Potresti davvero salire sul cavo della nave rotante a Stowaway?

Rendiamolo semplice: per ottenere una gravità artificiale di 0,5 g, avrai bisogno di un raggio di 450 metri e di una distanza dal veicolo spaziale al contrappeso di due volte quella (900 metri).

Solo per divertimento, il La pagina di Wikipedia elenca la distanza del cavo a 450 metri. Ciò darebbe un raggio di rotazione di 225 metri. Usando la stessa velocità angolare, gli astronauti avrebbero una gravità artificiale di soli 0,25 g.

Voglio dire, non è terribile. In effetti, il campo gravitazionale su Marte è di 0,38 g, quindi sarebbe abbastanza buono per gli astronauti per prepararsi al lavoro su Marte. Ma rimarrò fedele alla mia gravità artificiale di 0,5 ge una lunghezza del cavo di 900 metri.

Come sarebbe scivolare giù da un cavo?

Senza entrare troppo nei dettagli, consideriamo cosa accadrebbe se un astronauta salisse uno dei cavi dalla navicella al contrappeso dall’altra parte per qualche motivo. Forse la vita è semplicemente migliore dall’altra parte, chi lo sa?

Quando l’astronauta avvia il cavo (sto chiamando “su” la direzione opposta alla gravità artificiale), la fisica impone che sentiranno lo stesso peso apparente degli altri astronauti sulla navicella. Tuttavia, man mano che si alzano sul cavo, il loro raggio circolare (la loro distanza dal centro di rotazione) diminuisce, facendo diminuire anche la gravità artificiale. Avrebbero continuato a sentirsi più leggeri fino a quando non fossero arrivati ​​al centro del cavo, dove si sarebbero sentiti senza peso. Man mano che proseguivano il viaggio verso l’altro lato, il loro peso apparente iniziava ad aumentare, ma nella direzione opposta, trascinandoli verso il contrappeso all’altra estremità del cavo.

Ma non è molto eccitante per un film. Quindi ecco invece qualcosa di molto drammatico. Supponiamo che un astronauta inizi vicino al centro di rotazione con pochissima gravità artificiale. Invece di scendere lentamente “giù” dal cavo, e se lasciasse semplicemente che la falsa gravità? Tirare lei giù? Quanto velocemente andrebbe quando arriva alla fine della linea? (Sarebbe un po ‘come cadere sulla Terra, tranne per il fatto che mentre “cade”, la forza gravitazionale aumenta con la sua distanza dal centro. In altre parole, più cade, maggiore è la forza su di lei.)

Poiché la forza sull’astronauta cambia mentre si sposta verso il basso, questo diventa un problema più impegnativo. Ma non preoccuparti, c’è un modo semplice per ottenere una soluzione. Potrebbe sembrare un trucco, ma funziona. La chiave è suddividere il movimento in piccoli pezzi di tempo.

Se consideriamo il suo movimento durante un intervallo di tempo di soli 0,01 secondi, allora non si muove molto lontano. Ciò significa che la forza di gravità artificiale è per lo più costante, poiché anche il suo raggio circolare è approssimativamente costante. Tuttavia, se assumiamo una forza costante durante quel breve intervallo di tempo, possiamo usare equazioni cinematiche più semplici per trovare la posizione e la velocità dell’astronauta dopo 0,01 secondi. Quindi usiamo la sua nuova posizione per trovare la nuova forza e ripetere di nuovo l’intero processo. Questo metodo è chiamato calcolo numerico.

Se vuoi modellare il movimento dopo 1 secondo, avrai bisogno di 100 di questi 0,01 intervalli di tempo. Potresti fare questo calcolo su carta, ma è più facile farlo fare a un programma per computer. Prenderò la via più facile e userò Python. Puoi vedere il mio codice qui, ma questo è come sarebbe. (Nota: ho ingrandito le dimensioni dell’astronauta in modo che tu possa vederla e questa animazione funziona a una velocità 10x).

Video: Rhett Allain

Per questo scivolamento lungo il cavo, l’astronauta impiega circa 44 secondi per scivolare con una velocità finale (nella direzione del cavo) di 44 metri al secondo, o 98 miglia all’ora. Quindi, questo è non una cosa sicura da fare.

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