Wie man die Oberflächengravitation berechnet

Oberflächengravitation ($\hat{g}$) ist eine Funktion der Masse ($M$) und Radius ($r$) des Planeten:

$$\hat{g} = \frac{G\cdot M}{r^2},$$

wo$G$ist die universelle Gravitationskonstante$6.67\times10^{-11}\,\frac{\text{N}\cdot\text{m}^2}{\text{kg}^2}$. Wenn Sie davon ausgehen, dass sich Ihr Planet im hydrostatischen Gleichgewicht befindet (eine gute Annahme für jeden Planeten mit merklicher Oberflächengravitation), dann ist die Masse wiederum eine Funktion von Radius und Dichte ($\rho$):

$$M = \rho\frac{4}{3}\pi r^3.$$

Setze diese zusammen und du erhältst:

$$\hat{g} = \frac{4}{3}\pi G\rho r.$$

Nachweisen. Der Erdradius beträgt 6371 km; die Dichte beträgt 5515 kg/m$^3$.

$$\hat{g}_{earth} = \frac{4}{3}\pi \left(6.67\times10^{-11}\,\frac{\text{N}\cdot\text{m}^2}{\text{kg}^2}\right) \left(5515 \frac{\text{kg}}{\text{m}^3}\right) \left(6371000 \text{m}\right) = 9.81 \frac{\text{m}}{\text{s}^2}.$$

Oberflächengravitation von Phobos und Deimos

Um die Oberflächengravitation von Phobos und Deimos zu berechnen, benötigen wir die Dichte und den Radius. Phobos hat einen mittleren Radius von 11,3 km und eine Dichte von 1876 kg/m$^3$; Deimos beträgt 6,2 km und 1471 kg/m$^3$. Da beide Objekte unregelmäßig sind (keine perfekten Kugeln), gibt es an verschiedenen Punkten ihrer Oberfläche eine variable Schwerkraft, aber die Oberflächenschwerkraft am mittleren Radius beträgt für Phobos 0,0003 g und für Deimos 0,0002 g.

Wie man an der Oberfläche bleibt

Die Fluchtgeschwindigkeiten für Phobos und Deimos betragen 8 m/s bzw. 5 m/s. Das ist natürlich sehr gering. Wenn Sie einen halben Meter springen können (wie bei einem Kastensprung), beträgt Ihre Anfangsgeschwindigkeit etwa 3 m/s. Michael Jordan könnte also definitiv von diesen Monden springen, und ich hätte es wahrscheinlich auch getan, damals in der High School. Um an etwas festzuhalten, an dem Sie nichts zu suchen haben, sollten wir dasselbe verwenden, was die Menschen auf der Erde verwenden: Seile. Es wäre nicht einfach, einfach herumzulaufen, aber wenn Sie an der Oberfläche arbeiten müssten, kommen Sie in einem Raumanzug mit Mikrotriebwerken dorthin, damit Sie nicht versehentlich wegdriften, und befestigen Sie dann Ihr Gurtzeug an einem sicheren Punkt Mondoberfläche und machen Sie sich an die Arbeit.

Astronauten verwenden Spannseile auf Laufbändern, um ein erdähnlicheres Gefühl zu vermitteln, heruntergezogen zu werden. So etwas könnte zusätzlich zum Sicherheitsgurt auch verwendet werden, um Ihnen in Ihrem unmittelbaren Arbeitsbereich mehr Bodenhaftung zu geben.

Die Kolonisierung eines der Marsmonde wäre nicht anders als die Kolonisierung eines großen Asteroiden. Im Wesentlichen sind sie das. Es gibt viele Konzepte für die Kolonisierung von Asteroiden, darunter das Einschließen des Ganzen in eine gigantische Kuppel, die es Ihnen ermöglichen würde, die Umgebung unter Druck zu setzen und Objekte und Menschen aufzunehmen, die sonst in den Weltraum fliegen würden.

Ohne auf die enormen Kosten und die Größe einzugehen, die mit der vollständigen Umhüllung der Oberfläche eines dieser Monde mit einer Kuppel verbunden sind, könnten wir immer noch eine sehr große Kuppel haben, die einen bedeutenden Teil des Mondes bedeckt, was es uns ermöglichen würde, den Mond im Grunde als zu verwenden wirklich große Raumstation mit relativ billigem (in Bezug auf die Treibstoffkosten) Andocken/Starten für Schiffe. Es könnte ein gutes Reparaturdepot für Schiffe verschiedener Typen sein, mit speziell angefertigten Schiffshalterungen und einer netten Kuppelstadt mit vielen Klettverschlüssen und "Nerf"-ähnlichen Oberflächen, die verhindern, dass sich die Leute oben auf der Kuppel eine Gehirnerschütterung zuziehen, wenn sie zu hoch springen.

Im Gegensatz zu Reparaturdocks für ein Schiff im hohen Orbit würden Werkzeuge nicht einfach für immer wegschweben, wenn sie fallen gelassen würden, sondern sich auf dem Boden des „Hangar“-Bereichs sammeln. Es wäre einfacher, lose Stücke und Teile am Ende des Tages aufzusammeln.

Ich weiß nicht, wie es wäre, in Mikrogravitation zu laufen. Aber auf dem zweiten Bild scheint der Arbeiter auf einer Metallplattform zu stehen; Magnetstiefel würden sie auf der Plattform sichern. Im dritten Bild könnte der Farmboden auch aus Metall sein.

Die einzige andere Möglichkeit, auf diesen Monden eine Schwerkraft zu erreichen, wäre, einige Tunnel auszuhöhlen und die Monde ziemlich schnell zu drehen. Sie könnten dann auf den Seiten der Tunnel gehen, die der Oberfläche am nächsten sind (fast wie eine umgekehrte Schwerkraft).