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अपकेंद्रीय बल के माध्यम से कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण

1900
  • Konstantin Tsiolkovsky
एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में अपकेंद्रीय बल के माध्यम से कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण का प्रदर्शन करने वाला बेलनाकार अंतरिक्ष यान का आंतरिक भाग।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

अंतरिक्ष यान में संरचना को घुमाकर कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण उत्पन्न किया जा सकता है। इसमें सवार लोगों को एक अलग ही अनुभव होता है। अपकेन्द्रीय बल उन्हें बाहरी आवरण की ओर धकेलना, गुरुत्वाकर्षण की नकल करना। इस आभासी गुरुत्वाकर्षण का परिमाण [latex]a = omega^2 r[/latex] द्वारा दिया जाता है, जहाँ [latex]omega[/latex] कोणीय वेग है और [latex]r[/latex] घूर्णन की त्रिज्या है। यह दीर्घकालिक भारहीनता के नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए प्रस्तावित है।

The creation of artificial gravity is considered essential for long-term human spaceflight to mitigate the adverse health effects of weightlessness, such as muscle atrophy and bone density loss. The most practical proposed method is to use अपकेन्द्रीय बल. By spinning a spacecraft or a section of it, an inertial force is generated that pushes everything inside towards the outer wall. From the perspective of an astronaut in this rotating frame, this outward push is indistinguishable from gravity. The strength of this “gravity” depends on the radius of the rotating structure and its rate of spin. A larger radius allows for a slower rotation rate to achieve Earth-like gravity ([latex]1g[/latex]), which is desirable to minimize disorienting effects like the Coriolis effect. For example, a structure with a radius of 224 meters would need to rotate at 2 revolutions per minute (RPM) to simulate 1g. Smaller radii require much faster rotation, which can cause motion sickness and other physiological problems. This trade-off between size, structural mass, and physiological comfort is a major challenge in designing rotating spacecraft.

इस अवधारणा को सर्वप्रथम वैज्ञानिक रूप से कॉन्स्टेंटिन त्सिओलकोव्स्की ने 1903 में प्रस्तावित किया था। बाद में, वर्नर वॉन ब्रौन और अन्य अंतरिक्ष अग्रदूतों ने अंतरिक्ष स्टेशनों और अंतरग्रहीय यानों के लिए अपने प्रस्तावों में घूर्णनशील डिज़ाइनों को शामिल किया। यद्यपि अभी तक किसी भी मानवयुक्त अंतरिक्ष यान का निर्माण पूर्ण कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण प्रणाली के साथ नहीं हुआ है, स्टैनफोर्ड टोरस और ओ'नील सिलेंडर जैसे कई डिज़ाइन अध्ययनों ने बड़े पैमाने पर घूर्णनशील आवासों की खोज की है। छोटे पैमाने पर, पायलटों और अंतरिक्ष यात्रियों को उच्च गुरुत्वाकर्षण बलों का सामना करने के लिए प्रशिक्षित करने और जीवों पर अतिगुरुत्वाकर्षण के प्रभावों पर शोध करने के लिए जमीन पर सेंट्रीफ्यूज का उपयोग किया जाता है।

UNESCO Nomenclature: 3302
एयरोनॉटिकल इंजीनियरिंग और प्रौद्योगिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

इंक्रीमेंटल

उपयोग

वैचारिक/सैद्धांतिक

शगुन

  • न्यूटन के यांत्रिकी और अपकेंद्रीय बल की अवधारणा
  • प्रारंभिक रॉकेटरी सिद्धांत (त्सिओलकोव्स्की)
  • भारहीनता के शारीरिक प्रभावों की समझ

आवेदन

  • दीर्घकालीन अंतरिक्ष अभियानों (जैसे मंगल ग्रह पर) के लिए प्रस्तावित डिजाइन
  • अंतरिक्ष स्टेशनों के विज्ञान कथात्मक चित्रण (जैसे, स्टैनफोर्ड टोरस, ओ'नील सिलेंडर)
  • अंतरिक्ष यात्री प्रशिक्षण और एयरोस्पेस अनुसंधान के लिए मानव सेंट्रीफ्यूज

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • पृथ्वी पर परिवर्तनशील गुरुत्वाकर्षण अनुसंधान सुविधाएं
  • अंतरग्रहीय मिशनों के लिए कॉम्पैक्ट, तैनात करने योग्य घूर्णनशील आवास
  • लंबी समुद्री यात्राओं पर अंतरिक्ष यात्रियों के लिए सेंट्रीफ्यूज-आधारित सोने के कमरे
  • अंतरिक्ष में पौधों और जानवरों के आवासों के लिए कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण प्रणालियाँ
  • शून्य-गुरुत्वाकर्षण और कृत्रिम-गुरुत्वाकर्षण वाले खंडों से युक्त हाइब्रिड अंतरिक्ष यान डिजाइन
  • सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में सामग्रियों का अपकेंद्री निक्षेपण
  • अंतरिक्ष में चिकित्सा उपचार के लिए चिकित्सीय सेंट्रीफ्यूज
  • अंतरिक्ष पर्यटन के लिए मनोरंजक सेंट्रीफ्यूज
  • विशाल घूर्णनशील संरचनाओं में डगमगाहट और कंपन को नियंत्रित करने के लिए उन्नत नियंत्रण प्रणालियाँ
  • बदलते परिवेश में मनुष्यों को अनुकूलन में मदद करने के लिए जैव-प्रतिक्रिया प्रणाली
संबंधित विषय: कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण, अपकेंद्री बल, अंतरिक्ष स्टेशन, घूर्णनशील संदर्भ फ्रेम, भारहीनता अंतरिक्ष अन्वेषणत्सिओलकोव्स्की, कोरियोलिस प्रभाव, अंतरिक्ष यात्री, एयरोस्पेस इंजीनियरिंग।

ऐतिहासिक संदर्भ

अपकेंद्रीय बल के माध्यम से कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण

1890
1890
1899-01-01
1900
1903
1906
1910
1886-04-23
1890
1897
1900
1900
1903-05-10
1910
1910

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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