Astronauten, die sich längere Zeit in Schwerelosigkeit befinden, erfahren eine Reihe von Fehlanpassungen, darunter Knochenschwund, Muskelatrophie und Muskelmasseverlust, Umverteilung von Flüssigkeiten und Verringerung der Immunfunktion. Es wurden viele Vorschläge gemacht, um die Zentripetalbeschleunigung zu verwenden, um die Schwerkraft bei langen Flügen zu simulieren und dadurch die körperliche Verschlechterung der Astronauten zu verringern. Die meisten dieser Vorschläge bauen auf der Annahme auf, 1 g Erdoberflächengravitation zu simulieren. Die daraus resultierenden Konstruktionen sind schwer und groß genug, um sie aus der ernsthaften Konkurrenz für die kurzfristige bemannte Raumfahrt auszuschließen.
Diese Denkweise erscheint mir zu vereinfacht. Warum volle 1,0 g? Meine Intuition sagt mir, dass möglicherweise eine Schrittfunktion beteiligt ist. dh der Knochenverlust ist von 1 g bis zu einem Schwellenwert minimal, unter dem ein Triggerpunkt für Fehlanpassungen erreicht wird und der Knochenverlust auf die hohen Werte ansteigt, die wir ab 0 g sehen.
Meine Frage ist zweigeteilt.
1) Haben wir irgendwelche Daten (ich denke von Mäusen auf einer Zentrifuge im Weltraum), die Fehlanpassung und künstliche Schwerkraft bei Werten unter 1,0 g korrelieren?
2) Wie könnten wir diese Daten am billigsten sammeln, wenn sie nicht existieren?
Um meine zweite Frage zu erweitern, ist mein erster Gedanke, Mäuse mit 0,5 g in eine Zentrifuge zu geben und ihren Urin auf Kalzium zu überwachen. Gibt es Protein-Biomarker für Weltraum-Fehlanpassung? Könnten Sie einer Maus eine Urin- oder Blutprobe entnehmen und schnell feststellen, ob diese Maus Knochen oder Muskelmasse verliert, Flüssigkeiten umverteilt oder an einem Verlust der Immunfunktion leidet? Ich würde gerne eine "billige" Forschungsmission mit versiegelten Käfigen von Mäusen sehen, die entlang einer langen rotierenden Leine wie eine Perlenkette angeordnet sind, wobei die Lebensräume, die dem Gegengewicht am nächsten sind, die geringste künstliche Schwerkraft erfahren, aber alle anderen Parameter identisch sind, wobei ihr gesammelter Urin aussagekräftig ist eine Geschichte darüber, wie viel Schwerkraft es braucht, um sie gesund zu halten. Oder wurden diese Fragen bereits zu unserer Zufriedenheit beantwortet?
Die Formel für künstliche „Schwerkraft“ durch Zentrifugalwirkung ist einfach:
g = rω²
wo gist die Gravitationsbeschleunigung, rist der Radius der Zentrifuge und ωist die Winkelgeschwindigkeit. Die "Schwerkraft" ist also proportional zum Radius. Dies ist ein Problem - der Versuch, die Zentrifuge für Mäuse mit geringerer Masse zu verkleinern, ist nicht hilfreich - die Masse ist keine Variable in der obigen Gleichung. Unabhängig von der Art von Fleischeis am Stiel, mit dem Sie dieses Experiment durchführen möchten, benötigen Sie also eine ziemlich große Zentrifuge.
Wie groß? Dieser YouTube-Clip versucht, dies zu beantworten, indem er mehrere Sci-Fi-Zentrifugalgravitationsschemata vergleicht. Es stellt sich heraus, dass es einen Kompromiss gibt:
r=8mwie bei Space Odyssey), werden die Coriolis-Effekte enorm sein und das Leben auf einer solchen Zentrifuge für längere Zeit äußerst unangenehm (ekelhaft) machen.r=93 million milesB. nach Ringworld), dann ist die strukturelle Integrität der Zentrifuge unpraktisch.Der Clip geht davon aus, dass Babylon 5 für 1 g eine ziemlich gute Balance zwischen diesen beiden r=8kmbietet.
Selbst wenn wir also nur 0,5 g produzieren wollen, bräuchten wir eine 4-km-Zentrifuge für Menschen. Vielleicht können Mäuse die Übelkeit aufgrund des Coriolis-Effekts besser bewältigen als Menschen. Das größte von Menschenhand geschaffene Bauwerk im Weltraum ist die ISS mit einer Länge von 108,5 m. Um die ISS für dieses Experiment zu verwenden, müssten wir:
An diesem Punkt scheint dies eine unwahrscheinliche Reihe von Annahmen zu sein.
Wie beantwortet dies die OP-Fragen?
Kingenieur