L\'apesanteur

L'apesanteur est éprouvée par des personnes pendant la chute libre . Bien que le terme « la pesanteur nulle » soit employé souvent comme synonyme, l'apesanteur en orbite n'est pas le résultat de la pesanteur lui-même étant éliminée ou même réduite sensiblement (en fait, l'accélération vers la terre due à la pesanteur à une altitude de 100 kilomètres est seulement 3% moins que sur la surface terrestre.) L'apesanteur (en général) se produit quand un corps (par exemple une personne) est : chute librement ; en orbite ; dans l'espace extra-atmosphérique (loin d'une planète, de l'étoile, ou de tout autre corps massif) ; dans un avion suivant une trajectoire de vol parabolique particulière (par exemple le " ; " de la comète de vomi de ;); ou une de plusieurs autres armatures de la référence (bien plus peu communes).

Plus généralement, l'apesanteur se produit quand une personne (ou l'objet) est soumis (tout au plus) à la force de non contact simple du de la pesanteur (ou n'est agi au moment par aucune force d'accélération), contre (dans une expérience humaine) les cas bien plus typiques dans lesquels une force de contact est agir-telle comme :

se tenant au sol, se reposant dans une chaise sur la terre, etc. (la pesanteur est parée par la force de réaction de la terre) ;
voler dans un avion (la pesanteur est parée par l'ascenseur que les ailes fournissent) - voir ci-dessous pour la trajectoire spéciale qui forme une exception ;
Ré-entrée atmosphérique , utilisation de d'un parachute : La drague atmosphérique ralentit le véhicule ;
pendant une manoeuvre orbitale dans un vaisseau spatial , ou pendant la phase de lancement : le Rocket fournit la poussée .

(La différence principale est que la pesanteur est une équipe sur le terrain agissant directement sur une personne et/ou d'autres corps, juste comme sur le véhicule masse-tandis que des forces comme l'acte atmosphérique de drague et de poussée par le contact sur le corps de véhicule lui-même (et sont transmis, alternativement, par le contact entre le véhicule et la personne). Le premier cas la personne et le plancher de véhicule « ne sont pas enfoncés » vers un un autre ; dans les autres cas, la force est transmis par le de la structure du véhicule à la personne et/ou le contenu.)

Vue d'ensemble

Quels humains perçoivent comme " ; weight" ; n'est pas réellement la force de la pesanteur nous tirant vers la terre (réellement, vers le centre du Terre-bien que ce soit la définition technique du " ; weight" ;). Ce qui nous sentons nous comme " ; weight" ; , est réellement la force de réaction normale (ou quelque surface nous soyons soutenu près) du " au sol ; pushing" ; ascendant contre nous pour contrecarrer la pesanteur de haut en bas tirer-quest : le " ; " apparent du poids ;. Le (dans le reste de cet article, le terme « poids », sans « évident », est employé dans ce sens.) alors que ce n'est pas toujours intuitif, imaginent le plancher lâcher de dessous vous : sans lui, vous seriez tomber-et éprouvant l'apesanteur. C'est le plancher vous soutenant contre la pesanteur de tirer-et qui vous garde de la chute au centre du Terre-que crée la sensation du " ; weight" ;.

Par exemple : une personne dans un ascenseur cassé dans le " de la chute libre ; experiences" ; l'apesanteur. C'est parce qu'il n'y a aucune force du plancher de l'ascenseur sur les pieds de la personne, contre le la traction de la pesanteur, comme l'ascenseur et la personne sont abaissés avec la même accélération. Quand l'ascenseur est au repos au sol, cependant, la force de la pesanteur tirant en bas sur la personne est exactement assortie (dans la direction opposée, et par le même montant) par l'appui du plancher d'ascenseur.

Puisque le squelette de la personne est plein, chaque section transversale horizontale de la personne éprouve non seulement la force due à la pesanteur là-dessus, mais également le poids de quelque partie de la personne soit au-dessus de lui. (dans le cas d'un objet, ou la partie en, de dessous laquelle n'est pas soutenu, mais suspendu d'en haut, « une pression négative », ou gradient de tension existe. Elle se produit parce que chaque section transversale d'un objet accrochant, une corde par exemple, doit soutenir le poids de chaque morceau au-dessous de elle.) pièce de de " de sentiment ; weight" ; , alors, éprouve réellement un tel gradient de pression/tension au sein de ses propres parties du corps (par exemple : tout en se tenant sur un pied, le pied au sol sentirait le de pression de du poids corporel entier, tandis que l'autre jambe et les deux bras feel/be soumis aux gradients de de tension de de leur propre poids étant abaissé contre leurs douilles).

Dans la chute libre, une personne ou un objet n'éprouve aucun poids mesurable (ou apparent) parce que toutes les parties de l'objet accélèrent uniformément (toutes variations de l'accélération due à forces de marée étant imperceptibles).

Terminologie

Pesanteur nulle

Souvent, le terme « pesanteur nulle » ou « pesanteur réduite » est employé pour décrire l'apesanteur, mais ce sont scientifiquement imprécis. Un vaisseau spatial et son contenu sont maintenus dans l'orbite par la pesanteur du corps qu'elle satellise ; qu'ils sont sujets tous rudement à la même pesanteur est la raison de l'apesanteur. Le James Oberg explique : Le mythe que les satellites restent en orbite parce qu'ils ont le " ; le gravity" de la terre échappée ; est perpétué plus loin (et faussement) par l'utilisation presque universelle du " zingy mais physiquement absurde d'expression ; gravity" nul ; (et son cousin de techweenie, " ; microgravity" ;) pour décrire les conditions de chute libre à bord des véhicules spatiaux orbitaux. Naturellement, ce n'est pas vrai ; la pesanteur existe toujours dans l'espace. Elle garde des satellites de voler immédiatement dans le vide interstellaire. Ce qui est absent est " ; weight" ; , la résistance de l'attraction de la gravité par une structure ancrée ou une contre-force. Les satellites restent dans l'espace en raison de leur vitesse horizontale énorme, qui les permet--tout en étant inévitablement tiré vers la terre par gravitation--pour tomber " ; au-dessus du horizon." ; Le retrait incurvé de la terre le long de la surface ronde de la terre compense la chute des satellites vers la terre. Expédier, pas placer ou le manque de pesanteur, de satellites de subsistances vers le haut, et du manque de comprendre ce concept fondamental signifie que " de beaucoup l'autre de personnes de choses ; know" ; n'est pas juste aussi.

Microgravité

Le terme la « microgravité » est également employé parce que l'apesanteur dans par exemple un vaisseau spatial ou tout autre récipient n'est pas parfaite. Les causes dans l'orbite terrestre incluent :
La pesanteur centripète de

diminue 1 la page par minute pour chaque augmentation de 3m de hauteur. Les objets qui ne sont pas des points sentiront une force de marée , une traction différentielle de sur leurs diverses pièces.
Dans un vaisseau spatial en orbite la force centrifuge est de même plus haute sur le côté supérieur. (C'est également la force de marée.)
Les objets sont partis du seul " de volonté ; fall" ; vers la pièce la plus dense du vaisseau spatial. Quand ils touchent par la suite le vaisseau spatial, ils cesseront de se déplacer et sentiront le poids.
Bien que très mince, il y a de l'air au niveau le taille d'orbite de s de navette spatiale du la 'de 185 à 1.000 kilomètres, qui cause la décélération due au frottement. Ceci est perçu comme " ; weight" ; dans la direction du mouvement. Au-dessus de 10,000km, ceci se fane dans le negligibility comparé au vent solaire .
La gauche à eux-mêmes, différentes pièces d'un véhicule l'un ou l'autre côté de son avion orbital sont dans des leurs propres avions orbitaux. L'armature de la référence du véhicule, ceci enfonce des objets vers l'intérieur vers le plan orbital du véhicule dans son ensemble.

Le symbole de microgravité, le µg de , a été employé sur les insignes du STS-107 de vol de la navette spatiale , parce que ce vol a été consacré à la recherche de microgravité (voir l'image en cet article).

Poids réduit

Avions réduits de poids

Avions du C-9 de la NASA

L'avion de pesanteur réduit par du C-9 de s de la NASA 'est basé au centre spatial de Lyndon B. Johnson de et a affectueusement appelé le " ; " de la comète de vomi de ;. C'est un avion que la NASA pilote dans les arcs paraboliques du de 6 milles de long , s'élevant d'abord dans l'altitude, puis tombant, de telle manière que la trajectoire de vol et la vitesse correspondent à celle d'un objet sans propulsion et ne pas éprouver le frottement d'air. Ceci est réalisé par propulsion et direction tels que le frottement d'air est compensé et rien d'autre. Le résultat est que l'intérieur de personnes ne sont poussés vers le fond ou aucun autre côté de l'avion, c. elles sont temporairement légères, chaque fois pendant une période de 25 secondes. En général un vol dure environ deux heures, lesoù 40 paraboles sont pilotées.

Université de microgravité du de la NASA - les occasions réduites de vol de pesanteur prévoient, également connu comme programme réduit d'occasions de vol d'étudiant de pesanteur, permet à des équipes d'étudiants préparant une licence de soumettre une proposition d'expérience de microgravité. Si choisies, les équipes conçoivent et mettent en application leur expérience, et des étudiants sont invités à voler sur le C-9 de McDonnell Douglas du de la NASA. L'avion vole dans le modèle décrit ci-dessus, de sorte que l'expérience ait environ 20 à 25 secondes (chaque parabole) pour remplir sa fonction dans la microgravité.

Société de pesanteur nulle

La société de pesanteur nulle de actionne un modifié Boeing 727 qui pilote les arcs paraboliques semblables à ceux des avions réduits de la pesanteur de la NASA. Des vols peuvent être achetés pour des buts de tourisme et de recherches.

Zero-g européen de l'agence spatiale A300

L'agence spatiale européenne pilote des vols paraboliques sur un avion spécial-modifié d'Airbus A300 , afin de rechercher la microgravité . L'ESA pilote les campagnes de trois vols des jours consécutifs, chaque vol de de vol environ 30 paraboles, pendant un total d'environ 10 minutes de l'apesanteur par vol. Les campagnes d'ESA sont actuellement actionnées à partir du Bordeaux de - l'aéroport de Mérignac dans le France par le Novespace de compagnie, alors que l'avion est exploité par l'en vol. (CEV de d'essais de centre de - centre français de vol de test). Les premiers vols de zero-G d'ESA avaient lieu en 1984, using un avion de la NASA KC-135 dans le Houston , le Texas. Le en date du mars 2006 , l'ESA a piloté 43 campagnes. D'autres avions qu'il a utilisés incluent le russe Ilyushin Il-76 MDK du et le français Caravelle .

D'autres

En Autriche, une compagnie a appelé les offres de Parabelflug de Paul des vols paraboliques, mais elles sont interdites des vols de offre de zero-g, et offrent maintenant seulement des vols martiens et lunaires de pesanteur.

Une compagnie en Hongrie a brièvement offert des vols paraboliques, mais est sortie des affaires après seulement quelques vols.

Une compagnie suédoise, Xéro., prévue pour piloter des vols paraboliques avec le gigantesque Ilyushin Il-76 , mais la personne responsable du projet a quitté la société, et le projet a été décommandée.

Équipements réduits au sol de poids

Des équipements au sol qui produisent des conditions de réduire-poids pour des recherches désigné typiquement sous le nom des tubes de baisse de ou des tours de baisse.

Équipements de baisse de la NASA

Le service de la pesanteur nulle de la NASA, situé au centre de recherches de Glenn de dans le Cleveland, l'Ohio , est un axe vertical de 145 mètres, en grande partie au-dessous de la terre, avec une chambre intégrale de baisse de de vide, dans laquelle un véhicule d'expérience peut avoir une chute libre pour une durée de 5.18 secondes, tombant une distance de 132 mètres. Le véhicule d'expérience est arrêté en approximativement 4.5 mètres de granules du polystyrène augmenté et éprouve un taux maximal de la décélération de 65g.

Également à la NASA Glenn est la seconde tour de la baisse 2.2, qui a une distance de baisse de 24. Des expériences sont abandonnées dans un bouclier de drague, afin de réduire les effets de la drague d'air. Le paquet entier est arrêté dans un sac d'air grand de 3.3 mètres, à un taux maximal de décélération approximativement de 20g. Tandis que le service de pesanteur nulle conduit un ou deux gouttes par jour, la seconde tour de la baisse 2.2 peut conduire jusqu'à douze gouttes par jour.

Le centre de vol spatial de Marshall du de la NASA accueille un autre service de tube de baisse de qui est de 105 mètres de grand et fournit une seconde chute 4.6 libre dans des conditions near- du vide .

Les humains ne peuvent pas utiliser ces axes de pesanteur, car la décélération éprouvée par la chambre de baisse tuerait probablement ou blesserait sérieusement n'importe qui au moyen de eux ; 20 le g est au sujet de la décélération la plus élevée à la laquelle un ajustement et un être humain en bonne santé peuvent résister momentanément sans subir des dommages permanents.

D'autres équipements dans le monde entier

Le laboratoire de microgravité du Japon (MGLAB) - 4.5 s libèrent la chute
Tube expérimental de baisse de du service de métallurgie du Grenoble - 3.1 s libèrent la chute
Université de de Fallturm Brême de Brême dans le Brême .74 s libèrent la chute

Poids réduit dans la formation pilote

Les gens ont des réactions différentes aux sensations réduites de poids, et ceux-ci peuvent compromettre la sûreté de vol si un pilote d'avions n'est pas formé pour répondre correctement, particulièrement en cas d'urgence. Normalement dans l'entraînement au pilotage , les instructeurs de vol de présenteront graduellement des manoeuvres réduites de poids, tout en soigneusement surveillant le pilote d'étudiant. La plupart des étudiants s'habituent à la sensation et peuvent exécuter d'une manière satisfaisante avec de la formation. Les étudiants qui ne peuvent pas surmonter leur inquiétude ne pourront pas accomplir l'entraînement au pilotage.

Flottabilité neutre

L'apesanteur peut également être simulée avec l'utilisation de la flottabilité neutre , dans laquelle des sujets humains et l'équipement sont placés dans un environnement de l'eau et pesés ou maintenus à flot jusqu'à ce qu'ils planent en place. La NASA emploie la flottabilité neutre pour se préparer au EVAs à son laboratoire de flottabilité neutre de . La flottabilité neutre est également employée pour la recherche d'EVA le laboratoire de systèmes d'espace de de s d'Université du Maryland au le ', qui actionne le seul compartiment à air neutre à une université ou à une université.

Il est important de noter que la flottabilité neutre n'est pas l'apesanteur. Tandis que les deux expériences comportent le flottement, les astronautes qui font toujours la formation de flottabilité neutre sentent leur plein poids corporel dans leur spacesuit. En orbite, le corps d'un astronaute ne pèse rien.

L'apesanteur dans un vaisseau spatial

Les longues périodes de l'apesanteur se produisent dans un vaisseau spatial en dehors de l'atmosphère d'une planète, si aucune propulsion n'est appliquée et le bateau ne tourne pas. C'est le cas en satellisant la terre (excepté quand le feu de fusées pour l'orbitale de manoeuvre , mais pas pendant ré-entrée atmosphérique . L'apesanteur ne se produit pas dans un bateau de Rocket qui accélère en mettant le feu à ses fusées. Même si la fusée accélère uniformément, la force est appliquée à l'arrière saison de la fusée par le gaz d'évasion et cette force est transférée dans tout le bateau par l'intermédiaire de la pression ou de la tension, excluant l'apesanteur. L'apesanteur dans un vaisseau spatial ou une station spatiale est réalisée par chute libre. Le bateau et tous choses dans elle tombent littéralement vers la surface terrestre, mais leur vitesse en orbite autour de la terre tient compte de la chute presque perpétuelle.

L'apesanteur au centre d'une planète

Au centre d'une planète une personne se sentirait légère parce que la traction de la masse environnante de la planète décommanderait dehors. Plus généralement, la force de la gravité est le nul partout dans une planète symétrique de la cavité sphériquement, par le théorème de Shell de .

Effets sur la santé

Après l'établissement des stations orbitales qui peuvent être habitées pour de longues durées par des humains, l'exposition à l'apesanteur a été démontrée pour avoir quelques effets délétères à la santé. Des humains bien-sont adaptés aux conditions physiques régnant sur la surface de la terre. Si légers, certains systèmes physiologiques commencent à changer et les issues de santé provisoires et à long terme peuvent se produire.

L'état initial le plus commun éprouvé par des humains après les premiers couples des heures ou ainsi de l'apesanteur est connu en tant que syndrome d'adaptation d'espace ou SAS, généralement désignée sous le nom de la maladie de l'espace. Les symptômes incluent le queasiness général, la nausée , le vertige , la léthargie , de de de des maux de tête vomissant et une malaise globale. Le premier cas a été rapporté par le Gherman Titov du cosmonaute en 1961. Depuis lors approximativement 45% de toutes les personnes pour éprouver flotter librement sous la pesanteur nulle ont également souffert de cette condition. La durée de la maladie de l'espace la varie, mais a dans aucun cas durée plus de 72 heures. À ce moment-là les astronautes se sont développés accoutumés au nouvel environnement. la NASA mesure SAS using le " ; Scale" de Garn ; , appelé pour le Jake Garn du sénateur des Etats-Unis de , dont la SAS pendant le STS-51-D était si grave quant à être rangé 13 sur cette échelle.

Les effets nuisibles les plus significatifs de l'apesanteur à long terme sont l'atrophie du muscle et la détérioration du squelette , ou l'osteopenia de vol spatial de ; ces effets peuvent être réduits au minimum par un régime d'exercice. D'autres effets significatifs incluent la redistribution liquide, un ralentissement du système cardio-vasculaire , la production diminuée des désordres d'équilibre des globules rouges , et un affaiblissement du système immunitaire . Peu de symptômes incluent la perte de la masse de corps, de congestion nasale, de perturbation de sommeil, de flatulence excessive , et de puffiness du visage. Ces effets sont réversibles sur le retour à la terre.

Plusieurs des conditions provoquées par exposition à l'apesanteur sont semblables à ceux qui résultent du vieillissement. Les scientifiques croient que les études des effets néfastes de l'apesanteur pourraient avoir les avantages médicaux, tels qu'un traitement possible pour l'ostéoporose et le soin médical amélioré pour le bed-ridden et vieux.

Voir également

Pesanteur artificielle
Adaptation humaine de à l'espace
Université de microgravité de
Comète de vomi de

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