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अपकेंद्रीय बल के माध्यम से कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण

1900
  • Konstantin Tsiolkovsky
एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में अपकेंद्री बल के माध्यम से कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण प्रदर्शित करने वाला बेलनाकार अंतरिक्षयान 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।

भारहीनता के प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभावों, जैसे मांसपेशियों का क्षय और हड्डियों के घनत्व में कमी, को कम करने के लिए दीर्घकालिक मानव अंतरिक्ष उड़ान में कृत्रिम गुरुत्वाकर्षण का निर्माण आवश्यक माना जाता है। सबसे व्यावहारिक प्रस्तावित विधि अपकेंद्रीय बल का उपयोग करना है। अंतरिक्ष यान या उसके किसी भाग को घुमाने से एक जड़त्वीय बल उत्पन्न होता है जो अंदर मौजूद हर चीज को बाहरी दीवार की ओर धकेलता है। इस घूर्णनशील ढांचे में एक अंतरिक्ष यात्री के दृष्टिकोण से, यह बाहरी धक्का गुरुत्वाकर्षण से अप्रभेद्य होता है। इस 'गुरुत्वाकर्षण' की शक्ति घूर्णनशील संरचना की त्रिज्या और उसके घूर्णन की गति पर निर्भर करती है। एक बड़ी त्रिज्या पृथ्वी के समान गुरुत्वाकर्षण (1 ग्राम) प्राप्त करने के लिए धीमी घूर्णन दर की अनुमति देती है, जो कोरिओलिस प्रभाव जैसे भटकावकारी प्रभावों को कम करने के लिए वांछनीय है। उदाहरण के लिए, 224 मीटर त्रिज्या वाली संरचना को 1 ग्राम का अनुकरण करने के लिए 2 चक्कर प्रति मिनट (आरपीएम) की गति से घूमने की आवश्यकता होगी। छोटी त्रिज्याओं के लिए बहुत तेज घूर्णन की आवश्यकता होती है, जिससे गतिभंग और अन्य शारीरिक समस्याएं हो सकती हैं। आकार, संरचनात्मक द्रव्यमान और शारीरिक आराम के बीच यह संतुलन, घूर्णनशील अंतरिक्ष यान के डिजाइन में एक बड़ी चुनौती है।

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

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Related to: artificial gravity, centrifugal force, space station, rotating reference frame, weightlessness, space exploration, Tsiolkovsky, Coriolis effect, astronaut, aerospace engineering.

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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