Компенсация ускорения в пилотируемых и автоматических КА

SSR · 03.01.2014 19:59:00

Всем привет!
Большое спасибо за участие в соседнем топике, благодаря Вашим советам я определился с образованием, буду поступать осенью на проектировщика КА.

Сейчас начал потихоньку читать книги про КА, проектирование, двигатели и в процессе чтения книги по АМС возник такой вопрос, на который не могу найти ответ в Гугле, а именно: существуют ли способы компенсации ускорения для начинки или пилотов КА на сегодняшний день?

Например, в фантастических произведениях часто можно увидеть пилотские кресла или ложементы с компенсаторами ускорения, антигравы, анабиозные капсулы. То есть, для достоверности авторы вводят такие устройства, т.к. их корабли летят с огромной скоростью.

Если я правильно понимаю, на сегодняшний день мы можем противопоставить гравитации только одну силу - центробежную. То есть, если разместить пилота во вращающейся центрифуге или барабане, чтобы вектор центробежной силы был направлен против вектора скорости, то мы гасим какую-то часть ускорения, получается примитивный компенсатор?

И еще такая мысль - а что, если размещать пилотов в "ванночках", наполненных каким-нибудь гелем для компенсации небольших, но вредных ускорений (например, при второй космической скорости, 11 км\с).
1. Пилот надевает маску для дыхания и с патрубками жидкой еды, а также каломочеприемник.
2. Ложится с макушкой в ванночку с гелем.
3. Раз в трое суток, например, на 2-3 часа вылезает, тренируется, чтобы в овощ не превратиться.
4. По прибытии на место автоматика уменьшает скорость до приемлемой и пилот может без риска для здоровья вылезти из геля и управлять КА.

Как вообще Вы думаете, когда изобретут актуальные устройства, ведь полеты к другим планетам, не говоря уже о звездах, упираются не сколько в двигатели, сколько в невозможность человеческого организма напрямую переносить много g длительное время?

Спасибо!

Антикосмит · 03.01.2014 23:40:00

Центробежную силу не можем - вектор ускорения постоянно меняет направление и будет то складываться, то вычитаться из вектора ускорения КА, поэтому не годится.

В жидкостной ванне можно, но дышать придется или жидкостью или газом под большим давлением, но тогда капсула нужна закрытая, иначе опасно. С ребризерами погружались и на 200 метров, что примерно соответствует 20g.

Но проблема перегрузок на обозримое будущее неактуальна, т.к. у нас пока настолько низкая энерговооруженность, что сколько-нибудь серьезные перегрузки в течение длительного времени мы обеспечить не сможем. Кстати, если вы почитаете фантастику и научно-популярную литературу, то для межпланетных/межзвездных перелетов вполне годится ускорение в 1g чтоб быстро и с комфортом долететь. Все упирается как раз энерговооруженность.

А что до технологий, которые должны облегчить межпланетные перелеты, то я ставлю на искусственный анабиоз. Чем он хорош?

1. Замедлен обмен веществ, а значит экономия воздуха, воды, еды. Защита от радиации, т.к. в анабиозе организм способен выдерживать значительно большие дозы радиации. Защита от последствий невесомости, т.к. при замедленном обмене веществ замедляется деградация опорно-двигательного аппарата.

2. Спящий человек защищен от перегрузки психики. Значит исключаем развитие клаустрофобии и агорафобии, бытовых конфликтов и умопомешательства.

3. Защита от вспышек на Солнце и мили/микрометеоритов - спящую тушку космонавта можно засунуть в ТАКУЮ капсулу, что за здоровье экспедиции можно будет не особо волноваться.

4. Прочее

SSR · 03.01.2014 20:48:25

Антикосмит, спасибо!
Интересный способ с анабиозом!

Кубик · 03.01.2014 23:59:33

Не путайте скорость и ускорение, - скорость сама по себе на организм не действует, а ускорение при полёте по инерции может отсутствовать. Вот изменение скорости (ускорение) может оказаться не просто опасным, да ещё и непредсказуемым (маневр уклонения от столкновения), по силе и направлению Трудно заложить полную гарантию для аварийных ситуаций. А в штатном режиме заранее предусматриваются приемлемые по безопасности параметры полёта, и ускорения просто технически не достигают опасной силы и длительности - в дальнем космосе мы просто не располагаем такими энергоресурсами на кораблях. Что будет, когда скорости приблизятся к световой,- не задача нашего дня.

Veganin · 04.01.2014 00:11:51

ЦитироватьДля облегчения действия ускорений в космических полетах Циолковский выдвинул идею о "предохранении организмов от ударов, толчков и усиленной тяжести посредством погружения в жидкость равной им плотности". И чтобы доказать эту идею, Циолковский провел такой опыт. В сосуд с водой помещал яйцо, затем в воду добавлял соль, пока яйцо не отрывалось от дна сосуда. Затем сбрасывал сосуд на пол, и яйцо оставалось целым! пока еще не изобрели,

SSR, никто возиться с ваннами и гелем на нынешнем этапе развития ракетно-космической техники не будет - лишняя масса, усложнение конструкции и управления КЛА. И самое главное - никому не нужно, поскольку идеи, заложенные в существующие КК вполне обеспечивают сохранность здоровья человека. Ну, а когда изобретут антиграв, то вопрос о нужности гелевых ванн отпадет сам собой [IMG]

SSR писал:

ЦитироватьКак вообще Вы думаете, когда изобретут актуальные устройства, ведь полеты к другим планетам, не говоря уже о звездах, упираются не сколько в двигатели, сколько в невозможность человеческого организма напрямую переносить много g длительное время?

Все как раз упирается в двигатели, источник энергии и защиту от радиации. Зачем кораблю много g, если он может день за днем, неделя за неделю ускорятся - 9,8 м/c^2, например?

Кубик · 04.01.2014 00:26:14

ЦитироватьSSR пишет:
Как вообще Вы думаете, когда изобретут актуальные устройства, ведь полеты к
другим планетам, не говоря уже о звездах, упираются не сколько в двигатели,
сколько в невозможность человеческого организма напрямую переносить много g
длительное время?

Вовсе нет, как раз в двигатели, точнее в энергетику - посчитайте элементарно, какую тягу должен развивать двигатель корабля массой хотя бы в 100 т, чтобы создать ускорение в 10g. и прикиньте по литературе, сколько ему надо потратить рабочей массы пусть за час, чтобы понять нелепость того что пишут фантасты о полётах, тем более о боях в космосе с постоянным маневрированием...

Bell · 04.01.2014 00:31:38

Проблемы с ускорением в реальности есть только в одном случае - при торможении в атмосфере. По сути никак оно не компенсируется, только ударное. Приучают выдерживать, тренируют.

mihalchuk · 04.01.2014 02:56:37

ЦитироватьBell пишет:
Проблемы с ускорением в реальности есть только в одном случае - при торможении в атмосфере. По сути никак оно не компенсируется, только ударное. Приучают выдерживать, тренируют.

Как же! А при торможении о твёрдую поверхность?

Старый · 04.01.2014 07:02:53

ЦитироватьSSR пишет:
И еще такая мысль - а что, если размещать пилотов в "ванночках", наполненных каким-нибудь гелем для компенсации небольших, но вредных ускорений (например, при второй космической скорости, 11 км\с).
1. Пилот надевает маску для дыхания и с патрубками жидкой еды, а также каломочеприемник.
2. Ложится с макушкой в ванночку с гелем.
3. Раз в трое суток, например, на 2-3 часа вылезает, тренируется, чтобы в овощ не превратиться.
4. По прибытии на место автоматика уменьшает скорость до приемлемой и пилот может без риска для здоровья вылезти из геля и управлять КА.

Вобщето в космосе невесомость, в том числе и при полёте со 2-й космической скоростью. Когда будете учиться на "проектировщика КА" то вас этому научат. Если поступите, конечно...

Денеб · 04.01.2014 07:40:59

ЦитироватьSSR пишет:
Всем привет!
Большое спасибо за участие в соседнем топике, благодаря Вашим советам я определился с образованием, буду поступать осенью на проектировщика КА.

Ой-ё... Был у нас в группе один парень: начитавшись фантастических романов, перевёлся из другого города к нам на третий курс на специализацию "космические летательные аппараты и разгонные блоки". Досдал тучу экзаменов - в другом городе он учился на маркшейдера - проучился ровно семестр и ушёл работать барменом. До сих пор им работает.

Я к чему: если цель - пилотируемые межпланетные перелёты, то, во-первых это мало того, что специальность 160400 - это ещё и соответствующая специализация. А во-вторых, +1 к Старому: космос и фантастика - это, всё-таки, разные вещи, и надо чётко осознавать, зачем Вам космическое образование. На форумах холиворить можно и без него, а работа в космической отрасли гораздо скучнее фантастических романов. Если Вы не следили, прочтите тему про успешный запуск новой российской РН - и обратите внимание, в чём состояла роль непосредственных "кузнецов успеха" на полигоне.

SSR · 04.01.2014 12:11:22

Друзья, большое всем спасибо за обсуждение!
Вопрос мой был в целях общего развития и, что уж там, сделайте скидку профану

Основным направлением я по-прежнему хочу заниматься беспилотной орбитальной космонавтикой - КубСаты, роботы на орбите и подобные сравнительно простые вещи, нежели пилотируемые полеты к другим планетам. Если человечество не может отправить людей к Луне, что говорить о других планетах, нам долго до этого еще расти и расти.

Shestoper · 04.01.2014 15:29:55

Сейчас в аэрокосмической технике применяют антиперегрузочные костюмы, снижающие вероятность потери сознания при перегрузка порядка 5-10 g. Механизм простой - при перегрузке в трубки костюма закачивают под давлением газ, костюм сжимает тело и препятствует оттоку крови от головы под действием перегрузки (если вектор ускорения полностью или частично направлен в сторону голова-ноги).

Более эффективным способом борьбы с перегрузками является погружение тела в жидкость с плотностью, равной средней плотности человека. При перегрузке растет вес, но растет и сила Архимеда. Ещё в 50-ых испытатель в жидкости выдерживал 30 g в течении 30 секунд без потери сознания и работоспособности.
Правда при очень высоких перегрузках начинает сказываться разная плотность человеческих органов (упрощенно говоря, так что такой способ компенсации перегрузок применим примерно до 400 g.

Способность выдерживать перегрузки порядка 20-100 g может быть полезна:
a) при интенсивном маневрировании летательных аппартов;
б) при резком торможении в атмосфере спускаемых аппаратов;
в) при столкновении различных транспортных средств с твердыми преградами;
г) при стрельбе человеками из электромагнитной пушки.
В последнем случае высокие перегрузки возможны как в стволе (хотя там их можно снизить, увеличивая длину ствола), так и при вылете из ствола в нижних слоях атмосферы. В теме про космический трамвай я привел результаты расчета - торможение для снарядов различного типа у Земли на скорости ~ 10 км/c составит ~ 10-30 g.