Den roterende rumstation I mange science-fiction-bøger og -film beskrives rumstationer, som roterer om sig selv, for at skabe kunstig tyngdekraft. Hvorfor har man ikke bygget sådan en rumstation, og hvordan fungerer den egentlig? /Den roterende rumstation som Wernher von Braun forestillede sig den i 1952/ Hvorfor bruger man ikke roterende rumstationer? Der er flere grunde til, at man ikke bruger hjulmodellen: 1. Den primære grund til at have en rumstation er forskning i vægtløshed. Der er ikke behov for kunstig tyngde. Afkalkning af knogler er et problem, men netop ved at fremprovokere problemet, kan man jo forske i det. Desuden er astronauterne aldrig så længe oppe, at det bliver alvorligt. 2. Det er meget, meget dyrt at bygge en rund rumstation. For det første skal man bruge mange flere kilo materialer, og det koster mange penge at få sendt det i kredsløb. Desuden har cylinderformede moduler den fordel, at de kan ligge i rumfærgens lastrum. Hvis de var buede skulle de enten være mindre, eller man skulle bruge en større rumfærge. 3. Jo mindre en rund, roterende rumstation er, desto hurtigere skal den rotere for at give den nødvendige kunstige tyngdekraft. En rumstation på 10 meter i radius skal således rotere en gang hver 6. sekund for at give 1 g. En rumstation på 1 kilometer i radius skal rotere en gang i minuttet. Hvis der er vinduer i rumstationen, vil man lynhurtigt blive ret irriteret over sollyset, der hele tiden farer rundt og skifter retning. Det betyder, at det er mest behageligt, hvis rumstationen roterer ret langsomt. Men så skal rumstationen altså være urimeligt stor. Hvis den f.eks. kun skal rotere en gang i timen, skal den være over 3.000 km i radius for at levere 1 g! Hvilket iøvrigt også er forfærdeligt dyrt… Hvordan fungerer den roterende rumstation? *Kort fortalt *Når rumstationen drejer rundt, slynger den alt indholdet ud mod kanterne, ligesom hvis man kører meget hurtigt rundt i en karussel. Det er ikke rigtig tyngdekraft, men for folk inde i rumstationen vil det føles fuldstændig som om det var. Princippet er utrolig flot demonstreret i Stanley Kubricks film “Rumrejsen år 2001” som bygger på bogen af samme navn af Arthur C. Clarke. Der er to ting, der bestemmer, hvor kraftig den kunstige tyngdekraft er: * *rotationshastigheden *jo hurtigere rumstationen drejer rundt, desto kraftigere vil den kunstige tyngde være * *størrelsen *jo længere væk fra rotationsaksen man er, desto kraftigere vil den kunstige tyngde være. Det vil sige, at man, for at opnå den ønskede tyngde, enten skal bygge en lille rumstation, som drejer hurtigt rundt, eller en stor en, som drejer langsomt rundt. Her ses, hvordan størrelse og rotationstid hænger sammen: Tyngdeacceleration: 1 g Rumstationens diameter Rumstationens rotationsperiode 10 meter 5 sekunder 100 meter 14 sekunder 1 kilometer 45 sekunder 1.600 kilometer 30 minutter 6.400 kilometer 1 time Man ser hurtigt, at man for at opnå tilpas lave rotationshastigheder skal bygge rumstationerne kollosalt store! Selv, hvis man valgte at klare sig med mindre tyngdekraft, skulle man stadig bygge en rumstation på 300 km, bare for at skabe 1/10 g. *Tyngdekraften* Tyngdeaccelerationen på Jordens overflade er ca. 9,8 m/s^2 . En acceleration på 9,8 m/s^2 kaldes også 1 g. Dette tal fremkommer ved udregning fra Newtons formel for tyngdeacceleration a = GM r^2 hvor a er den acceleration, 1 kg masse vil føle ved Jordens overflade, G er gravitationskonstanten (6,673 x 10^-11 N m^2 kg^-2 ), M er Jordens masse (5,794 x 10^24 kg) og r er Jordens radius (6.379 km). [mere om Newtons love ] *Den kunstige tyngdekraft: Centrifugalkraften* Centrifugalaccelerationen for et roterende legeme er a_centrifugal = rw^2 hvor r er afstanden fra det roterende legemes rotationsakse og w er vinkelhastigheden. Da frekvens, n, og vinkelhastighed hænger sammen som w = 2pn = 2p T hvor T er rotationstiden i sekunder, kan centrifugalaccelerationen også opskrives som a_centrifugal = rw^2 = r(2pn)^2 = 4p^2 rn^2 = 4p^2 r T^2 Hvis nu den acceleration, som centrifugalkraften skal levere, skal være de 9,8 m/s^2 , så kan vi jo med denne formel udregne, hvor hurtigt stationen skal rotere, eller hvor stor, den skal være. Vi kan enten putte en rotationstid ind og få rumstationens radius ved hjælp af formlen r= gT^2 4p^2 eller putte radius ind og få rotationstiden ud ved hjælp af formlen T^2 = 4p^2 r g g repræsenterer den ønskede kunstige tyngdeacceleration (9,8 m/s^2 for 1 g). Husk at gange med 2 for at konvertere radius til diameter. /Denne side er sidst opdateret 22. november 2004/ webmaster@rumfart.dk <mailto:webmaster@rumfart.dk>
Den Roterende Rumstation
