Schwerkraft synthetisieren

Es gibt Substanzen mit einer so massiven Dichte, dass ein relativ kleines Volumen eine immense Masse enthalten könnte. Könnten Sie angesichts einer Substanz wie Neutronium möglicherweise die Schwerkraft für eine Raumstation synthetisieren, indem Sie die Substanz im Kern platzieren und dann eine Struktur bauen, die den „Boden“ in einem angemessenen Abstand vom Kern platziert?

Gleichung der Schwerkraft

F grav = (G m1 m2)/d 2

Ich frage speziell danach, ob es andere Faktoren zu berücksichtigen gilt oder ob dies theoretisch zutrifft. Dies schlägt nicht vor, es zu bauen.

Beachten Sie, dass dies in keiner Weise die Schwerkraft "synthetisiert"; es nutzt lediglich das Gravitationsfeld, das dem dichten Material innewohnt.
Ich möchte es in dem Sinne verwenden, dass es ein spezifisches und absichtliches Gravitationsfeld synthetisiert. Wenn es einen passenderen Begriff gibt, können Sie ihn gerne bearbeiten oder kommentieren, und ich werde die Änderung vornehmen.
Es würde auch die Masse um einen enormen Betrag erhöhen, was möglicherweise nicht sehr wünschenswert ist ...
Was ist falsch am Spinnen?

Antworten (3)

Es ist "theoretisch wahr", dass Masse eine Anziehungskraft erzeugt.

Mit der Tatsache kann man nichts Nützliches anfangen, weil man die Masse in einem bestimmten Abstand vom Boden halten muss und jede Struktur, die man baut, um den Boden über der Kernmasse zu stützen, einer viel größeren Kraft ausgesetzt wäre (wegen der Abstandsgesetz), und so würden Stützen, Böden, Besatzung und Raumfahrzeuge alle ziemlich augenblicklich zu einer dünnen Beschichtung auf der Oberfläche einer Neutroniumkugel werden.

Um eine signifikante Gravitationskraft zu erreichen, bräuchte man außerdem so viel Masse, dass es unpraktisch wäre, das Schiff zu bewegen.

Man könnte sich eine dünne Kugelschale um einen massiven Kern vorstellen, aber sie wäre positionsinstabil; Wenn sich eine Seite auch nur einen Millimeter in Richtung des Kerns bewegt, wird sie immer schneller zum Kern gezogen. Sie bräuchten eine Art aktives Schubsystem, um es zu überwachen und stabil zu halten – und wie würden Sie so etwas zusammenbauen?

„ Neutronium “ wie in echtem Neutronensternmaterial würde dafür übrigens nicht funktionieren; Es bleibt bei den kleinen Volumina, die Sie für die Synthese der Schwerkraft benötigen, nicht stabil dicht. Neutronensterne können nicht unter etwa 0,2 Sonnenmassen (~4e29 kg) existieren. Um eine Beschleunigung von 9,81 m/s 2 (Schwerkraft der Erdoberfläche) am Boden zu erreichen, bräuchten Sie etwa 1,5 bis 15 kg, eine Kugel mit 19 cm Durchmesser, die sofort explodieren würde , wenn der Boden 100 m über dem Zentrum des massiven Kerns liegt. da es nicht schwer genug ist, um sich selbst zusammenzuhalten.

Ich habe das über Neutronium und Stabilität in verschiedenen Mengen und Drücken gesehen. Ich habe es nur als Beispiel für ein sehr dichtes Material verwendet.
Diese Kugel um einen Kern war auch das, was ich dachte. Können Sie etwas mehr über die umgekehrte Quadratgleichung erklären (oder einen Referenzlink teilen)
Es ist der Term r^2 oder d^2 in der Gravitationsgleichung; Das bedeutet, dass die Schwerkraft mit dem Quadrat der Entfernung vom Massenmittelpunkt eines massiven Objekts abnimmt. Wenn Sie einem kleinen neutroniumähnlichen Objekt sehr nahe sind, werden die nächsten Bits von Ihnen viel schneller beschleunigen als die weiter entfernten Bits, was unpraktisch ist, daher ist ein hoher Boden erforderlich, um Sie davon abzuhalten, so nahe zu kommen. (Mit einem weniger dramatisch dichten Kern könnten Sie ohne diesen aufregenden Gradienten darauf stehen, aber er müsste gigantisch sein, um eine nützliche Schwerkraft bereitzustellen – mit anderen Worten, es ist effektiv ein Planet.)
Selbst eine Kugel aus festem Osmium, dem dichtesten konventionellen Metall, müsste 1/3 des Durchmessers der Erde haben, um eine erdähnliche Schwerkraft auf ihrer Oberfläche zu haben.
Warum konnten Sie das Verhältnis von Abstand zu Kernmasse nicht anpassen - dh die Kernmasse und den Oberflächenabstand vom Kern verringern, um ein ähnliches Gleichgewicht zu erreichen? In der Gleichung, die ich im OP gepostet habe, wäre m1 die Masse des Kerns, m2 ist die Masse eines Gegenstands, d ist der Abstand zwischen den beiden Objekten. Wenn m1 verringert wird, kann auch der Abstand verringert werden, um die gleiche Gravitationskraft zu erreichen.
Grundsätzlich ja, wenn der Kern die gleiche Masse wie die Erde hätte, wäre der Boden der Struktur um den Kern herum der gleiche allgemeine Abstand vom Zentrum wie die Kruste vom Erdkern. Wenn Sie jedoch die Kernmasse verringern, können Sie die Entfernungen zum Kern (den Radius der Erdkugel) verringern, um die Änderung der Schwerkraft auszugleichen. Ein vernünftiges Gleichgewicht ist also einigermaßen berechenbar.
Ich schätze die Einsicht, dass die Masse schwer zu bewegen ist, sehr.

Hmmm, warum bestehen die Leute immer auf einer kugelförmigen Masse und der 1 R 2 Gesetz?

Gravitation und Elektrostatik sind sich sehr, sehr ähnlich. Für die Elektrostatik lautet die erste Maxwell-Gleichung

Q ε 0 = ∫ A E → D A →

Das heißt: Wenn man eine geschlossene Fläche hat und das Produkt aus Fläche mal senkrechtem E-Feld aufsummiert, erhält man die eingeschlossene Ladung geteilt durch ε 0 . Im Falle einer kugelförmigen Ladungsverteilung können Sie eine Kugel mit Radius r und Oberfläche setzen 4 π R 2 um es herum. Das Feld ist an jedem Punkt der Oberfläche konstant und senkrecht, sodass die Gleichung einfach wird und ein bekanntes Ergebnis liefert:

Q ε 0 = 4 π R 2 E ⇒ E = Q 4 π ε 0 R 2

Nun, wenn es eine unendliche Platte mit der Ladung Q gibt, würden Sie zwei Ebenen auf beiden Seiten davon als Oberfläche platzieren. Diesmal bekommst du

Q ε 0 = 2 A E ⇒ E = Q 2 A ε 0 = ρ 2 ε 0

Hier, ρ ist die Ladung pro Fläche.

Das Ergebnis ist bemerkenswert, denn erstens ist das Feld überall parallel und zeigt zur Platte und zweitens ist es entfernungsunabhängig!

Zurück zur Schwerkraft, wir wissen, dass eine Kugel nachgibt

A = G M R 2

Ein Vergleich mit der Formel für eine Kugelladung ergibt

G ≡ 1 4 π ε 0 ⇒ 2 π G ≡ 1 2 ε 0

die für die Formel der Platte verwendet werden können. Also eine Platte mit gegebenem Gewicht pro Fläche ρ erzeugt ein konstantes (!) Gravitationsfeld von

A = 2 π G ρ

Für a=9,81m/s² erhält man ρ = 23.4 ⋅ 10 9 k G / M 2 .

Osmium hat eine Dichte von 22.6 ⋅ 10 3 k G / M 3 , also hätte die Platte eine Dicke von 1000 km. Neutronium mit einer Dichte von 3 ⋅ 10 17 k G / M 3 würde nur eine Schicht von 0,08 µm erfordern.

ABER:

Das Kommandomodul der Apollo-Missionen hatte einen Durchmesser von 3,9m, bzw. eine Grundfläche von 12m². Dazu wäre ein „Neutronium-Teppich“ mit einem Gewicht von 280.800.000 t erforderlich (Zum Vergleich: Gesamter Saturn V: 3.000 t; Cheops-Pyramide: 6.500.000 t). Also keine Möglichkeit, dies anzuheben / zu bewegen, und sogar keine Möglichkeit, es zu stützen, während sich die Rakete am Boden befindet.

Darüber hinaus kann das Feld dieser Ebene nicht als konstant angesehen werden, da die Abmessungen des Moduls im Vergleich zum Durchmesser groß sind. Ein Raumschiff in Form einer fliegenden Untertasse wäre besser.

Und wie in den anderen Antworten gesagt: Neutronium existiert nur unter hohem Druck. Unter "normalen" Bedingungen würde es sich mit Sicherheit zu einer häufigeren Art von Materie ausdehnen (explodieren?).

Berechnen wir die notwendige Masse für eine Entfernung von 10 m und eine „Schwerkraft“ von 9,81 m/s*s. Es sind nur 14,7E12 kg, das sind viele Größenordnungen zu viel.

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