúde que ocorrem em condições de microgravidade. Centro Aeroespacial Alemão / DLR
Por que não temos naves espaciais giratórias?
p Mas se a necessidade de gravidade artificial é tão clara, por que se preocupar com a pesquisa no espaço, ou na terra? Por que os engenheiros simplesmente não começam a trabalhar projetando navios giratórios, como o Hermes?
p A resposta é que a gravidade artificial requer uma compensação, porque toda aquela fiação cria problemas. Como no passeio do rotor, mover a cabeça enquanto gira tão rápido causa náusea. Girar também afeta o fluido em seu ouvido interno e qualquer outra parte do corpo que você move enquanto está em um ambiente rotativo.
p E aquela náusea, problemas de desorientação e movimento pioram quanto mais rápido você gira (o número de revoluções por minuto [RPMs]). Mas a quantidade de gravidade artificial que pode ser produzida depende tanto dos RPMs quanto do tamanho do que quer que esteja girando.
p Para experimentar uma determinada quantidade de gravidade - por exemplo, metade da quantidade usual que você sente na Terra - o comprimento do raio de rotação (a distância de você de pé no chão até o centro de tudo o que está girando) determina a velocidade com que você precisa girar. Construa uma nave em forma de roda com um raio de 738 pés (225 metros) e você produzirá a gravidade total da Terra (conhecida como 1G) girando a apenas 1 RPM. Isso é lento o suficiente para que os cientistas tenham certeza de que ninguém ficaria nauseado ou desorientado.
p Além do chão ser um pouco curvo, as coisas a bordo de tal nave pareceriam bastante normais. Mas construir e voar uma estrutura tão enorme no espaço envolveria vários desafios de engenharia.
p Isso significa que a NASA e quaisquer outras agências ou organizações espaciais que possam enviar pessoas ao redor do sistema solar no futuro devem se contentar com uma quantidade menor de gravidade, uma rotação mais rápida (mais RPMs) - ou ambos. Uma vez que não há laboratório na Lua onde a gravidade da superfície é cerca de 16 por cento da superfície da Terra, tornando-o um ótimo lugar para pesquisar os efeitos da baixa gravidade, em oposição à ausência de peso, simplesmente não há dados suficientes para saber quanta gravidade os humanos podem precisar para missões espaciais de longo prazo ou colônias espaciais. Esses dados são necessários, assim como os dados sobre quanta rotação os humanos podem razoavelmente tolerar, e essa é a razão para a pesquisa contínua da gravidade artificial.
Agora isso é legal
A Universidade do Colorado, Boulder está estudando maneiras de projetar sistemas giratórios que poderiam caber em uma sala de uma futura estação espacial ou base lunar. Os astronautas podiam entrar nesses quartos apenas algumas horas por dia para obter sua dose diária de gravidade.
O navio Hermes de "The Martian" apresenta um grande seção em forma de roda que gira em sua jornada entre a Terra e Marte. século 20 p Imagine que você está dentro de um veículo - ou outra máquina - girando tão rápido que a força pressiona seu corpo contra a parede ou assento. À medida que você gira cada vez mais rápido, a pressão que o força contra a parede aumenta (e, inversamente, diminui à medida que a rotação diminui). O peso é semelhante à força da gravidade que mantém seu corpo preso à terra.
p Se você é como a maioria das pessoas, sua experiência mais dramática com este tipo de força giratória é provavelmente em um passeio em um parque de diversões - especificamente um passeio clássico de Rotor que produziu muita alegria (e sim vômito) desde meados do século XIX.
p Mas um punhado de pessoas, incluindo astronautas e pilotos militares, experimentar o mesmo fenômeno em uma centrífuga de classificação humana, uma máquina que gira para produzir essas altas "forças G, "também chamada de aceleração. Eles experimentam essa força G a bordo de aeronaves de alto desempenho durante curvas de alta velocidade, e durante os lançamentos no espaço e quando as espaçonaves diminuem rapidamente ao entrarem novamente na atmosfera da Terra.
Se você já montou uma versão moderna de Rotor Ride como esta por volta de 1950, você experimentou um tipo de gravidade artificial. FPG / Totalmente propriedade / Getty Images 
A centrífuga de braço curto DLR, Módulo 1 no:centro de pesquisa envihab do Instituto DLR de Medicina Aeroespacial em Colônia, é uma unidade especial e a única de seu tipo no mundo, oferecendo possibilidades aprimoradas para pesquisar os efeitos da gravidade alterada, especialmente como uma contramedida aos riscos à saúde que ocorrem em condições de microgravidade. Centro Aeroespacial Alemão / DLR 
