(Vn-Z.vn) Ngày 04 tháng 02 , Hãy tưởng tượng rằng khi bạn đang ở trong một thiết bị cơ học quay nhanh, bạn sẽ cảm thấy có một lực ép cơ thể mình vào tường hoặc ghế. Khi vòng quay này ngày càng nhanh, áp lực buộc bạn phải đối mặt với tường sẽ tăng lên (ngược lại, nếu chuyển động quay chậm lại, áp lực cũng sẽ giảm). Trọng lượng bạn cảm thấy giống như trọng lực giữ cơ thể bạn gần mặt đất.


Có lẽ giống như hầu hết mọi người, trải nghiệm thú vị nhất của bạn về loại lực quay này có thể đến từ các trò chơi trong công viên giải trí. Đặc biệt là từ giữa thế kỷ 19, nhiều thiết bị phương tiện có thiết kế xoay kiểu cổ điển đã xuất hiện, không chỉ mang lại cho người ta nhiều niềm vui mà còn khiến nhiều người không thể chịu được và xuất hiện các phản ứng như nôn mửa, chóng mặt.v.v.v

Một số người, chẳng hạn như phi hành gia và phi công quân sự, sẽ gặp hiện tượng tương tự trong máy ly tâm trên máy báy có người lái. "Lực G" mạnh này được tạo ra khi máy ly tâm trên máy bay có người lái quay gia tốc. Phép thử ly tâm còn được gọi là phép thử "G", trong đó G là gia tốc trọng trường trên bề mặt trái đất. 1G có nghĩa là khi máy bay ở trạng thái bay ngang bằng, máy bay sẽ cộng thêm tải trọng và trọng lượng của phi công, khi máy bay thay đổi tốc độ hoặc thái độ lúc này lực G tích cực hoặc tiêu cực sẽ được tạo ra. Phi công hoặc nhà du hành vũ trụ sẽ phải trải nghiệm loại lực G này khi máy bay tốc độ cao bay ở tốc độ cao hoặc bay vào không gian bằng tên lửa cũng như họ cũng gặp phải lực G khi máy bay hoặc tàu vũ trụ giảm tốc nhanh trong quá trình quay trở lại bầu khí quyển của trái đất.

Trọng lực nhân tạo là gì ?

Theo Wikipedia

Trọng trường nhân tạo mà trọng lực thay đổi hoặc không trọng lực sẽ rất khó để làm quen để hoạt động. Các bạn thường thấy trong phim khoa học viễn tưởng, các tàu vũ trụ bay trong không gian thường có một hình tròn rất lớn xoay từ từ xung quanh con tàu. Đó là một cách để tạo ra trọng trường nhân tạo ở không gian bên trong con tàu. Con người trong đó sẽ có vị trí đầu hướng vào tâm hình tròn, chân hướng ra ngoài. Vì vậy mà với một tốc độ quay đủ lớn, lực hướng tâm sẽ làm cho người trong con tàu có cảm giác giống hệt như đang đi trên mặt đất.

Để thực hiện việc tạo trọng trường nhân tạo, thực tế các phi hành gia phải bám vào thân tàu bằng cách cố định vị trí ngồi đến khi vận tốc quay đủ lớn. Khi đó lực hư tâm trên cơ thể người đủ lớn để bám được vào thân tàu. Một số bộ phim khoa học viễn tưởng tạo trọng trường nhân tạo theo cách trên và nhanh chóng giúp người đang lơ lửng rơi xuống là không đúng với thực tế.

Quá trình quay kiểu này tạo ra trọng lực rất thực tế - chính xác hơn là trọng lực nhân tạo. Điều này có thể cung cấp trọng lượng trên cơ thể của bạn. Nói cách khác, xương và cơ của bạn không thể phân biệt nó với trọng lượng do trái đất hay do các hành tinh khác cung cấp.


Trong nhiều thập kỷ, tác giả của những bộ phim khoa học viễn tưởng đã tưởng tượng ra những loại tàu vũ trụ "xoay" nào đó có thể tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo cho các phi hành gia trong những nhiệm vụ không gian dài nhất. Khi tàu vũ trụ tăng tốc hoặc giảm tốc trong khí quyển, lực hấp dẫn bổ sung sẽ được tạo ra, nhưng trong chuyến bay dài nhất trong vũ trụ, tác dụng của trọng lực được bù đắp và tàu vũ trụ sẽ chuyển sang trạng thái không trọng lượng.
Đây là con tàu Avalon , ba phía thân tàu có hình vòng cung gắn vào hệ thống cột trung tâm, dài. Cột trung tấm này có vai trò như hành lang chính, là nơi sinh sống và làm việc của thủy thủ đoàn "vầng hào quang" quay để tạo ra lực hấp dẫn nhân tạo. Nhìn từ phía trước, con tàu trông giống như một bánh xe với trục và các nan hoa.

Những bộ phim khoa học viễn tưởng này cho chúng ta thấy Trong lực nhân tạo cho con người sự thoải mái, lý do chính đáng để sử dụng lực hấp dẫn nhân tạo trong các nhiệm vụ không gian dài ngày. Ở trạng thái không trọng lượng, cơ thể chúng ta sẽ trải qua một số thay đổi, khi phi hành gia đến đích (chẳng hạn như sao Hỏa) hoặc quay trở lại trái đất, những thay đổi này có thể gây nguy hại cho cơ thể con người. Ví dụ như: xương mất chất khoáng (mềm và dễ gãy); teo cơ (suy yếu sức mạnh); chất lỏng trong cơ thể chảy đến đầu và cũng được thải ra khỏi cơ thể, gây ra những thay đổi trong hệ tim mạch phổi, rối loạn hệ thần kinh. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu y học không gian cũng phát hiện ra rằng mắt của một số phi hành gia có thể bị hỏng vĩnh viễn. Các nghiên cứu cũng chỉ ra rằng quá trình mang thai bình thường của con người trong không gian có thể cần đến trọng lực, vì vậy bất kỳ tàu vũ trụ nào chở con người bay trong hệ mặt trời đều phải tạo ra lực quay hoặc một số bộ phận của tàu vũ trụ phải xoay.

Nghiên cứu trọng lực nhân tạo

Cơ quan Hàng không vũ trụ Quốc gia Mỹ (NASA) và các cơ quan khác liệu có đang nghiên cứu khả năng của lực hấp dẫn nhân tạo không? Câu trả lời là có. Từ những năm 1960, các nhà khoa học NASA đã xem xét viễn cảnh về lực hấp dẫn nhân tạo bằng chuyển động quay. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ qua, những nỗ lực trong lĩnh vực này , nguồn vốn, sự kiên trì cũng như sự cuốn hút đã bị dao động. Vào những năm 1960, khi NASA cam kết đưa con người lên mặt trăng, nghiên cứu về lực hấp dẫn nhân tạo đã tăng vọt (ngân sách của NASA lên tới 5% toàn bộ ngân sách của chính phủ liên bang vào thời điểm đó, gấp khoảng 10 lần ngày nay).

Mặc dù NASA không còn nhấn mạnh đến việc nghiên cứu lực hấp dẫn nhân tạo trong nửa thế kỷ qua, nhưng các nhà khoa học cũng như các quốc gia khác cũng đang nghiên cứu về công nghệ quay này . Trên Trạm vũ trụ quốc tế, các nhà nghiên cứu đã đặt những con chuột vào một máy ly tâm nhỏ và nhận thấy rằng chúng đang hoạt động một cách an toàn. Trên Trái đất, một số người đang học cách thích nghi với môi trường có thiết bị quay trong nhà, chẳng hạn như Ashton tại Đại học Brandeis, Hoa Kỳ. Greebel Space Phòng thí nghiệm Định vị có các phương tiện thiết bị cho những thí nghiệm như vậy. Tại Viện Y học Hàng không của Trung tâm Hàng không Vũ trụ Đức (DLR) ở Cologne, Đức, có thiết bị ly tâm "cánh tay ngắn" (DLR Short-Arm Centrifuge, Module 1). Đây là thiết bị duy nhất trên thế giới sử dụng phương pháp quay để nghiên cứu sự thay đổi của trọng lực ảnh hưởng như thế nào đến cơ thể con người như sức khỏe dưới vi trọng lực.

Vậy Tại sao không có tàu vũ trụ "quay" như trong trong phim ?

Rõ ràng là công nghệ lực hấp dẫn nhân tạo là có nhiều ưu điểm và lợi ích thực tế . Tại sao các kỹ sư không trực tiếp bắt tay vào thiết kế một con tàu vũ trụ xoay như chiếc Hermes?

Câu trả lời là trọng lực nhân tạo cần phải được cân nhắc kỹ, bởi vì chuyển động quay tạo ra nhiều vấn đề. Cũng giống như việc quay đầu xe ở tốc độ cao sẽ khiến bạn cảm thấy buồn nôn. Quá trình xoay cũng ảnh hưởng đến dòng chảy của chất lỏng cơ thể trong tai trong và các bộ phận cơ thể khác. Nếu quay càng nhanh thì cảm giác buồn nôn, mất phương hướng và các vấn đề về cử động sẽ càng trầm trọng hơn. Tất nhiên, sức mạnh của trọng lực nhân tạo phụ thuộc vào tốc độ quay và kích thước của vật thể quay.

Để chịu một trọng lực cho trước Ví dụ: một nửa trọng lực thường cảm nhận được trên trái đất — cần độ dài của bán kính thiết bị quay (khoảng cách từ nơi bạn đứng trên sàn đến tâm của vật thể quay) để xác định tốc độ quay. Nếu chúng ta chế tạo một chiếc máy bay hình bánh xe với bán kính 225 mét, có thể tạo ra trọng lực toàn trái đất (1G) với tốc độ quay 1 vòng / phút (1RPM). Tốc độ này đủ chậm để các nhà khoa học chắc chắn rằng sẽ không có ai cảm thấy bị buồn nôn hoặc mất phương hướng.

Ngoại trừ việc sàn nhà hơi cong, những thứ trên phi thuyền trông không khác gì bình thường. Tuy nhiên, việc xây dựng và vận hành một cấu trúc khổng lồ như vậy trong không gian sẽ mang lại nhiều thách thức về kỹ thuật.

NASA và bất kỳ cơ quan hoặc tổ chức nghiên cứ không gian nào muốn đưa con người du hành tới hệ mặt trời trong tương lai cần phải xem xét trọng lực thấp hơn hoặc tốc độ quay cao hơn-hoặc cả hai.

Ví dụ như trên thực tế, lực hấp dẫn trên bề mặt mặt trăng chỉ bằng 16% bề mặt trái đất,nới này có thể sẽ trở thành một nơi tuyệt vời để nghiên cứu ảnh hưởng của trọng lực thấp (liên quan đến không trọng lượng), nhưng vì không có phòng thí nghiệm trên mặt trăng nên đơn giản là hiện tại con người không đủ dữ liệu để hiểu các vấn đề , điều kiện, lực hấp dẫn tối thiểu mà chúng ta cần cho các sứ mệnh không gian dài hạn. Những dữ liệu này, cũng như dữ liệu về tốc độ quay mà con người có thể chịu đựng được môt cách thoải mái là rất cần thiết trong nghiên cứu trọng lực nhân tạo. Có thể trọng lực nhân tạo trên tàu vũ trụ trong tương lai không cần hoàn toàn giống với trái đất, nhưng cũng chỉ cần giữ cho các phi hành gia khỏe mạnh cũng là mục tiêu mà chúng ta mong muốn.