Čo je mikrogravitácia online vedy
Čo je to mikrogravitácia?
Je ľahké intuitívne, že astronauti plávajú vo vesmíre, pretože sú ďalej od Zeme a tam je gravitačná príťažlivosť našej planéty nižšia. Mesiac je však napríklad oveľa ďalej od Zeme ako Medzinárodná vesmírna stanica, stále však obieha okolo Zeme, pretože ho neustále priťahuje naša planéta.
Gravitácia je sila príťažlivosti, ktorá je vždy prítomná medzi dvoma objektmi, ktoré majú hmotnosť. Potrebujeme však veľké objekty, ako sú planéty alebo ich satelity, aby sme si uvedomili, že gravitácia skutočne funguje. Zrýchlený pohyb objektu s hmotnosťou smerom do stredu Zeme je zvyčajne opísaný gravitačným zrýchlením označeným ako „g“, ktoré má štandardnú hodnotu 9,81 m/s 2.
Môžeme však vytvoriť prostredie, v ktorom nepociťujeme účinky gravitácie. Takéto prostredie sa zvyčajne označuje ako „mikrogravitácia“ alebo „nulové gravitačné zrýchlenie“ práve preto, že sa zdá, že tamojšie objekty nemajú žiadnu váhu.
Čo však v skutočnosti znamená „beztiažový stav“?
Účinok sily možno pozorovať, keď je proti nej iná sila, tj. Reakčná sila. Pretože máme hmotu, bude nás gravitačná sila Zeme poháňať zrýchleným pohybom smerom do stredu planéty. Našťastie je zemská kôra na ceste. Keby nám však nič nebránilo v páde, mohli by sme mať pocit, že nemáme žiadnu váhu.
Toto je prvý spôsob, ako „uniknúť“ z gravitácie: voľný pád! Niektorí ľudia veria, že sa to stáva aj v prípade parašutistov, ale parašutista nikdy nie je vo voľnom páde, pretože trenie so vzduchom môže spomaliť pád predmetov. Pri vedeckých experimentoch však môžu vedci tento problém prekonať odstránením vzduchu z niektorých veží s výškou do 150 m, ktoré sa nazývajú vákuové padajúce veže. Asi štyri sekundy sa vo vnútri týchto veží uskutočňovali experimenty za podmienok „mikrogravitácie“, kým nedošlo ku kolízii predmetov vo voľnom páde so zemou.
Ďalším spôsobom, ako dosiahnuť „voľný pád“, je vypustenie určitých objektov na obežnú dráhu okolo Zeme (napríklad Medzinárodná vesmírna stanica). Tam odstredivá sila „tlačí“ objekty na obežnú dráhu v opačnom smere, než je gravitačné pôsobenie Zeme. V dôsledku toho sa objekt vo „voľnom páde“ na obežnej dráhe okolo Zeme so správnou rýchlosťou a nadmorskou výškou môže javiť ako beztiažový. Medzinárodná vesmírna stanica je v týchto podmienkach a je to úžasné vedecké laboratórium na štúdium mikrogravitácie.
Dvaja kozmonauti z Medzinárodnej vesmírnej stanice odchádzajú do vesmíru. Poďakovanie: NASA
Čo však vedci v oblasti mikrogravitácie potrebujú? Výskumom mikrogravitácie sa môžeme dozvedieť viac o tom, ako funguje svet okolo nás, a v tejto súvislosti sme už dosiahli niekoľko úžasných výsledkov.
Vedci napríklad skúmali, ako kovy interagujú v zliatinách za podmienok mikrogravitácie, čo vedie k ľahším lopatkám pre plynové turbíny v leteckých motoroch. Presnosť merania času na Zemi sa navyše zlepšila použitím atómových hodín vo vesmíre a lekárske prístroje, ktoré boli pôvodne vyrobené na testovanie tlaku v oblekoch astronautov, sa teraz používajú na sledovanie traumy hlavy v nemocniciach.
Mikrogravitácia sa tiež používa na vyriešenie hádanky o tom, ako sa formujú planéty. Je známe, že prevládajúcim materiálom v oblastiach, kde sa planéty formujú, sú malé zrnká prachu a ľadu. Ako sa dajú dohromady, aby vytvorili planétu? Ako sa dostať z častíc rádovo milimetrov k objektom rádovo kilometrov. Čo sa týka jeho ďalších aktivít po ukončení činnosti, nie sú o nich k dispozícii nijaké informácie.
Na vyriešenie tejto hádanky vedci navrhli experimenty, ktoré sa na Zemi dajú len ťažko uskutočniť, pretože častice zapojené do týchto experimentov sú krehké a pomalé a zrná prachu sa lámu alebo jednoducho dopadajú na zem v dôsledku gravitácie. . Vedci preto plánujú vykonať toľko experimentov tohto druhu v podmienkach mikrogravitácie, ktoré sú vyvolané parabolickým letom.
Parabolické lety s lietadlom sú metódou, pomocou ktorej môžu ľudia vo vnútri lietadla zažiť pocit beztiaže v dôsledku manévrov stúpania a klesania. Tento vnem trvá asi 22 sekúnd, ale v takomto lete sa opakuje najmenej 31-krát.
Aj keď sa vedcom pri svojich pokusoch o to, ako vznikli planéty, podarilo týmto spôsobom zraziť rôzne častice, zatiaľ sa im nepodarilo ich zjednotiť.
Čo bude ďalej? Výskum bude pokračovať, pokiaľ bude možné jeho financovanie. Aj keď bude medzinárodná vesmírna stanica v prevádzke do roku 2020 - 2024, niektoré veľké spoločnosti už vyvíjajú „vesmírne lietadlá“, ktoré by na niekoľko minút mohli dopraviť turistov na „okraj vesmíru“, aby zažili beztiažový stav. Takéto lety sú pre vedcov tiež ideálnou príležitosťou na vykonávanie experimentov. Je tiež určený na výrobu malých a lacných satelitov, ktoré by sa mohli použiť na vedecké experimenty.