جاذبية اصطناعية

يمكن لمركبة الفضاء الدوران حول نفسها لخلق قوة طرد مركزي. عند دوران هذه المحطة حول نفسها، تشكل جدرانها قوة مركزية طاردة تطبّق على جميع الأجسام الواقعة بداخلها، ما يمكنهم من التحرك بشكل دائري، الشي الذي يخلق ما يعرف بوهم الجاذبية. لكن هذه التقنية تعاني من بعض الآثار الجانبية:

• قوى كوريوليس، ينتج هذا الأخير عن عملية الدوران، حيث يمكن لهذه القوى أن تعمل على التأثير على الأذن الداخلية ما يسبب العدبد من الأعراض من بينها الدوخة، الغثيان والارتباك. أظهرت التجارب التي أجريت في هذا المجال أن انخفاض معدل الدوران من شأنه التقليل قوى كوريوليس، وبالتالي التقليل من آثاره. بمعدل 2 دورات في الدقيقة يمكن تجنب تلك المشاكل المتعلقة بقوى كوريوليس. في حين أن دوران بمعدل 7 دورات في الدقيقة يعتبر مرتفعا جدا بالنسبة لمعظم الناس، إذ أن عدد قليل منهم يمكنه أن يعتاد على ذلك.
• تدرجات الجاذبية: تختلف الجاذبية التي يتم توليدها نتيجة للدوران وفقا للمسافة الفاصلة بين مركز الدوران. إذا كانت سرعة الدوران عالية، فإن كلا من الرأس والقدمين لا يستشعران نفس قوة الجاذبية. وهذا من شأنه جل الحركات الاعتيادية أكثر صعوبة.
• الزخم الزاوي: تؤدي السرعة الزاوية العالية إلى إنتاج مستويات عالية من قوة كوريوليس، حيث يتطلب الزخم الزاوي في هذه الحالة تواجد نظام دفع لتسريع أو إبطاء سرعة الدوران. ويتطلب ذلك محركات أو حذافات لتعويض الخسائر عن طريق تسريع أو فرامل أجزاء من المركبة.

لكي تولد مركبة فضائية معينة جاذبية اصطناعية مماثلة لجاذبية الأرض (1 جي) بواسطة طريقة الدوران، يجب أن يعادل نصف قطرها على الأقل إلى 224 م، وهو ما يتطلب مركبة فضاء كبيرة جدا. لتقليل كتلتها، يمكن أن تتكون المركبة بشكل رئيسي من عنصرين اثنين متصلين بواسطة كابل. التعرض الشديد للجاذبية الاصطناعية من وقت لآخر قد يكون كافيا للتعويض عن آثار انعدام الوزن. يمكن لأسطوانة من 10 متر تدور بمعدل 10 دوارت في الدقيقة توليد قوة جاذبية تبلغ 1 جي على مستوى الوركين (تكون أكبر بنسبة 11% على مستوى القدمين).

من خلال تسارع مستمر على طول خط مستقيم، يمكن للمركبة الفضائية خلق قوة على الأجسام المتواجدة بداخلها، تحاكي قوة الجاذبية في اتجاه معاكس للتسارع. لهذا، يجب أن تتوفر المركبة على نظام دسر يتميز باندفاع نوعي ذي كفاءة عالية، ونسبة جيدة للقوة نسبة للكتلة. مع ذلك، لا توجد لحد ساعة تطبيقات عملية لهذه الطريقة في الفضاء، بسبب مشاكل متعلقة بحجم وتكلفة المركبة الفضائية اللازمة لإنتاج تسارع مفيد يمكن مقارنته بشدة مجال الجاذبية على الأرض.[4]

هناك حل آخر لخلق جاذبية اصطناعية، يتجلى في تركيب جسم كثيف جدا في مركبة الفضاء بحيث يمكنه خلق مجال جاذبية خاص به، بجذب الأجسام نحوه. وهي في الواقع، القوة المعتادة للجاذبية، لكن هذه القوة تبقى ضعيفة جدا عندما يتعلق الأمر بكتل ضعيفة. يمكن لكويكب كبير أن يخلق فقط جزء من الألف من قوة جي، وهي قيمة صغيرة جدا لتكون صالحة للاستعمال. بالإضافة إلى ذلك، فإن هذي الطريقة تفرض على المركبة نقل الكتلة الإضافية معها، مما يزيد من استهلاك الطاقة أثناء السفر.

تجربة رفع ضفدع حي في ظل مجال مغناطيسي يبلغ حوالي 16 تسلا، باستعمال ملف بيتر اللولبي بقطر 32 مم عمودي.

في الأكوان التي تتناولها قصص الخيال العلمي، غالبا ما تكون الجاذبية الاصطناعية موجودة في مركبات الفضاء التي لا تدور ولا تتسارع. وهذا ليس ممكنا مع التكنولوجيا المتواجدة حالية، على الرغم من أن هناك تأثير مماثل يمكن أن ينشأ مع المغناطيسية المعاكسة. لكي يكون هذا التأثير مرئيا، يجب تجنب وضع أشياء غير مغناطيسية بالقرب من المجال المغناطيسي القوي جدا والذي تنشئه المغانط العالي الأداء. في الوقت الراهن، جعلت الدراسات والتجارب ما كان في الماضي مستحيلا وضربا من الخيال اليوم واقع ملموسا، حيث نجح باحثون من هلندا وأمريكا على التوالي في رفع ضدع وفأر صغير على الأكثر، [5] عن طريق إنتاج حقل مغناطيسي معاكس يمكنه إلغاء المجال المغاطيسي للأرض. لكن هذه الوسيلة المبتكرة تتطلب استخدام مغانط ونظم يبلغ وزنها آلاف الكيلوغرام وتتطلب نظم تبريد معقدة لضمان المحفاظ على توصيلها الفائق.[6] العيب الآخر لهذه الطريقة يتجلى في كون المجالات المغناطيسية المستخدمة هي قوية للغاية، ما يطرح تحدي السلامة والأمان في حالة استخدامها مع البشر.

بالرغم من أن هناك العديد من الشائعات والإدعاءات، إلا أنه ولحد الساعة ليس هناك تكنولوجيا عملية مثبتة لخلق الجاذبية دون وجود كتلة. يوجين بودكليتنوف، وهو مهندس روسي ادعى على سبيل المثال منذ أوائل التسعينيات أنه قد بنى معدات تحتوي على موصل دوري فائق قادر على إنتاج حقل مغناطيسي جاذب ضخمة، لكن لا توجد أي وسيلة للتحقق من ذلك ولا حتى نتيجة سلبية من قبل فريق آخر تثبت العكس. بحلول سنة 2006، ادعى فريق بحث تابع لوكالة الفضاء الأوروبية (إيسا) أنه أنشأ أخيرا معدات مكافئة قادرة على انتاج 0.0001 من قوة جي، [7] لكنه لم يتم تكرار هذه النتيجة.