Materia neagră

Se spune că materia neagră, materie cu care nu am putut interacționa pe nicio cale directă, există. Noi știm că ea este acolo undeva pentru că îi putem observa efectele gravitaționale. Dar dacă această substanță misterioasă străbate universul, fără a avea un efect asupra nimănui cu excepția forței gravitaționale pe care o exercită, aceasta ar fi o cale perfectă a avea o navă gravitată de ea.

Care ar putea fi problema? Să facem o simulare.
„Căpitane, plutim! Unitatea de gravitație artificială cedează! Este o problemă cu materia neagră!”
„Poți să repari problema?”
„Nu, noi putem detecta materia neagră doar prin observarea efectelor ei gravitaționale, deci atunci când gravitația cedează, întreaga unitate de gravitație artificială dispare.”
„Atunci o să plutim până când o să murim.”
Un sistem care poate fi reparat doar atunci când funcționează la parametrii optimi trebuie să fie destul de exagerat.

O gaură neagră portabilă

Găurile negre sunt spații în care materia a devenit atât de densă încât ea a colapsat într-un singur punct. Acel punct este încă plin de materie și exercită o forță gravitațională asupra universului din jur. Găurile negre nu sunt ucigașii universului, așa cum sunt adesea văzute. Galaxia noastră, lafel ca majoritatea galaxiilor, se rotește în jurul unei găuri negre supermasive care nu face niciun rău nimănui. Ea menține Calea Lactee într-o continuă rotație în jurul ei și o împinge spre ea. O gaură neagră similară ar putea face acest lucru unei nave spațiale.

Bineînțeles, aceasta nu ar trebui să fie la fel de masivă ca cea din centrul Căii Lactee. De fapt, ar trebui să fie doar suficient de masivă încât să exercite o forță gravitațională ca a Pământului, lăsând deoparte masa Pământului. Construiește o ambarcațoine sferică în jurul ei – fără a fi nevoie de aerodinamică în spațiu – și simte-te așezat în mijlocul navei.

Nimeni nu ar trebui să se îngrijoreze de pericolul de colapsare al navei. Atât timp cât gaura neagră stabilită exercită doar o gravitație egală cu cea a Pământului la distanța la care este față de navă, construcțiile din jurul ei ar trebui proiectate la gravitația normală a Pământului – la fel cum este construită orice clădire pe Pământ. În plus, noi ar trebui să găsim o cale prin care să ținem gaura neagră unde vrem și să o putem muta dacă dorim acest lucru.
Gaura neagră reușește să rezolve problema spațiului, dar întâmpină altă problemă – cea a masei. Deși o gaură neagră centrală ar fi ideală pentru stații spațiale, ea nu ar fi potrivită pentru navele spațiale. O navă spațială care ar călători în apropierea găurii negre ar trebui să tragă după ea masa găurii negre. În acest mod nu se poate explora spațiul.

Rotirea navei

Câteodată, cele mai bune soluții sunt cele simple. Așa cum unii oameni au observat, urcarea liftului îi face să simtă, pentru un moment, o presiune exercitată asupra picioarelor. Pe altă parte, în timp ce același lift coboară, ei se simt, pentru un moment, imponderabili. Explicația acestui fenomen este simplă – accelerația constantă are același efect ca și gravitația într-un mediu închis.
Dar mișcarea liniară este greu de obținut – ar trebui să îți planifici călătoriile astfel încât să accelerezi pe jumătate de distanță și apoi să întorci nava și să decelerezi pe cealaltă jumătate de distanță. Astfel, în loc de mișcare liniară, o navă spațială poate folosi mișcarea circulară. Învârte în cerc, în jurul tău, o găleată plină cu apă, iar apa va sta în cerc ca și cum ar fi ținută acolo de gravitație. Direcția de mișcare a găleții nu are prea mare importanță atât timp cât aceasta se mișcă în cerc suficient de rapid. Apa este întotdeauna trasă spre înăuntru, către centrul cercului și astfel ea întotdeauna stă aplatizată, ca și cum ar fi trasă spre exterior.

Construiește o navă spațială de forma unui inel uriaș și programează nava să se miște într-un cerc constant, la o viteză constantă. Oamenii vor fi ‘aplatizați’ față de capătul exterior al inelului. Ei se vor simți ca și cum ar fi împinși spre acel capăt de o forță constantă. Atât timp cât inelul se rotește, acesta va aproxima gravitația. Aceasta pare a fi cea mai bună explicație pentru prezneța farfuriilor zburătoare în desene și legende. Cea mai bună cale prin care extratereștrii ar putea menține gravitația lor nativă ar fi rotirea inelului la o anumită viteză pentru ca forța gravitațională – sau lipsa acesteia – să fie compensată.
Această aproximație are totuși, niște probleme. Inelul care se rotește ar trebui să fie foarte mare iar lucrurile nu ar cădea la fel cum o fac pe Pământ. Acestea ar cădea puțin într-o parte față de locul din care au fost aruncate. Dar, această problemă ar putea fi remediată prin adaptarea vitezi navei depinzând de nevoile pasagerilor.

Cum am putea crea gravitație artificială?

V-ați întrebat vreodată de ce oamenii din filme sci-fi precum Star Trek sau Star Wars merg în loc să plutească în navele lor spațiale? Răspunsul este simplu – gravitația artificială. Aceasta este prezentă în orice film sci-fi. Dar oare noi o putem crea?

În spațiu este foarte greu să se filmeze. De exemplu, după ce noi am aranja cu pricepere mâncare pe o masă a navei spațiale, aceasta ar începe să plutească prin navă. În acest mod nu s-ar putea produce niciun film. Scenele din filme petrecute în spațiu au fost aproape întotdeauna filmate pe Pământ. Astfel, acesta a fost un lucru bun pentru că a împiedicat atrofierea mușchilor actorilor, denaturarea presiunii sângelui, menținerea fluidelor corporale acolo unde acestea ar trebui să fie și a împiedicat oasele să devină fragile și casante.

Lipsa gravitației ne dă peste cap întregul corp, iar dacă am plănui o călătorie îndelungată în spațiu, ar trebui să găsim o cale să simulăm gravitația pe care o avem pe Pământ. Dar cum am putea face asta? Mulți oameni au gândit această problemă și în continuare vom analiza câteva sugestii.

2001: A Space Odyssey

„Hal, deschide trapa de intrare.”
Deși a fost făcută înainte de aterizarea pe Lună, această capodoperă cinematografică a lui Stanley Kubrick și Arthur C Clarke reprezintă o descriere surprinzător de realistă a călătoriei în spațiu.
Filmul proiecteză nave spațiale interplanetare care folosesc o varietate de tehnici pentru a le permite oamenilor să supraviețuiască la gravitație 0 – unele secțiuni ale navei se rotesc pentru a genera gravitație artificială, altele au pereții acoperiți cu Velcro (sau ceva asemănător) astfel încât membrii echipajului poartă pantofi adecvați pentru deplasarea pe aceștia. Mai mult, noi îi putem vedea pe membrii echipajului încercând să facă față plictiselii și rutinei unei îndelungate călătorii prin spațiul cosmic.

Printre detaliile corecte ale filmului se numără:
– toate scenele în care acțiunea are loc în spațiul cosmic sunt silențioase – zgomotul nu călătorește în vid
– stelele nu se mișcă pe lângă navă – pentru ca mișcarea stelelor să fie vizibilă de pe navă, aceasta ar trebui să călătorească cu o viteză apropiată de viteza luminii
– echipajul consumă mâncare sub formă de pastă și bea numai lichide cu paiul
Fizica newtoniană este respectată de comportamentul navei și de acele mici ” capsule” în care astronauții obișnuiesc să călătorească în afara ei. Problemele apar atunci când un transmițător radio aliniat perfect, prin care echipajul comunica cu cei de pe Pământ, începe să se miște încet din poziția inițială.