Echte kunstmatige zwaartekracht voor het ruimteschip van SpaceX

Ondanks de vele, vele problemen waarmee we tegenwoordig in de wereld worden geconfronteerd, is het nog steeds een opwindende tijd om te leven! Op dit moment ontwikkelen missieplanners en ingenieurs de concepten die astronauten binnenkort voor het eerst in bijna vijftig jaar zullen meenemen op reizen voorbij Low Earth Orbit (LEO). Naast het terugkeren naar de maan, kijken we ook verder weg naar Mars en andere verre plaatsen in het zonnestelsel.

Dit brengt een aantal uitdagingen met zich mee, niet in de laatste plaats de effecten van langdurige blootstelling aan straling en microzwaartekracht. En hoewel er veel haalbare opties zijn om bemanningen tegen straling te beschermen, blijft de zwaartekracht een struikelblok. Om dit aan te pakken, Youtuber smallstars heeft een concept voorgesteld dat hij de Zwaartekracht Link Starship (GLS), een variatie op SpaceX's Sterrenschip die zijn eigen kunstmatige zwaartekracht kan leveren.

Het idee is gedeeltelijk geïnspireerd door sciencefiction. Afhankelijk van hoe realistisch een franchise probeert te zijn, zullen ruimteschepen hun eigen zwaartekracht genereren met een speciaal apparaat of door roterende secties. Hoewel het eerste concept veel lijkt op de hyperdrive (d.w.z. gebruikt fysica die op dit moment volledig fictief of theoretisch is), is het laatste iets dat volledig haalbaar is.

Het concept gaat terug tot meer dan een eeuw, met het eerste geregistreerde voorbeeld van Konstantin Tsiolkovsky (1857 - 1935), een van de "grondleggers" van raketten en luchtvaart. In 1903 publiceerde hij een onderzoek met de titel "Onderzoek naar raketinrichtingen in de ruimte", waarin hij suggereerde om rotatiekracht te gebruiken om kunstmatige zwaartekracht in de ruimte te creëren.

Sindsdien zijn er veel variaties op dit idee voorgesteld voor ruimtestations en habitats, zoals het von Braun Wheel, de O'Neill-cilinder en de Stanford Torus. Sommige concepten worden zelfs overwogen voor ontwikkeling, zoals NASA's Nautilus-X-ruimtestation (dat een roterende torus zou gebruiken om kunstmatige zwaartekracht te bieden) of het voorstel van de Gateway Foundation voor een commercieel ruimtestation.

Na wat onderzoek te hebben gedaan naar centripetale kracht, smallstars kwam op het idee voor de GLS. Zoals hij uitlegt in zijn video (hierboven weergegeven), is de GLS in feite een "hub-schip" (dwz als de hub van een wiel), waar het laadruim is gevuld met een truss die zich ontvouwt en robotisch ontplooit, en dus "dient als de spaken van het wiel ”. Het zou tussen twee passagiersschepen worden geplaatst en zou ermee worden verbonden tijdens de 6+ maanden durende reis naar Mars.

Eenmaal gekoppeld, zouden de passagiersschepen ronddraaien om zichzelf te heroriënteren en hun stuwraketten af ​​te vuren om het wiel vaart te geven. Zodra voldoende snelheid was gegenereerd om de aardse normale zwaartekracht te simuleren (9,8 m / s²of 1 g), zouden de passagiersschepen zich opnieuw oriënteren om naar binnen te kijken in de richting van het "hub" -schip.

Voor de rest van de reis zouden degenen aan boord van de passagiersschepen het gevoel ervaren dat ze naar beneden werden getrokken dankzij de middelpuntzoekende kracht die werd gecreëerd door de rotatie van het wiel. Net zo smallstars schetst het systeem:

“Het Gravity Link Starship-concept biedt een zwaartekracht die de hoofdmotoren hergebruikt, brandstof overhoudt en onpraktische ruimteconstructies en ruimtewandelingen vermijdt. De GLS is eigenlijk een naafschip, zoals de naaf van een wiel. In plaats van mensen en vracht is het laadruim van de GLS gevuld met spanten die robotachtig kunnen uitvouwen en op hun plaats kunnen vergrendelen en die dienen als spaken van het wiel. "

Momenteel is er veel bekend over de langetermijneffecten van blootstelling aan microzwaartekracht, grotendeels dankzij onderzoek van astronauten aan boord van het International Space Station (ISS). Deze omvatten spierverlies, verlies van botdichtheid, verminderde orgaanfunctie, gezichtsvermogen, veranderingen in cardiovasculaire kracht en zelfs genetische veranderingen.

Dit zijn dingen waar astronaut Scott Kelly zeker van kan getuigen! Na een jaar in de ruimte te hebben doorgebracht als onderdeel van NASA's Twins Study, vond hij het aanpassen aan het leven op aarde pijnlijk (zoals beschreven in zijn boek Uithoudingsvermogen). Om dergelijke gezondheidseffecten te voorkomen bereiken bemanningen zelfs deep-space-bestemmingen zoals de maan of mars (waar de langetermijneffecten van lageg zijn nog niet bekend), zullen mitigatiestrategieën nodig zijn.

Naast het detailleren van het systeem, smallstars voerde ook de nodige berekeningen uit om de structuur van de truss en de noodzakelijke snelheid te bepalen om de aardse normale zwaartekracht te simuleren. Met behulp van SpinCalculator stelde hij vast dat een rotatiesnelheid van 31 m / s zou werken voor een systeem dat ongeveer 100 meter (97,99 m om precies te zijn; of ~ 321,5 ft) in een straal meet, wat het gevoel van 1 geeft g en ongeveer 3 rotaties per minuut maken.

Momenteel, smallstars in op de tweede iteratie van dit voorstel, die bijgewerkte berekeningen over de rotatie, een nieuwe trussvorm en de introductie van kabels om de treksterkte van de truss te versterken. Hij is van plan vrij te laten een derde versie in de nabije toekomst met berekeningen over de belastingen en een animatie van de plaatsing en functie van de truss.

Geïnteresseerden worden aangemoedigd om zich te abonneren op zijn YouTube-kanaal voor updates. Ondertussen valt nog te bezien of SpaceX geïnteresseerd zal zijn in dit concept. Wie weet? Misschien hebben Musk en zijn mensen hun eigen ideeën in de maak en kunnen we binnenkort een beetje vergelijken en contrasteren!