Người ta dễ dàng cho rằng các phi hành gia lơ lửng trong không gian vì họ ở xa lực hấp dẫn của Trái đất. Nhưng hãy nhìn mặt trăng. Nó ở xa hơn nhiều so với Trạm vũ trụ quốc tế, nhưng nó quay quanh Trái đất vì lực hấp dẫn của nó liên tục kéo nó trở lại. Vì vậy, nếu lực hấp dẫn của Trái đất có thể ảnh hưởng đến Mặt trăng, thì các phi hành gia không thể lơ lửng vì không có trọng lực ở nơi họ đang ở.
Trọng lực là một lực hấp dẫn luôn tồn tại giữa hai vật có khối lượng. Tuy nhiên, nó là một thế lực tồi tệ đến mức chúng ta cần những vật thể khổng lồ như hành tinh hoặc mặt trăng để nhận ra nó ở đó. Thông thường, chúng ta mô tả gia tốc của một vật thể có khối lượng hướng vào tâm Trái đất bằng “lực hút” hấp dẫn của Trái đất với hằng số “g”: bình phương nhỏ hơn 10 mét trên giây một chút. Lực kéo này giảm khi khoảng cách giữa các vật thể tăng lên. Nhưng để loại bỏ nó hoàn toàn, chúng ta sẽ phải di chuyển một khoảng cách vô hạn từ bất kỳ thứ gì có khối lượng bất kỳ.
Tuy nhiên, chúng ta có thể tạo ra những môi trường trong đó chúng ta không chịu tác động của trọng lực. Mọi người thường gọi các môi trường “vi trọng lực” này là “không trọng lực” vì chúng làm cho các vật thể có vẻ không trọng lượng. Nhưng “không trọng lượng” thực sự có nghĩa là gì? Vấn đề về các lực là bạn chỉ chú ý đến chúng khi có một lực khác chống lại chúng. Vì bạn có khối lượng nên lực hấp dẫn của Trái đất luôn đẩy bạn về phía tâm của nó. May mắn là mặt đất đang cản đường. Nhưng nếu không có gì ngăn bạn rơi xuống, bạn sẽ không cảm thấy mặt đất “đẩy ngược lại” và bạn sẽ cảm thấy không trọng lượng.
Đây là cách đầu tiên để “thoát khỏi” lực hấp dẫn: rơi tự do! Một số người nghĩ đến việc nhảy dù, nhưng trên thực tế, một người nhảy dù không bao giờ thực sự rơi tự do: sức cản của không khí có thể làm các vật thể chậm lại. Tuy nhiên, đối với các thí nghiệm khoa học, các nhà nghiên cứu có thể khắc phục vấn đề sức cản không khí bằng cách bơm không khí từ một tòa tháp khổng lồ, cao khoảng 150 m. Sau đó, họ bắn các thí nghiệm lên đỉnh tháp và thả chúng xuống, vâng, nó được gọi là “tháp thả”. Thí nghiệm, và mọi thứ trong đó, ở trạng thái “vi trọng lực” khi nó rơi xuống, trong khoảng bốn giây, cho đến khi BANG, chạm đất. Kết thúc bạo lực đó có nghĩa là loại thí nghiệm mà các nhà khoa học thực hiện trên các tháp phóng cần phải tồn tại sau các vụ va chạm thường xuyên, điều này không phải lúc nào cũng lý tưởng.
Một cách khác để đạt được “rơi tự do” là đưa mọi thứ vào quỹ đạo (như Trạm vũ trụ quốc tế). Một lực, được gọi là lực ly tâm, “đẩy” một vật chuyển động theo đường tròn ra khỏi tâm chuyển động. Đi nhanh qua một góc cua trên chiếc xe đạp của bạn và nếu bạn không nghiêng vào “khúc cua”, bạn sẽ khó có thể ngồi yên trên xe đạp và rẽ cùng lúc – nghiêng quá xa và bánh xe sẽ “đẩy”. từ bên dưới bạn. Tất cả chỉ là vấn đề cân bằng lực lượng.
Do đó, một vật thể “rơi tự do” quay quanh Trái đất với tốc độ và độ cao chính xác có thể không có trọng lượng. Đây là trường hợp của ISS. Tại đây, các phi hành gia và mọi thứ ở giữa rơi tự do, tạo nên một phòng thí nghiệm khoa học vi trọng lực tuyệt vời.
nghiên cứu vi trọng lực
Nhưng tại sao các nhà khoa học cần vi trọng lực? Hầu hết các quá trình trên Trái đất bị ảnh hưởng theo một cách nào đó bởi lực hấp dẫn, điều đó có nghĩa là khai thác môi trường vi trọng lực để nghiên cứu là một cách thông minh để tìm hiểu thêm về cách thế giới xung quanh chúng ta hoạt động.
Đã có một số nghiên cứu tuyệt vời. Ví dụ, các nhà khoa học vật liệu phân tích cách kim loại trong hợp kim tương tác trong vi trọng lực, đã tạo ra các thành phần nhẹ hơn trong cánh tuabin trong động cơ máy bay. Độ chính xác của thời gian trên Trái đất cũng đang được cải thiện với sự hiện diện của đồng hồ nguyên tử trong không gian và các dụng cụ y tế ban đầu được phát triển để kiểm tra áp suất trong hộp sọ của các phi hành gia hiện được sử dụng để theo dõi bệnh nhân chấn thương đầu trong bệnh viện.
NỒI
Trong nghiên cứu của riêng tôi, chúng tôi sử dụng vi trọng lực để giải quyết câu đố về cách các hành tinh hình thành. Qua các quan sát, chúng ta biết rằng vật chất chiếm ưu thế trong các vùng hình thành hành tinh là các hạt bụi và băng nhỏ. Vậy làm thế nào chúng ta có thể tham gia cùng họ để tạo thành một hành tinh? Cho đến nay, chúng ta có thể giải thích tại sao những điều rất nhỏ (< mm) se mantienen juntas (eso funciona de manera muy parecida a los enlaces químicos) y por qué las cosas muy grandes (> km) được giữ lại với nhau: lực hấp dẫn. Vấn đề là, làm thế nào để chúng ta chuyển từ hạt cỡ mm sang cỡ km? chúng tôi không biết
Và hóa ra các thí nghiệm trên Trái đất rất khó khăn vì các hạt rất dễ vỡ và chậm nên các hạt bụi sẽ sớm vỡ ra hoặc đơn giản là rơi xuống đất do trọng lực. Do đó, chúng tôi đang sử dụng môi trường vi trọng lực được tạo ra bởi thứ gọi là chuyến bay parabol, trong đó các phi công thử nghiệm được đào tạo đặc biệt rất cẩn thận điều chỉnh đường bay theo một đường cong tạo ra cảm giác “không trọng lượng” cho những người đang bay bên trong máy bay. Cảm giác này kéo dài khoảng 22 giây, do đó nó lặp đi lặp lại nhiều lần, ít nhất 31 lần mỗi chuyến bay, giống như một chuyến tàu lượn siêu tốc kéo dài ba giờ. Mặc dù chúng ta đã va chạm thành công các hạt theo cách này, nhưng chúng ta vẫn chưa làm cho chúng dính lại với nhau. Nhưng hãy theo dõi.
Mặc dù tương lai của môi trường vi trọng lực trên Trái đất được đảm bảo miễn là chúng có thể được tài trợ, nhưng thời gian tồn tại của ISS hiện chỉ được xác nhận đến năm 2020-2024. Cái gì tiếp theo? Một số công ty lớn đang phát triển “máy bay không gian”, có thể đưa khách du lịch đến “rìa không gian” trong vài phút để trải nghiệm tình trạng không trọng lượng. Nhưng những chuyến bay như vậy cũng là cơ hội lý tưởng để các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm. Tương tự như vậy, các ngành công nghiệp vệ tinh nano tìm cách chế tạo các vệ tinh nhỏ, rẻ tiền, cũng có thể được sử dụng cho các thí nghiệm khoa học. Đây là khoảng thời gian khá thú vị để thực hiện nghiên cứu về vi trọng lực.
