Wie lässt sich die erdähnliche Schwerkraft in kleinen Asteroiden erklären?

Die erste SFnal-Lösung wurde von Robert L. Forward in seinem Buch „Future Magic“ vorgeschlagen, bei dem ein Asteroid dieser Größe zu einer Kugel mit einem Durchmesser von 30 cm zerkleinert wird. An diesem Punkt ist die Dichte nahe der eines Neutronensterns und die Oberflächengravitation beträgt @ 1 "g". Möglicherweise finden Sie die Oberfläche etwas klein für das, was Sie tun möchten.

Wenn Sie diese Idee ein wenig erweitern, könnten Sie Ihre Sphäre aus superkomprimierter Materie einfach in das Zentrum eines anderen Asteroiden schieben. Das potenzielle Problem besteht darin, dass die immense Anziehungskraft den Asteroiden wahrscheinlich stören wird und dass es aufgrund des steilen Gravitationsgradienten zu interessanten (für bestimmte Werte interessanten) Gezeiteneffekten kommen wird.

Noch weiter unten im Kaninchenbau sind kosmische Strings Fehler in der Raumzeit, die theoretisch immense Gravitationsfelder aufweisen würden, aber (wie der Name schon sagt) String-ähnlich sind, und die Gravitationsfelder würden dem String folgen, anstatt Punktquellen wie a zu sein Kugel. Dies bietet einige interessante Effekte, wie z. B. würde die Schnur die Schwerkraft entlang der Außenfläche eines platzsparenden Konstrukts erzeugen, aber nicht an den Enden (die superdichte kosmische Schnur wäre jedoch eine Gefahr für alles an den Endpunkten). Die Topologie einer "verknoteten" kosmischen Schnur könnte ein eher kugelförmiges (oder zumindest klumpiges) Gravitationsfeld liefern und auch die Enden sichern.

Paul J. McAuley hatte in seiner „Quiet War“-Trilogie eine fiktive Technologie, um „Gravitonen zu verschränken“ und sie im Zentrum eines Asteroiden oder Konstrukts abzusetzen, um das Gravitationsfeld des Objekts zu verstärken. Vermutlich könnte man einen Reifen aus Gravitonen machen und auch in der Mitte eine lokale Schwerelosigkeitszone schaffen.

Als Autor können Sie frei wählen, was Sie wollen (oder einfach mit der Hand winken und sich nicht die Mühe machen, zu erklären, wie das gemacht wird, ähnlich wie in den meisten SF-TV-Shows und Filmen). Wenn es für die Handlung nicht wichtig ist, ist es am besten, es zu ignorieren.

Platzieren Sie ein kleines, geladenes Schwarzes Loch im Zentrum des Asteroiden. Nachdem es einen kleinen Raum ausgeschnitten hat, können Sie es mit elektrostatischen Manipulatoren in Position halten und es sogar als Stromquelle verwenden, indem Sie Müll hineinwerfen. (Idee mit freundlicher Genehmigung von Larry Nivens Known Space-Serie.)

Ich antworte spät, aber ich würde gerne eine vernünftigere Lösung geben. Sie würden nicht genau 1 g benötigen, aber etwas in der Nähe von 1 g (z. B. 0,5 g bis 0,75 g). Um diese Schwerkraft auf einen so kleinen Körper zu bekommen, wären zwei Dinge erforderlich:

Dichte der zusammengesetzten Materie - Ich kann keinen bestimmten Wert angeben, aber etwas, das dicht genug ist, um im Bereich von 0,1 g bis 0,3 g zur Schwerkraft beizutragen, ist "sicher". Der Grund, warum ich sicher sage, ist, dass 1 g auf einem so kleinen Körper bedeutet, dass er sehr dicht ist. Das Missverständnis, dass die Masse der Erde auf ein solches Volumen zusammengezogen wird, ist ein schlechter Gedanke. Hier gilt das Masse-Volumen-Verhältnis. Nur weil ein Körper mit einem Radius von 1 km eine Dichte hat, die der der Erde entspricht, bedeutet das nicht, dass es für Menschen oder irgendetwas anderes sicher ist, sich in seiner Nähe aufzuhalten. Sie werden auf seiner Oberfläche zerquetscht. Nur weil ein Neutronenstern einen Radius von 1 km hat, ist er nicht weniger gefährlich.

Spin - Der Asteroid dreht sich mit einer solchen Geschwindigkeit, dass man sich an keinem Teil davon "auf dem Kopf" fühlt. Die Rotationsgeschwindigkeit ist von größter Bedeutung, da selbst 0,5 g auf einem so kleinen Körper gefährlich sind. Der Spin muss stark zum gesamten Rest der Körper beitragen, die auf seiner (der Asteroiden-) Oberfläche existieren, um die Abhängigkeit von der Schwerkraft allein dafür auszugleichen.

Erklären Sie diese beiden Faktoren in Ihrer Geschichte klar und wie 0,5 g etwas sind, mit dem ein Weltraumfahrer umgehen kann. Story-Charaktere können Haken an der Oberfläche verwenden, um die Stabilität zu verbessern.

Es ist einfach. Binden Sie einfach zwei Asteroiden zusammen und drehen Sie sie.

Die Asteroiden müssen eine ähnliche Masse haben und das Verbindungskabel muss sehr stark und ausreichend lang sein, aber letztendlich sollte dies die einfachste Lösung sein.

Der Einstiegspunkt für beide wird eine Station in der Mitte sein, die sich in die andere Richtung drehen sollte, damit sie stationär bleibt.

Es hängt davon ab, wie Science-Fiction Sie werden möchten. Realistisch gesehen macht es keinen Sinn, dass ein so kleiner Asteroid die gleiche Schwerkraft wie die Erde hat. Man könnte sagen, dass der Asteroid aus einem sehr dichten Material besteht, sodass er die Masse eines erdähnlichen Planeten in einen kleinen Asteroiden wie diesen aufnehmen könnte. Die Erde wiegt ungefähr (5,972) × 10 ^ 24 kg. Ein Asteroid mit einem Durchmesser von 1 km ist 523600000 Quadratmeter groß (vorausgesetzt, er ist rund). Es hätte eine Dichte von 1,140603514×10^17 kg/m^3. Beachten Sie, dass ein Schwarzes Loch 6 × 10 ^ 18 kg / m ^ 3 wiegt. Also vergiss die Naturgesetze, denn sie sagen nein.

Ich schlage vor, Sie erfinden etwas, das die Masse erhöhen kann, ohne die Masse zu erhöhen.

Wenn Sie auf einem Asteroiden erdähnliche Schwerkraft hätten, würde er sich wahrscheinlich auf eine sehr kleine Größe zusammendrücken. Asteroiden sind im Allgemeinen keine festen Felsbrocken; Sie sind in der Regel sehr locker zusammengehaltene Trümmerhaufen, praktisch ohne Schwerkraft. Wenn Sie etwas so Schweres wie eine Stadt hätten, die auf einem Asteroiden sitzt und mit einer Kraft von 1 g heruntergezogen wird, würde es vermutlich direkt durch den Asteroiden schlagen. Vielleicht könnten Sie den Asteroiden mit einer Art Superfasern auf Kohlenstoffbasis zusammenhalten und ihn dann drehen, um eine zentrifugale künstliche Schwerkraft auf das ausgehöhlte Innere zu erzeugen?

Die Schwerkraft würde die Felsen nicht zermalmen. Die Sache bei den meisten Asteroiden (nicht-monolithischen) ist, dass zwischen den Brocken und Felsen, aus denen sie bestehen, viel leerer Raum ist, weil es so wenig Gravitationskraft gibt, die alles zusammenhält. Wenn Sie im Zentrum eine starke Gravitationskraft anwenden würden, würden all diese Felsen zusammengedrückt, sie näher zusammengezogen und der Asteroid schrumpfen. Zumindest würde ich das erwarten; niemand hat es jemals wirklich getan!

Ich hatte zwei weitere Gedanken zu dieser Frage, die hilfreich sein könnten, ohne die Prämisse vollständig zu ändern. Die erste wäre, eine Art superparamagnetischen Generator im Zentrum des Asteroiden zu platzieren. Das induzierte Magnetfeld könnte Dinge auf eine Weise nach unten ziehen, die die Schwerkraft simuliert und abfällt, je weiter Sie sich vom Asteroiden entfernen. Es wäre kein perfekter Ersatz für die Schwerkraft, aber mit ein paar Modifikationen hier und da könnten Ihre Asteroiden-Kolonisten sehr ähnlich leben wie auf der Erde, und sie hätten immer noch die Vorteile der geringen Schwerkraft Bereiche, die nicht behandelt werden, um auf die Paramagnete zu reagieren. (Diese Idee kann wissenschaftlicher Unsinn sein oder auch nicht, aber Sie könnten es plausibel klingen lassen.)

Die andere Idee wäre, große Zentrifugen auf der Oberfläche des Asteroiden zu konstruieren, die abgewinkelte Oberflächen haben, eine Art Indy-500-Rennstrecke. Die Zentripetalbeschleunigung könnte die niedrige Schwerkraft des Asteroiden verstärken, um Ihnen so viel künstliche Schwerkraft zu verleihen, wie Sie brauchen. Dies würde eine Menge Energie erfordern, aber es würde das Ziel erreichen.

Damit ein kleiner Asteroid eine solche Schwerkraft hat, müsste seine Dichte ziemlich nahe an der eines Schwarzen Lochs liegen, und in diesem Fall müsste er einfach in sich zusammenfallen. Wenn Sie möchten, dass dies funktioniert, müssen Sie die Wissenschaft ein wenig verbiegen. Ich schlage eine der folgenden Lösungen vor:

• Machen Sie die Asteroiden aus einem Material, das nicht von der Schwerkraft beeinflusst wird. Sie könnten dann immer noch einen Kern wie ein Schwarzes Loch mit Erdgravitation haben, der von diesem Material umgeben ist. Es wird nicht zusammenbrechen, weil es nicht von der Schwerkraft beeinflusst werden kann.
• Platzieren Sie einen Schwerkraftgenerator im Kern des Asteroiden, der eine neue Art von Schwerkraft erzeugt. Und lassen Sie diese Schwerkraft anders mit Materialien interagieren als die normale.

Wissenschaftlich gesehen ergibt das natürlich keinen Sinn, aber Sci-Fi ist, wie der Name schon sagt, Fiktion.

Etwas Mathematik: Die Gravitationsbeschleunigung eines Planeten ist gegeben durch:

$g = \frac{G * M}{r^2}$wo$G = 6.6408 * 10^{-11} m^3 kg^{-1}s^{-2}$

Für einen Asteroiden mit Durchmesser$1km$ $(r = 500m)$und eine gewünschte Gravitationsbeschleunigung von$9.81 m/s^2$Wir berechnen die Masse$M = \frac{g * r^{2}}{G} = 3.6931 * 10^{16} kg$

Und die Dichte ist$ρ = \frac{M}{V} = 7.0526 * 10^{7}kg/m^3$