O que pensam os verdadeiros cientistas de foguetes do design da nave espacial interestelar?

Bem, vamos primeiro ver o que a Interstellar Wikia tem a dizer sobre isto:

A Endurance é uma nave modular composta por vários módulos de missão boxy ligados por túneis, dispostos num anel de 65 metros de diâmetro. A forma em forma de anel da nave é feita de modo a que esta possa rodar para produzir gravidade artificial. Gira a 5,5 rpm para produzir força centrífuga que simula a gravidade da Terra's para os astronautas.

Então quais são esses módulos?

>p>Existem doze módulos no projeto da nave's, cada um com seu próprio propósito:>ul>Quatro dos módulos servem como sistema de propulsão principal da Endurance, cada um montando três motores de plasma de alta eficiência e alta propulsão que impulsionam a nave.<Quatro módulos servem como cápsulas de carga desmontáveis, destinadas a serem transportadas até uma superfície planetária pelos Landers para criar um assentamento.Dois dos módulos servem como habitats da tripulação, com quartos de dormir, consumíveis e sistemas de reciclagem de ar e água.Um módulo é a baía criogênica, com as cápsulas hipersleeps para hibernação da tripulação. Este módulo também serve como a baía doentia da nave&apos. O último módulo é o módulo de comando da Endurance, contendo o cockpit, equipamentos de comunicação, sala de reuniões e sistemas de navegação. O módulo de comando tem ligações que viajam para o colar de acoplamento, permitindo que a nave seja pilotada por uma embarcação de apoio acoplada.

O Endurance é impulsionado por uma série de doze motores de foguete de plasma magneto avançados. Os motores produzem uma pluma de escape azul distinta de gás ionizado ao disparar. O espaçamento uniforme dos foguetes permite ao navio acelerar e manobrar mesmo enquanto roda para produzir pseudo-gravidade através do momento angular.

O Endurance tem um cubo de acoplamento central/centro que pode montar seis de suas embarcações de apoio de uma só vez. O Endurance também tem quatro portas laterais de acoplamento de módulo que só podem ser acopladas por Rangers. Estas portas laterais são mais fáceis de acoplar em vez das portas do hub central quando a nave está virada para cima sobre a atmosfera orbitando ao redor de um planeta, quando é necessário acoplar rapidamente. No total, a nave tem um total de 11 portas de acoplamento.

A Endurance transporta dois Rangers e dois Landers para um alto grau de redundância. Os Rangers são navios de reconhecimento rápido e aerodinâmico, enquanto os Landers são usados para transportar cargas até uma superfície planetária a partir do Endurance. Os Rangers podem navegar eficientemente através de uma atmosfera planetária e usar motores de aerospique químico/plasma para alcançar um único estágio a orbital. Os Landers usam motores semelhantes, mas são mais derivados dos motores principais em forma de sino do Endurance. Cada embarcação é eficiente e potente o suficiente para alcançar a órbita várias vezes.

Algumas das informações foram retiradas de Endurance e você pode ir ao link para saber mais.

Agora quanto às coisas... a maioria delas são verdadeiras, algumas ainda estão sob pesquisa e outras são fictícias.

Primeiro, por que a espaçonave gira?

Esta não é uma pergunta tão simples. Deixe-me começar com a afirmação de que os astronautas são "sem peso" quando viajam no espaço. Não vou entrar em uma explicação completa - mas você pode encontrar uma aqui (acho que é bastante completa).

Aqui estão os pontos-chave:

>ul>< Ainda há gravidade no espaço.<Astronautas sentem-se sem peso quando tanto eles como a sua nave espacial são acelerados apenas pela gravidade.>>li> Aos astronautas, parece que não há gravidade.Os humanos nem sequer sentem realmente a força gravitacional, uma vez que ela puxa todas as partes do nosso corpo. Em vez disso, associamos o peso às forças de contacto externas, como a do solo que nos empurra para cima. Chamamos esta força de "peso aparente".

O ponto principal é que se eu disser que não há gravidade onde esta nave espacial está localizada, é o mesmo problema como se ela estivesse em órbita ao redor da Terra. Em ambos os casos, os astronautas são "sem peso". A solução para a ausência de peso (deixei de lado as citações desta vez) é fornecer algum tipo de força sobre o corpo de tal forma que haverá um peso aparente.

Aqui estão dois astronautas. À esquerda, um astronauta de pé na Terra e, à direita, numa nave espacial. Se o astronauta está num local com muito pouca gravidade (como no espaço profundo), então a única maneira de "sentir o peso" seria ter uma força do chão a empurrar para cima. Neste caso, ambos os astronautas sentiriam o mesmo.

Então, como se faz essa força sobre o astronauta no espaço? Tudo depende da natureza da força. Talvez você esteja familiarizado com esta equação:

Isto diz que a força total (líquida) sobre um objeto o faz acelerar. Tanto a força quanto a aceleração são vetores - isso será importante em pouco tempo. Mas por enquanto, digamos que eu olho para um curto intervalo de tempo. Neste intervalo de tempo, a aceleração média seria:

Se você mudar a velocidade da nave espacial, você terá uma aceleração. Se esta aceleração estiver na direcção dos pés para a cabeça do astronauta, também haverá uma força do chão a empurrar para cima e o astronauta sentirá um peso aparente. Claro que seria bastante difícil continuar a acelerar acelerando por um tempo significativo (mas não impossível).

Há outra forma de ter uma aceleração para um astronauta e tem a ver com a natureza vetorial da velocidade. A aceleração depende da variação da velocidade. Como a velocidade é um vector, alterar a magnitude ou a direcção da velocidade resultará numa aceleração. Bum. Aí está a sua resposta. Se você apenas se mover em círculo (a uma velocidade constante), você mudará de direção o tempo todo e estará acelerando. Aqui está um diagrama:

Movendo-se em um círculo significa que você tem que acelerar. Mas você já sabia disso. Cada vez que você vira o seu carro, você pode sentir as forças sobre você que vão junto com esta aceleração circular. Uma nave espacial que gira faz essencialmente a mesma coisa. Se você quiser uma derivação mais completa da aceleração de um objeto em movimento em um círculo, posso sugerir o Capítulo 9 no meu ebook sobre física introdutória - Just Enough Physics.

O peso aparente que um astronauta sente depende de apenas duas coisas (em uma espaçonave giratória): o raio do círculo e a velocidade de rotação (tradicionalmente representada por ω). O seguinte é uma expressão para o peso aparente (em g's) numa nave espacial girando.

Aqui você pode ver que naves maiores (r maior) não têm que girar tão rápido. Se você tem uma espaçonave menor, você tem que girar mais rápido. Oh, a velocidade angular nesta expressão deve ser em unidades de radianos por segundo.

P>Você também pode verificar estas coisas legais sobre Endurance:

Espera que você goste! :)