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適應外星人行星的增加重力

為了適應或僅僅應對巨大的重力增加對外星世界的影響,人類會使用什麽?

假設我們沒有其他問題。

最佳答案

這不僅與失去機會,遙遠的未來人類定植或長期停留在具有大於地球表面重力的天體上有關,而且還與超過1g的恒定加速空間行進有關。這是一個公平的問題,並且為了公平起見,就適應超重力條件而言,我們還不清楚它在多大程度上仍然被認為對人類安全,以及你何時開始承擔增加的風險當內耳失敗時,心力衰竭率,呼吸問題,頭暈和無法發揮基本功能,我們會迷失方向,甚至經歷缺氧或同樣致命的氮麻醉。

一些關於哺乳動物適應(或未顯示)的研究已經用離心機完成。例如, NASA Ames et al。進行了一項關於老鼠的研究(PDF)得出結論:

通過慢性離心將大鼠暴露於超重力導致   兩個核心體的急性重力劑量依賴性減少   溫度和總運動活動。晝夜節律階段和   通過暴露於高動力條件改變了振幅   在離心機上。

但這些是對小身體四腿小動物的短期(數天或數周)實驗。對於人類在超重力中會面臨什麽樣的問題,並不是最好的代表。

我的觀點是,在重力大大增加的環境中,人類對超重力環境的自然適應可能是不可能的,因為我們太高了,我們的心血管和呼吸系統無法應對長時間的站立和做事,就像我們通常那樣。 。不過,我已經給出了一個如何部分解決這個問題的線索。不要站起來。如果這可以延長一段時間,並且仍然允許人類做任何事情以使其值得麻煩,我不知道,但這是一個開始。

另一種方式可能是穿著壓縮服裝,與戰鬥機飛行員穿著的那些不同,他們預期會進行高速度操作並壓縮下半身以暫時切斷腿部的血液供應並增加其他戰鬥機飛行員的血壓身體,讓血液仍然到達他們的大腦,他們不會落入現在所知的G-LOC(G力引起的意識喪失)。問題是,在恒定的超重力環境中壓縮衣服不能放氣足夠長的時間以讓其乘員再次正常呼吸並允許血液流過下半身。所以他們必須重新設計,以便在一次心跳之後間隔進行充氣(壓縮)和放氣(減壓)以支持人類心血管和呼吸功能。

一直以來,即使我們居住的超重力行星具有完全可接受和透氣的氣氛,我們也很可能必須穿著呼吸器來支持和控制我們的呼吸功能。我已經提到了在這種情況下我們呼吸系統的一些可能的不利情況,但另一個不排除的情況是肺水腫導致窒息僅僅是因為我們肺部的額外壓力和相關的呼吸困難。在這些方面,健康的人在他們的黃金時期可能會在短時間內處於良好狀態,但這對於殖民化來說還不夠,僅僅是前哨。

所以,回顧一下,我們不知道。在那裏,我說了。


Commentary: Perhaps more interesting than the fact that we don't have enough data on adversity of hypergravity on humans is the question why don't we. One immediately apparent problem is the risk involved with doing such experiments and that some of the adverse effects of it might take years to develop and with no way of knowing we'd be able to prevent or at least manage them once they do, since we wouldn't even know what exactly to expect. But there are strictly technical limitations too.

在地球上,離心機系統並不能真正精確地模擬超重力條件,因為總是有一個向下的組件(地球自身的重力)增加到加速力列表中。因此,在這種水平系統中的組合加速度矢量實際上傾向於旋轉平面在0到90°之間,但是只要離心機旋轉,就不會傾向於一個或另一個。如果離心機是垂直的,則每次旋轉時組合的加速力會振蕩,從而產生類似滾筒式烘幹機的東西。

據我所知,有史以來建造並實際投入使用的最大的這種臥式離心機系統是蘇聯人在早期人類太空飛行的努力中所做的那樣,它足夠大,可以在一段時間內容納宇航員。它使用了傾斜的地板和生活區區域。正如您可能想象的那樣,對於那些運行實驗的人來說,這對他們的主題來說更有趣。沿著半徑的加速度梯度和通過科裏奧利效應單獨旋轉產生了一些有趣但預期的副作用:

  enter image description here enter image description here

       Cosmonauts training in Star City centrifuge system demonstrate Coriolis effect on the flight of darts as the centrifuge rotates.

但也許更重要的是,宇航員經歷頭暈,惡心,由於加速/模擬超重力梯度影響內耳和海馬將感覺信息轉化為方向感和受影響的空間記憶的能力而失去了運動技能,他們會經常< em>在他們消費(或嘗試過)之後展示他們的午餐,並且需要幾天到幾周才能恢復。

沒有想象力的系統可以精確模擬長時間停留在超重力環境中的影響。並且建造甚至更大的這種水平系統以稍微消除加速度梯度,並且由於技術和材料的限制,在旋轉時通過其焦點直接進入的系統是不可能的。您在離心機系統中最不想要的是 Galloping Gertie 效果。除非你建造一個圓形軌道,否則你可以在操作時不能簡單地進出離心機系統,並且可以保持足夠大且恒定的推車速度。也許是圓形軌道磁懸浮?

或者,所有這一切都可以通過在軌道上建造這樣的離心機系統來解決,即空間輪在大於地球表面重力等效的離心加速度下旋轉,但是還有另一個問題,它們必須是絕對巨大的並且半徑足夠大以便也能夠移除沿著人體強烈的重力梯度,接近它的水平足夠小,可以說它在很大程度上是微不足道的,並且在很大程度上不影響你的實驗結果。

然而,在軌道上執行此操作與我們當前的技術能力相差甚遠,因為在受控環境中對人類進行此類實驗所需的所有支持設施。讓受試者願意參與可能並不容易,因為法律要求你在完全披露下運作(最後在美國和歐盟),但你真的不知道會發生什麽。因此,您必須為任何可能發生的事情做好準備,這僅僅意味著我們還沒有太多的軌道設施。您還要承擔此類操作的高風險責任。

所有這一切都意味著沒有任何航天局或研究機構能夠在運動中設置類似的東西,更不用說開始進行這樣的實驗了。這是我們最有可能不得不依靠機器人探索來解決的一個未知因素,直到我們的技術能夠解決我們自己身體的局限性。我們還沒有。

如果你感興趣的話,這些問題也會在Dan Adamo最近的The Space Show Classroom edition 中從一個不同的角度討論(研究降低重力和長期存在火星對人類的影響), John Jurist博士,Jim Logan博士和主持人David Livingston博士。他們主要評論NRC的通往火星的途徑研究,但他們確實提到了缺乏此類研究以及為何如此。有關錄制和更多信息,請訪問此處(MP3)。

轉載註明原文: 適應外星人行星的增加重力