1.1 Simulasi tanpa bobot

Tanpa bobot, keadaan benda material di mana gaya eksternal yang bekerja padanya atau gerakan yang dibuatnya tidak menyebabkan tekanan timbal balik dari partikel satu sama lain. Jika sebuah benda diam di medan gravitasi bumi pada bidang horizontal, maka gaya gravitasi dan reaksi bidang yang diarahkan ke arah yang berlawanan bekerja padanya, sebagai akibatnya tekanan timbal balik dari partikel-partikel benda pada timbul satu sama lain. Tubuh manusia merasakan tekanan seperti perasaan berat. Hasil yang sama terjadi untuk benda yang berada di dalam lift yang bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan a 1 g, di mana g adalah percepatan jatuh bebas. Tetapi ketika a = g, benda (semua partikelnya) dan elevator jatuh bebas dan tidak saling memberikan tekanan satu sama lain; akibatnya, fenomena tanpa bobot terjadi di sini. Dalam hal ini, semua partikel benda dalam keadaan tanpa bobot dipengaruhi oleh gravitasi, tetapi tidak ada gaya eksternal yang diterapkan pada permukaan benda (misalnya, reaksi pendukung) yang dapat menyebabkan tekanan timbal balik dari partikel satu sama lain. Fenomena serupa diamati untuk benda-benda yang ditempatkan di satelit bumi buatan (atau pesawat ruang angkasa); benda-benda ini dan semua partikelnya, setelah menerima, bersama dengan satelit, kecepatan awal yang sesuai, bergerak di bawah pengaruh gaya gravitasi di sepanjang orbitnya dengan percepatan yang sama, sebagai bebas, tanpa saling menekan satu sama lain, yaitu, mereka berada di keadaan tanpa bobot. Seperti benda dalam lift, mereka dipengaruhi oleh gaya gravitasi, tetapi tidak ada gaya eksternal yang diterapkan pada permukaan benda yang dapat menyebabkan tekanan timbal balik dari benda atau partikelnya satu sama lain.

Secara umum, sebuah benda di bawah aksi gaya eksternal akan berada dalam keadaan tanpa bobot jika: a) gaya eksternal yang bekerja hanya massa (gaya gravitasi); b) medan gaya-gaya benda ini homogen secara lokal, yaitu, gaya-gaya medan memberikan kepada semua partikel benda di setiap posisinya percepatan yang sama besar dan arahnya; c) kecepatan awal semua partikel benda adalah sama dalam modulus dan arah (benda bergerak maju). Jadi, setiap benda yang dimensinya lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari bumi, yang membuat gerakan translasi bebas dalam medan gravitasi bumi, akan, tanpa adanya gaya eksternal lainnya, berada dalam keadaan tanpa bobot. Hasilnya akan serupa untuk gerakan di medan gravitasi benda langit lainnya. Karena perbedaan yang signifikan antara kondisi tanpa bobot dan kondisi terestrial, di mana perangkat dan rakitan satelit Bumi buatan, pesawat ruang angkasa dan kendaraan peluncurannya dibuat dan disesuaikan, masalah bobot menempati tempat penting di antara masalah astronotika lainnya. Bobot dapat digunakan untuk menerapkan beberapa proses teknologi yang sulit atau tidak mungkin untuk diterapkan di bawah kondisi terestrial (misalnya, memperoleh bahan komposit dengan struktur seragam di seluruh volume, memperoleh badan dengan bentuk bola yang tepat dari bahan cair karena gaya tegangan permukaan , dll.). Eksperimen pertama pada pengelasan berbagai bahan di bawah N. dan kondisi vakum dilakukan selama penerbangan pesawat ruang angkasa Soviet Soyuz-6 (1969). Sejumlah eksperimen teknologi (pengelasan, penyelidikan aliran dan kristalisasi bahan cair, dll.) dilakukan di stasiun luar angkasa Amerika Skylab (1973).

Sangat penting untuk mempertimbangkan kekhasan kondisi tanpa bobot selama penerbangan pesawat ruang angkasa berawak: kondisi kehidupan seseorang dalam keadaan tanpa bobot berbeda tajam dari yang terestrial biasa, yang menyebabkan perubahan pada sejumlah vitalnya. fungsi. Dengan demikian, tanpa bobot menempatkan sistem saraf pusat dan reseptor dari banyak sistem penganalisis (alat vestibular, alat otot-artikular, pembuluh darah) dalam kondisi fungsi yang tidak biasa. Oleh karena itu, keadaan tanpa bobot dianggap sebagai stimulus integral spesifik yang mempengaruhi organisme manusia dan hewan selama seluruh penerbangan orbit. Respon terhadap stimulus ini adalah proses adaptif dalam sistem fisiologis; tingkat manifestasinya tergantung pada durasi tanpa bobot dan, pada tingkat yang jauh lebih rendah, pada karakteristik individu organisme.

Dengan permulaan tanpa bobot, beberapa astronot mengalami gangguan vestibular. Untuk waktu yang lama, perasaan berat di daerah kepala berlanjut (karena peningkatan aliran darah ke sana). Pada saat yang sama, adaptasi terhadap keadaan tanpa bobot terjadi, sebagai suatu peraturan, tanpa komplikasi serius: dalam keadaan tanpa bobot, seseorang mempertahankan kemampuannya untuk bekerja dan berhasil melakukan berbagai operasi kerja, termasuk yang memerlukan koordinasi yang baik atau pengeluaran energi yang besar. Aktivitas motorik dalam keadaan tanpa bobot membutuhkan energi yang jauh lebih sedikit daripada gerakan serupa dalam keadaan tanpa bobot. Jika tindakan pencegahan tidak digunakan dalam penerbangan, maka pada jam dan hari pertama setelah pendaratan (periode penyesuaian kembali dengan kondisi duniawi), seseorang yang telah melakukan penerbangan luar angkasa yang panjang mengalami serangkaian perubahan berikut. 1) Pelanggaran terhadap kemampuan mempertahankan postur vertikal secara statis dan dinamis; perasaan berat pada bagian-bagian tubuh (benda-benda di sekitarnya dianggap sangat berat; ada kurangnya pelatihan dalam upaya pemberian dosis otot). 2) Pelanggaran hemodinamik selama bekerja dengan intensitas sedang dan tinggi; keadaan pra-pingsan dan pingsan dimungkinkan setelah transisi dari posisi horizontal ke posisi vertikal (tes ortostatik). 3) Pelanggaran proses metabolisme, terutama metabolisme air-garam, yang disertai dengan dehidrasi relatif jaringan, penurunan volume darah yang bersirkulasi, penurunan kandungan sejumlah elemen dalam jaringan, khususnya kalium dan kalsium. 4) Pelanggaran rezim oksigen tubuh selama aktivitas fisik. 5) Penurunan resistensi imunobiologis. 6) Gangguan vestibulo-vegetatif. Semua pergeseran yang disebabkan oleh keadaan tanpa bobot ini bersifat reversibel. Pemulihan fungsi normal yang dipercepat dapat dicapai dengan bantuan fisioterapi dan terapi olahraga, serta pelatihan pendahuluan di pesawat untuk mensimulasikan bobot, di kolam tanpa bobot dan mensimulasikan bobot saat melayang di udara.

Menurut hukum gravitasi universal, semua benda tertarik satu sama lain, dan gaya tarik-menarik berbanding lurus dengan massa benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara mereka. Artinya, ungkapan "kurangnya gravitasi" sama sekali tidak masuk akal. Pada ketinggian beberapa ratus kilometer di atas permukaan bumi - tempat kapal berawak dan stasiun ruang angkasa terbang - gravitasi bumi sangat kuat dan praktis tidak berbeda dengan gaya gravitasi di dekat permukaan.

Jika secara teknis mungkin untuk menjatuhkan sebuah benda dari menara setinggi 300 kilometer, benda itu akan mulai jatuh secara vertikal dan dengan percepatan jatuh bebas, sama seperti benda itu akan jatuh dari ketinggian gedung pencakar langit atau dari ketinggian pertumbuhan manusia. Jadi, selama penerbangan orbital, gaya gravitasi tidak hilang dan tidak melemah pada skala yang signifikan, tetapi dikompensasi. Dengan cara yang sama seperti untuk perahu dan balon, gaya gravitasi bumi dikompensasi oleh gaya Archimedean, dan untuk pesawat bersayap - oleh gaya angkat sayap.

Ya, tapi pesawatnya terbang dan tidak jatuh, dan penumpang di dalam kabin tidak diterbangkan seperti astronot di ISS. Selama penerbangan normal, penumpang merasakan beratnya dengan sempurna, dan bukan gaya angkat yang mencegahnya jatuh ke tanah, tetapi gaya reaksi dari penyangga. Hanya selama keadaan darurat atau secara artifisial menyebabkan penurunan tajam, seseorang tiba-tiba merasa bahwa dia berhenti memberi tekanan pada dukungan. Tanpa bobot muncul. Mengapa? Dan karena jika kehilangan ketinggian terjadi dengan percepatan yang mendekati percepatan jatuh bebas, maka penyangga tidak lagi mencegah penumpang jatuh - dia sendiri jatuh.

spaceref.com Jelas bahwa ketika pesawat berhenti turun tajam, atau, sayangnya, jatuh ke tanah, maka akan menjadi jelas bahwa gravitasi tidak pergi ke mana pun. Karena dalam kondisi terestrial dan dekat-bumi, efek tanpa bobot hanya mungkin selama musim gugur. Sebenarnya, jatuh panjang adalah penerbangan orbit. Sebuah pesawat ruang angkasa yang bergerak di orbit dengan kecepatan kosmik pertama dicegah jatuh ke Bumi dengan gaya inersia. Interaksi gravitasi dan inersia disebut "gaya sentrifugal", meskipun dalam kenyataannya gaya seperti itu tidak ada, itu dalam beberapa hal fiksi. Perangkat cenderung bergerak dalam garis lurus (pada garis singgung dengan orbit dekat Bumi), tetapi gravitasi bumi terus-menerus "memutar" lintasan gerakan. Di sini, yang setara dengan percepatan jatuh bebas adalah apa yang disebut percepatan sentripetal, sebagai akibatnya bukan nilai kecepatan yang berubah, tetapi vektornya. Maka kecepatan kapal tetap tidak berubah, dan arah pergerakannya terus berubah. Karena kapal dan astronot bergerak dengan kecepatan yang sama dan percepatan sentripetal yang sama, pesawat ruang angkasa tidak dapat bertindak sebagai penopang yang menekan berat seseorang. Berat adalah gaya tubuh yang bekerja pada penyangga yang mencegah jatuh, yang timbul di medan gravitasi, dan kapal, seperti pesawat yang turun tajam, tidak mengganggu jatuh.

Itulah mengapa benar-benar salah untuk berbicara tentang tidak adanya gravitasi terestrial atau keberadaan "gravitasi mikro" (seperti biasa dalam sumber-sumber bahasa Inggris) di orbit. Sebaliknya, daya tarik bumi merupakan salah satu faktor utama munculnya fenomena tanpa bobot di atas kapal.

Seseorang dapat berbicara tentang gayaberat mikro sejati hanya dalam kaitannya dengan penerbangan di ruang antarplanet dan antarbintang. Jauh dari benda angkasa yang besar, aksi gaya tarik bintang dan planet yang jauh akan sangat lemah sehingga efek tanpa bobot akan terjadi. Tentang bagaimana menghadapi ini, kita telah membaca lebih dari sekali dalam novel-novel fiksi ilmiah. Stasiun luar angkasa dalam bentuk torus (roda kemudi) akan berputar di sekitar poros tengah dan membuat tiruan gravitasi menggunakan gaya sentrifugal. Benar, untuk menciptakan gravitasi yang setara, Anda harus memberikan diameter lebih dari 200 m pada torus.Ada masalah lain yang terkait dengan gravitasi buatan. Jadi semua ini adalah masalah masa depan yang jauh.

Berat suatu benda (zat) adalah konsep yang relatif. Berbicara tentang berat badan adalah suatu keharusan tentukan untuk apa beban ini beroperasi. Juga harus diingat bahwa berat suatu benda (zat) muncul bukan karena Bumi menarik benda ini, tetapi karena ada cangkang udara (atmosfer) di sekitar Bumi. Interaksi atom-atom udara dan atom-atom suatu benda yang dikelilingi udara menyebabkan munculnya gaya berat (gaya gravitasi).

Gaya berat timbul karena tekanan atom-atom udara yang bekerja pada benda dari atas lebih besar daripada tekanan dari bawah (tekanan udara sama di samping).

Juga sangat penting untuk dicatat di sini bahwa gaya berat tidak tergantung pada nilai absolut dari tekanan udara, tetapi pada perbedaan tekanan di atas dan di bawah tubuh.

Oleh karena itu, berat badan tidak akan berubah jika tekanan dari atas dan bawah dinaikkan, misalnya, 10 atmosfer, karena perbedaannya akan tetap sama.

Dalam kasus ketika perbedaan tekanan dari atas dan bawah sama dengan nol, tubuh tidak memiliki berat relatif terhadap udara yang mengelilinginya. Artinya, tubuh berada dalam keadaan tanpa bobot relatif terhadap udara di sekitarnya.

Dengan kata lain, dalam keadaan tanpa bobot (misalnya, bola besi), tekanan atom udara pada atom bola (terletak di lapisan permukaannya) sama dari semua arah (misalnya, tekanan 3 atmosfer bekerja pada setiap sentimeter permukaan bola).

Kondisi ini terjadi ketika bola jatuh bebas menuju permukaan bumi. Dalam hal ini, tekanan pada bagian bawah bola meningkat karena hambatan udara frontal, dan ruang hampa dibuat di bagian atas bola.

Perubahan tekanan udara pada bola, yang disebabkan oleh gerakannya, mengarah pada fakta bahwa tekanan udara pada bola dari atas dan bawah adalah sama. Dalam hal ini, perbedaan tekanan menjadi sama dengan nol. Dengan demikian, berat badan juga akan menjadi nol. Tubuh memperlambat kecepatan gerakan menuju Bumi. Pada saat yang sama, gaya tekanan yang disebabkan oleh resistensi frontal dan gaya pelepasan di bagian atas bola juga berkurang. Sekali lagi, gaya berat muncul dan proses berulang.

Tentu saja, proses ini tidak disertai dengan lompatan seperti yang saya jelaskan, itu berjalan lancar. Dan dalam proses jatuh bebas bola, kekuatan tekanan udara pada area permukaannya tetap sama.

Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa berat benda yang jatuh bebas relatif terhadap udara di sekitarnya adalah nol. Sebuah bola yang jatuh bebas berada dalam keadaan tanpa bobot relatif terhadap atmosfer udara yang mengelilingi Bumi, dan relatif terhadap Bumi, bola memiliki berat.

Sekarang anggaplah bola besi kita yang jatuh di udara itu berongga, dan volume dalamnya diisi dengan udara.

Ini persis sama dengan badan elevator atau badan pesawat ruang angkasa.

Kami telah menemukan bahwa tubuh akan berada dalam gravitasi nol.

Timbul pertanyaan, akankah tubuh (misalnya, astronot) yang terletak di dalam bola berongga berada dalam keadaan tanpa bobot?

Ternyata dia tidak akan berada dalam keadaan tanpa bobot. Meskipun gaya beratnya akan sangat kecil sehingga, dibandingkan dengan berat benda ini di permukaan bumi, ia dapat diabaikan.

Dalam keadaan tanpa bobot, tubuh di dalam kabin bulat kapal akan berbentuk bola, dan terletak persis di tengah geometris kabin kapal. Di semua titik lain, itu akan memiliki bobot yang kecil.

Berat kecil ini akan menggerakkan balon kita menuju permukaan bagian dalam balon yang lebih besar.

Tekanan udara dalam rongga bola besar akan didistribusikan dalam volumenya sedemikian rupa sehingga semakin dekat kita mendekati pusat bola, semakin tinggi tekanannya. Ini akan maksimum di pusat geometris bola. Oleh karena itu, sebuah bola kecil, yang pusat geometrisnya akan bertepatan dengan pusat geometris bola besar, akan mengalami tekanan seragam pada permukaannya.

Jika dipindahkan relatif ke pusat di salah satu arah, maka berbagai gaya tekanan akan bekerja di permukaannya. Ini akan menyebabkan penambahan berat badan.

Perbedaan antara tekanan ini akan kecil karena rasio ukuran bola besar dan kecil kecil.

Perlu juga dicatat bahwa jika bola diisi bukan dengan udara, tetapi dengan air, dan gelembung udara digunakan sebagai badan yang dipertimbangkan, maka bola itu akan selalu cenderung menempati posisi di pusat geometris bola besar. Ini karena berat jenis udara lebih kecil daripada air. Saya tidak akan berbicara lebih banyak tentang ini di sini.

Sebelum memberikan definisi konsep tanpa bobot, saya akan membahas satu contoh lagi.

Mari kita asumsikan bahwa bola besi terletak pada platform horizontal Bumi.

Berat benda adalah gaya yang digunakan benda, karena tarikan oleh Bumi, menekan pada dudukan horizontal tetap (relatif terhadap Bumi) atau menarik benang suspensi. Berat badan sama dengan gaya gravitasi.

Karena penyangga atau suspensi, pada gilirannya, bekerja pada tubuh, tanda karakteristik bobot adalah adanya deformasi pada tubuh yang disebabkan oleh interaksinya dengan penyangga atau suspensi.

Dalam kejatuhan bebas benda, tidak ada deformasi di dalamnya; dalam hal ini, benda berada di tanpa bobot. Gambar menunjukkan pengaturan yang dengannya ini dapat dideteksi. Instalasi terdiri dari timbangan pegas, di mana beban ditangguhkan. Seluruh instalasi dapat bergerak ke atas dan ke bawah di sepanjang panduan.

Jika timbangan dengan beban jatuh bebas, maka indikator timbangan berada di nol, yang berarti pegas keseimbangan tidak berubah bentuk.

Mari kita menganalisis fenomena ini menggunakan hukum gerak. Mari kita asumsikan bahwa berat yang tergantung pada pegas bergerak ke bawah dengan percepatan a. Berdasarkan hukum kedua Newton, kita dapat mengatakan bahwa gaya bekerja padanya, yang sama dengan perbedaan antara gaya P dan F, di mana P adalah gaya gravitasi, dan F adalah gaya elastis pegas yang diterapkan pada beban. . Jadi,

ma = P - F atau ma = mg - F

F = m (g - a)

Dengan jatuh bebas beban, a \u003d g dan, oleh karena itu,

F - m (g - a) \u003d 0

Ini menunjukkan tidak adanya deformasi elastis pada pegas (dan pada beban).

Keadaan tanpa bobot terjadi tidak hanya dalam jatuh bebas, tetapi juga dalam setiap penerbangan bebas tubuh, ketika hanya satu gaya gravitasi yang bekerja padanya. Dalam hal ini, partikel benda tidak bekerja pada penyangga atau penangguhan dan tidak menerima percepatan relatif terhadap penyangga atau penangguhan ini di bawah pengaruh gravitasi ke arah Bumi.

Jika instalasi yang ditunjukkan pada gambar dibuat untuk bergerak bebas ke atas dengan sentakan tajam oleh tali, maka indikator skala akan menjadi nol selama gerakan tersebut. Dan dalam hal ini, timbangan dan beban, yang bergerak naik dengan percepatan yang sama, tidak berinteraksi satu sama lain.

Jadi, jika hanya satu gaya gravitasi yang bekerja pada benda, maka benda tersebut berada dalam keadaan tanpa bobot, ciri khasnya adalah tidak adanya deformasi dan tekanan internal di dalamnya.

Keadaan tanpa bobot tidak boleh disamakan dengan keadaan benda di bawah aksi gaya seimbang. Jadi, jika benda berada di dalam zat cair yang beratnya dalam volume benda sama dengan berat benda, maka gaya gravitasi diseimbangkan dengan gaya apung, tetapi benda akan memberikan tekanan pada zat cair tersebut. (seperti pada penyangga), akibatnya tekanan yang disebabkan oleh gravitasi di dalamnya tidak akan hilang, tetapi itu berarti ia tidak akan berada dalam keadaan tanpa bobot.

Mari kita sekarang mempertimbangkan bobot tubuh di satelit Bumi buatan. Selama penerbangan bebas satelit di orbit mengelilingi Bumi, satelit itu sendiri dan semua benda yang terletak di atasnya, dalam kerangka referensi yang terkait dengan pusat massa Bumi atau dengan bintang-bintang "tetap", bergerak dengan percepatan yang sama di setiap waktu yang diberikan. Besarnya percepatan ini ditentukan oleh gaya gravitasi yang bekerja padanya menuju Bumi (gaya gravitasi terhadap benda kosmik lain dapat diabaikan, mereka sangat kecil). Seperti yang telah kita lihat, percepatan ini tidak bergantung pada massa benda. Dalam kondisi ini, tidak akan ada interaksi antara satelit dan semua benda yang terletak di atasnya (juga antara partikelnya), karena gravitasi ke arah Bumi. Ini berarti bahwa selama penerbangan bebas satelit, semua benda di dalamnya akan berada dalam keadaan tanpa bobot.

Mayat tidak tetap di pesawat ruang angkasa, astronot sendiri mengambang bebas di dalam satelit; cairan yang dituangkan ke dalam bejana tidak menekan bagian bawah dan dinding bejana, sehingga tidak mengalir keluar melalui lubang di bejana; plumb bob (dan pendulum) beristirahat di posisi mana pun di mana mereka berhenti.

Seorang astronot tidak membutuhkan usaha untuk menjaga lengan atau kaki dalam posisi miring. Dia kehilangan gagasan tentang di mana "naik" dan di mana "turun".

Jika kita memberi tahu suatu benda kecepatan relatif terhadap kabin satelit, maka benda itu akan bergerak lurus dan seragam sampai ia bertabrakan dengan benda lain.

Untuk menghilangkan kemungkinan konsekuensi berbahaya dari tindakan keadaan tanpa bobot pada aktivitas vital organisme hidup, dan terutama manusia, para ilmuwan sedang mengembangkan berbagai metode untuk menciptakan "gravitasi" buatan, misalnya, dengan memberikan stasiun antarplanet di masa depan. gerak rotasi di sekitar pusat gravitasi. Gaya elastis dinding akan menciptakan percepatan sentripetal yang diperlukan dan menyebabkan deformasi pada benda-benda yang bersentuhan dengan mereka, mirip dengan yang mereka miliki di bawah kondisi Bumi.

tanpa bobot, keadaan benda material di mana gaya eksternal yang bekerja padanya atau gerakan yang dibuatnya tidak menyebabkan tekanan timbal balik dari partikel satu sama lain. Jika sebuah benda diam di medan gravitasi bumi pada bidang horizontal, maka gaya gravitasi dan reaksi bidang yang diarahkan ke arah yang berlawanan bekerja padanya, sebagai akibatnya tekanan timbal balik dari partikel-partikel benda pada timbul satu sama lain. Tubuh manusia merasakan tekanan seperti perasaan berat. Hasil yang sama terjadi untuk benda yang berada di dalam elevator yang bergerak vertikal ke bawah dengan percepatan a g, di mana g- percepatan gravitasi. Tapi di sebuah =g tubuh (semua partikelnya) dan lift jatuh bebas dan tidak saling menekan satu sama lain; akibatnya, fenomena N. terjadi di sini.Pada saat yang sama, gaya gravitasi bekerja pada semua partikel benda dalam keadaan N., tetapi tidak ada gaya eksternal yang diterapkan pada permukaan benda (misalnya , mendukung reaksi) yang dapat menyebabkan saling tekanan partikel satu sama lain. Fenomena serupa diamati untuk benda-benda yang ditempatkan di satelit bumi buatan (atau pesawat ruang angkasa); benda-benda ini dan semua partikelnya, setelah menerima, bersama dengan satelit, kecepatan awal yang sesuai, bergerak di bawah aksi gaya gravitasi di sepanjang orbitnya dengan percepatan yang sama, sebagai bebas, tanpa saling memberikan tekanan satu sama lain, yaitu, mereka berada di keadaan H. Seperti halnya pada tubuh dalam lift, mereka dipengaruhi oleh gaya gravitasi, tetapi tidak ada gaya eksternal yang diterapkan pada permukaan tubuh yang dapat menyebabkan tekanan timbal balik dari tubuh atau partikelnya pada masing-masing lainnya.

Secara umum, sebuah benda di bawah aksi gaya eksternal akan berada dalam keadaan N. jika: a) gaya eksternal yang bekerja hanya massa (gaya gravitasi); b) medan gaya-gaya benda ini homogen secara lokal, yaitu, gaya-gaya medan memberikan kepada semua partikel benda di setiap posisinya percepatan yang sama besar dan arahnya; c) kecepatan awal semua partikel benda adalah sama dalam modulus dan arah (benda bergerak maju). Jadi, setiap benda yang dimensinya lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari bumi, yang melakukan gerak translasi bebas dalam medan gravitasi bumi, akan, tanpa adanya gaya eksternal lainnya, berada dalam keadaan H. Hasilnya akan serupa untuk gerak dalam gaya gravitasi. bidang tel surgawi lainnya.

Karena perbedaan yang signifikan antara kondisi N. dari kondisi terestrial, di mana perangkat dan unit satelit Bumi buatan, pesawat ruang angkasa dan kendaraan peluncurannya dibuat dan disesuaikan, masalah N. menempati tempat penting di antara masalah astronotika lainnya. Ini paling signifikan untuk sistem yang sebagian tangkinya diisi dengan cairan. Ini termasuk sistem propulsi dengan mesin roket propelan cair, yang dirancang untuk penyertaan berulang dalam kondisi penerbangan luar angkasa. Dalam kondisi N., cairan dapat menempati posisi sewenang-wenang dalam wadah, sehingga mengganggu fungsi normal sistem (misalnya, pasokan komponen dari tangki bahan bakar). Oleh karena itu, untuk memastikan peluncuran sistem propulsi cair dalam kondisi N., berikut ini digunakan: pemisahan fase cair dan gas dalam tangki bahan bakar dengan bantuan pemisah elastis (misalnya, pada Mariner AMS); memperbaiki bagian cairan pada perangkat intake dengan sistem grid (tahap roket Agena); penciptaan kelebihan beban jangka pendek ("gravitasi" buatan) sebelum menyalakan sistem propulsi utama dengan bantuan mesin roket tambahan, dll. Penggunaan metode khusus juga diperlukan untuk memisahkan fase cair dan gas dalam kondisi N. di sejumlah unit sistem dukungan hidup, dalam sel bahan bakar dari sistem pasokan energi (misalnya, pengumpulan kondensat oleh sistem sumbu berpori, pemisahan fase cair menggunakan centrifuge). Mekanisme pesawat ruang angkasa (untuk membuka baterai surya, antena, untuk docking, dll.) dirancang untuk bekerja di N.

N. dapat digunakan untuk menerapkan proses teknologi tertentu yang sulit atau tidak mungkin untuk diterapkan di bawah kondisi terestrial (misalnya, memperoleh bahan komposit dengan struktur seragam di seluruh volume, memperoleh badan dengan bentuk bola yang tepat dari bahan cair karena gaya tegangan permukaan , dll.). Eksperimen pertama dalam mengelas berbagai bahan di bawah N. dan kondisi vakum dilakukan selama penerbangan pesawat ruang angkasa Soviet Soyuz-6 (1969). Sejumlah eksperimen teknologi (pada pengelasan, mempelajari aliran dan kristalisasi bahan cair, dll.) dilakukan di stasiun orbit American Skylab (1973).

Sangat penting untuk mempertimbangkan keunikan kondisi N. selama penerbangan pesawat ruang angkasa berawak: kondisi kehidupan seseorang dalam keadaan N. berbeda tajam dari kondisi terestrial biasa, yang menyebabkan perubahan jumlah dari fungsi vitalnya. Jadi, N. menempatkan sistem saraf pusat dan reseptor dari banyak sistem penganalisis (alat vestibular, alat otot-artikular, pembuluh darah) dalam kondisi fungsi yang tidak biasa. Oleh karena itu, N. dianggap sebagai stimulus integral spesifik yang bekerja pada organisme manusia dan hewan selama seluruh penerbangan orbit. Respon terhadap stimulus ini adalah proses adaptif dalam sistem fisiologis; tingkat manifestasinya tergantung pada durasi N. dan pada tingkat yang jauh lebih rendah pada karakteristik individu organisme.

Dengan timbulnya kondisi N., beberapa astronot mengalami gangguan vestibular. Untuk waktu yang lama, perasaan berat di daerah kepala berlanjut (karena peningkatan aliran darah ke sana). Pada saat yang sama, adaptasi terhadap N. terjadi, sebagai suatu peraturan, tanpa komplikasi serius: dalam N. seseorang mempertahankan kemampuannya untuk bekerja dan berhasil melakukan berbagai operasi kerja, termasuk yang memerlukan koordinasi yang baik atau pengeluaran energi yang besar. Aktivitas motorik dalam keadaan N. membutuhkan biaya energi yang jauh lebih sedikit daripada gerakan serupa di bawah kondisi gravitasi. Jika tindakan pencegahan tidak digunakan dalam penerbangan, maka pada jam dan hari pertama setelah pendaratan (periode penyesuaian kembali dengan kondisi duniawi), seseorang yang telah melakukan penerbangan luar angkasa yang panjang mengalami serangkaian perubahan berikut. 1) Pelanggaran terhadap kemampuan mempertahankan postur vertikal secara statis dan dinamis; perasaan berat pada bagian-bagian tubuh (benda-benda di sekitarnya dianggap sangat berat; ada kurangnya pelatihan dalam upaya pemberian dosis otot). 2) Pelanggaran hemodinamik selama bekerja dengan intensitas sedang dan tinggi; keadaan pra-pingsan dan pingsan dimungkinkan setelah transisi dari posisi horizontal ke posisi vertikal (tes ortostatik). 3) Pelanggaran proses metabolisme, terutama metabolisme air-garam, yang disertai dengan dehidrasi relatif jaringan, penurunan volume darah yang bersirkulasi, penurunan kandungan sejumlah elemen dalam jaringan, khususnya kalium dan kalsium. 4) Pelanggaran rezim oksigen tubuh selama aktivitas fisik. 5) Penurunan resistensi imunobiologis. 6) Gangguan vestibulo-vegetatif. Semua pergeseran yang disebabkan oleh N. adalah reversibel. Pemulihan fungsi normal yang dipercepat dapat dicapai dengan bantuan fisioterapi dan terapi olahraga, serta penggunaan obat-obatan. Efek buruk N. pada tubuh manusia dalam penerbangan dapat dicegah atau dibatasi dengan berbagai cara dan metode (pelatihan otot, stimulasi listrik otot, tekanan negatif yang diterapkan pada bagian bawah tubuh, farmakologis, dan cara lain). Dalam penerbangan yang berlangsung sekitar 2 bulan (awak kedua di stasiun Amerika Skylab, 1973), efek pencegahan yang tinggi dicapai terutama karena pelatihan fisik para kosmonot. Pekerjaan berintensitas tinggi, yang menyebabkan peningkatan denyut jantung hingga 150-170 denyut per menit, dilakukan pada ergometer sepeda selama 1 jam sehari. Pemulihan fungsi peredaran darah dan pernapasan terjadi pada kosmonot 5 hari setelah mendarat. Perubahan metabolisme, gangguan stato-kinetik dan vestibular diekspresikan dengan lemah.

Cara yang efektif mungkin adalah penciptaan "gravitasi" buatan di atas pesawat ruang angkasa, yang dapat diperoleh, misalnya, dengan membuat stasiun dalam bentuk roda besar yang berputar (yaitu, tidak bergerak maju) dan menemukan lokasi kerja kamar di "rim" nya. Karena rotasi "pinggir" tubuh di dalamnya, mereka akan ditekan ke permukaan sampingnya, yang akan memainkan peran "lantai", dan reaksi "lantai" diterapkan pada permukaan tubuh akan menciptakan "gravitasi" buatan. Penciptaan "gravitasi" buatan yang kecil di pesawat ruang angkasa dapat memastikan pencegahan efek buruk N. pada organisme hewan dan manusia.

Untuk memecahkan sejumlah masalah teoretis dan praktis kedokteran luar angkasa, metode laboratorium untuk pemodelan N. banyak digunakan, termasuk membatasi aktivitas otot, merampas dukungan seseorang yang biasa di sepanjang sumbu vertikal tubuh, mengurangi tekanan darah hidrostatik, yang merupakan dicapai dengan menahan seseorang dalam posisi horizontal atau miring (kepala di bawah kaki), tirah baring terus menerus yang berkepanjangan atau pencelupan seseorang selama beberapa jam atau hari dalam media cair (disebut perendaman).

Lit.: Kakurin L. I., Katkovsky B. S., Beberapa aspek fisiologis tanpa bobot jangka panjang, dalam buku: Hasil Sains. Seri Biologi, c. 8, Moskow, 1966; Penelitian medico-biologis dalam keadaan tanpa bobot, M., 1968; Fisiologi dalam ruang, trans. dari bahasa Inggris, M., 1972.

S.M. Targ, E.F. Ryazanov, L.I. Kakurin.