Bisakah Anda Memanjat Kabel Kapal Berputar di Stowaway?


Mari kita membuatnya sederhana: Untuk mencapai gravitasi buatan 0,5 g, Anda memerlukan radius 450 meter dan jarak pesawat antariksa-ke-penyeimbang dua kali itu (900 meter).

Hanya untuk bersenang-senang, halaman Wikipedia mencantumkan jarak tambatan pada 450 meter. Ini akan memberikan radius rotasi 225 meter. Dengan menggunakan kecepatan sudut yang sama, astronot akan memiliki gravitasi buatan hanya 0,25 g.

Maksud saya, itu tidak buruk. Faktanya, medan gravitasi di Mars adalah 0,38 g, jadi ini akan cukup baik bagi para astronot untuk mempersiapkan pekerjaan di Mars. Tapi saya akan tetap menggunakan gravitasi buatan saya 0,5 g dan panjang tambatan 900 meter.

Seperti Apa Rasanya Meluncur ke Bawah Tether?

Tanpa membahas terlalu banyak detail, mari kita pertimbangkan apa yang akan terjadi jika seorang astronot akan memanjat salah satu kabel dari pesawat ruang angkasa ke penyeimbang di sisi lain karena suatu alasan. Mungkin hidup lebih baik di sisi lain — siapa tahu?

Ketika astronot menyalakan kabel (saya menyebut “ke atas” arah yang berlawanan dengan gravitasi buatan), fisika menyatakan bahwa mereka akan merasakan bobot yang tampak sama dengan astronot lain di pesawat ruang angkasa. Namun, semakin tinggi kabel, jari-jari melingkar (jarak dari pusat rotasi) menurun, membuat gravitasi buatan juga berkurang. Mereka akan tetap merasa lebih ringan sampai mereka mencapai bagian tengah tambatan, di mana mereka akan merasa tidak berbobot. Saat mereka melanjutkan perjalanan ke sisi lain, berat badan mereka yang tampak akan mulai meningkat — tetapi ke arah yang berlawanan, menarik mereka ke arah penyeimbang di ujung tambatan lainnya.

Tapi itu tidak terlalu menarik untuk sebuah film. Jadi, inilah sesuatu yang sangat dramatis. Misalkan seorang astronot mulai di dekat pusat rotasi dengan gravitasi buatan yang sangat kecil. Alih-alih perlahan-lahan turun “ke bawah” tambatan, bagaimana jika dia membiarkan gravitasi palsu Tarik dia turun? Seberapa cepat dia akan melaju ketika dia sampai di ujung antrean? (Ini seperti jatuh di Bumi, kecuali saat dia “jatuh”, gaya gravitasi akan meningkat seiring jaraknya dari pusat. Dengan kata lain, semakin jauh dia jatuh, semakin besar gaya padanya.)

Karena gaya pada astronot berubah saat dia bergerak ke bawah, ini menjadi masalah yang lebih menantang. Tapi jangan khawatir, ada cara sederhana untuk mendapatkan solusinya. Ini mungkin tampak seperti curang, tetapi berhasil. Kuncinya adalah memecah gerakan menjadi potongan-potongan kecil waktu.

Jika kita menganggap gerakannya selama selang waktu hanya 0,01 detik, maka dia tidak bergerak terlalu jauh. Ini berarti bahwa gaya gravitasi buatan sebagian besar konstan, karena jari-jari lingkarannya juga mendekati konstan. Namun, jika kita mengasumsikan gaya konstan selama interval waktu singkat tersebut, maka kita dapat menggunakan persamaan kinematik yang lebih sederhana untuk menemukan posisi dan kecepatan astronot setelah 0,01 detik. Kemudian kami menggunakan posisi barunya untuk menemukan gaya baru dan mengulangi seluruh proses lagi. Cara ini disebut kalkulasi numerik.

Jika Anda ingin memodelkan gerakan setelah 1 detik, Anda memerlukan 100 interval waktu 0,01 ini. Anda dapat melakukan perhitungan ini di atas kertas, tetapi lebih mudah membuat program komputer melakukannya. Saya akan mengambil jalan keluar yang mudah dan menggunakan Python. Anda dapat melihat kode saya di sini, tetapi akan terlihat seperti ini. (Catatan: Saya membuat ukuran astronot lebih besar sehingga Anda dapat melihatnya, dan animasi ini berjalan dengan kecepatan 10x.)

Video: Rhett Allain

Untuk perosotan kabel ini, astronot membutuhkan waktu sekitar 44 detik untuk meluncur dengan kecepatan akhir (searah kabel) 44 meter per detik, atau 98 mil per jam. Jadi ini dia tidak hal yang aman untuk dilakukan.

Diposting oleh : joker123