Mi az Online Science mikrogravitáció
Mi a mikrogravitáció?
Könnyű megérezni, hogy az űrhajósok úsznak a világűrben, mert távolabb vannak a Földtől, és ott bolygónk gravitációs vonzereje alacsonyabb. A Hold azonban jóval messzebb van a Földtől, mint például a Nemzetközi Űrállomás, de mégis a Föld körül kering, mert folyamatosan vonzódik bolygónkhoz.
A gravitáció egy vonzerő, amely mindig jelen van két tömeggel rendelkező tárgy között. De nagy tárgyakra, például bolygókra vagy azok műholdjaira van szükségünk, hogy rájöjjünk, hogy a gravitáció működik. A tömeggel rendelkező tárgy gyorsított mozgását a Föld közepe felé általában gravitációs gyorsulás írja le, amelyet „g” -nek nevezünk, amelynek standard értéke 9,81 m/s 2.
De olyan környezetet teremthetünk, amelyben nem érezzük a gravitáció hatásait. Az ilyen környezetet általában "mikrogravitációként" vagy "nulla gravitációs gyorsulásként" írják le, pontosan azért, mert az ott található tárgyaknak nincs súlyuk.
De mit is jelent valójában a "súlytalanság"?
Az erő hatása akkor figyelhető meg, ha van egy másik, vele ellentétes erő, azaz reakcióerő. Mivel tömegünk van, a Föld gravitációs vonzereje felgyorsult mozgással hajt minket a bolygó közepe felé. Szerencsére a földkéreg úton van. De ha semmi sem akadályozna bennünket a zuhanásban, akkor úgy érezhetjük, hogy nincs súlyunk.
Ez az első módja annak, hogy "meneküljünk" a gravitáció elől: a szabadesés! Vannak, akik úgy vélik, hogy ez az ejtőernyősöknél is előfordul, de az ejtőernyős soha nem esik szabad esésben, mert a levegővel történő dörzsölés lelassíthatja a tárgyak esését. Tudományos kísérletekhez azonban a kutatók legyőzhetik ezt a problémát azáltal, hogy néhány, akár 150 m magasságú toronyból levegőt távolítanak el, amelyeket vákuum alá eső tornyoknak neveznek. Körülbelül négy másodpercig kísérleteket végeznek ezeken a tornyokon belül "mikrogravitációs" körülmények között, amíg a szabadon eső tárgyak összeütköznek a talajjal.
A "szabad bukás" elérésének másik módja bizonyos tárgyak Föld körüli pályára juttatása (például a Nemzetközi Űrállomás). Ott a centrifugális erő "tolja" a pályán lévő tárgyakat a Föld gravitációs húzásával ellentétes irányba. Következésképpen a Föld körüli pályán "szabad zuhanásban" lévő objektum megfelelő sebességgel és magassággal súlytalannak tűnhet. A Nemzetközi Űrállomás ilyen körülmények között van, és ez egy csodálatos tudományos laboratórium a mikrogravitáció tanulmányozásához.
A Nemzetközi Űrállomás két űrhajósa a világűrbe jut. Hitel: NASA
De mire van szükségük a mikrogravitációs tudósoknak? A mikrogravitáció kutatásával többet megtudhatunk a körülöttünk lévő világ működéséről, és e tekintetben már elképesztő eredményeket értek el.
Például a tudósok azt tanulmányozták, hogy a fémek miként hatnak egymással ötvözetekbe mikrogravitációs körülmények között, ami könnyebb pengéket eredményez a repülőgép-hajtóművek gázturbináihoz. Sőt, az időmérés pontosságát a Földön javította az atomórák használata a világűrben, és az orvostechnikai eszközöket, amelyeket eredetileg az űrhajós öltönyök nyomásának tesztelésére építettek, ma már a kórházakban a fej traumájának monitorozására használják.
A mikrogravitációt arra is használják, hogy megoldják a bolygók kialakulásának talányát. Ismeretes, hogy azokban a régiókban, ahol a bolygók kialakulnak, az uralkodó anyag apró por- és jégszemcsék. Hogyan jönnek össze, hogy bolygót alkossanak? Hogyan juthatunk el a milliméter nagyságrendű részecskéktől a kilométer nagyságrendű tárgyakig? Egyelőre nem tudni, mit fog tenni a poszt elhagyása után.
Ennek a rejtvénynek a megoldására a kutatók olyan kísérleteket terveztek, amelyeket nehéz végrehajtani a Földön, mert az ezekben a kísérletekben részt vevő részecskék törékenyek és lassúak, a porszemek pedig a gravitáció miatt eltörnek vagy egyszerűen földet érnek. . Ezért a kutatók minél több ilyen kísérletet kívánnak végezni mikrogravitációs körülmények között, amelyeket parabolikus repülés indukál.
A repülővel történő parabolikus repülés olyan módszer, amellyel a síkon belül tartózkodók súlytalanságot érezhetnek az emelkedési és ereszkedési manőverek miatt. Ez az érzés körülbelül 22 másodpercig tart, de legalább 31 alkalommal megismétlődik egy ilyen repülés során.
Bár a kutatóknak sikerült így különböző részecskéket ütközniük a bolygók kialakulásának kísérletei során, még nem sikerült egyesíteni őket.
Mi a következő lépés? A kutatás addig folytatódik, amíg finanszírozható. Noha a Nemzetközi Űrállomás 2020-2024-ig működik, néhány nagyvállalat már fejleszt "űrrepülőket", amelyek a súlytalanság megtapasztalása érdekében néhány percre a turistákat az "űr szélére" szállíthatják. Az ilyen repülések ideális lehetőséget kínálnak a tudósok számára kísérletek elvégzésére is. Kicsi, olcsó műholdak építését is célozza, amelyek felhasználhatók tudományos kísérletekhez.