Žmogaus kūnas evoliucionavo iškreipto erdvėlaikio zonoje, kur objektai patiria praktiškai vientisą 9,81 metrų per sekundę pagreitį. Kraujas ir skysčiai spaudžiami atitinkamai, o arterijas ir venas spaudžia raumenys, kad skysčiai nepatogiai nesikauptų pėdose. Akių obuoliai yra įtempti, kad išlaikytų tinkamą optinę formą. O mūsų mikrobiomas yra prisitaikęs prie aplinkos su aiškiai apibrėžtu viršumi ir apačia – ypač, kalbant apie virškinimą.
Atsidūrus mikrogravitacijoje, reikalai sudėtingėja. Mūsų širdies ir kraujagyslių sistema greitai išsimuša iš vėžių, tad skysčiai ima kauptis ten, kur paprastai nesikaupia – todėl papursta kosminių keliautojų veidai. Akys turi prisitaikyti prie neįprastų jėgų. Lyg to būtų maža, visi mes esame skirtingi, tad fiziologiniai pokyčiai kiekvienam asmeniui gali vykti skirtingai.
Ilgas buvimas be traukos yra dar rimtesnis. Sutrinka skeleto augimas ir palaikymas, o mineralai, kurie įprastai turėtų sudaryti kaulus, atsiduria kraujo plazmoje ir galiausiai kelia inkstų akmenų atsiradimo bei kitų nemalonumų grėsmę. Mažėja raudonųjų kraujo kūnelių, nukenčia imuninė sistema.
Taigi nieko keisto, kad jau seniai galvojama, kaip įveikti šiuos efektus. Vienas būdas, atsidūrus toli nuo maloniai masyvios planetos, – pabandyti sukurti dirbtinę gravitaciją.
Pirmąsyk tokia idėja iškelta 1896 metais, kai rusų mokslininkas Konstantinas Ciolkovskis aprašė besisukančios kosmose struktūros išcentrinės „jėgos“ panaudojimą gravitacinės traukos simuliavimui. Sukite objektą ratu ir sukursite nuolatinį pagreitį – kaip mokykliniame eksperimente su virve už rankenos pririšto vandens pilno kibiro atveju, vanduo lieka prie dugno.
Pirmasis tikras dirbtinės gravitacijos eksperimentas įvyko 1966 m. rugsėjį, kai NASA „Gemini 11“ misija, kurios įgulą sudarė Pete'as Conradas ir Richardas Jordanas, žemoje Žemės orbitoje susitiko su „Agena Target Vehicle“ (3175 kg modifikuota raketos pakopa).
Viena iš jų užduočių buvo „Gemini“ ir „Agena“ sujungimas 30 metrų nailonine virve. Pirmiausia, įtaisius „Gemini“ virš „Agena“, virvę turėjo įtempti susidaręs gravitacijos skirtumas (tai nevyko itin gerai), ir antra, abu laivai turėjo judėti vienas apie kitą kaip bolas – laikomas drauge saito ir kuriantis dirbtinę gravitaciją „Gemini“ kapsulės „grindų“ link.
Rezultatus galite stebėti čia (veiksmas prasideda maždaug 10.30 min.). Virvės bangavimas ir kitos problemos laikinai nurimo po maždaug 20 min ir silpna gravitacija „Gemini“ kapsulėje trumpam buvo užfiksuota. Kiek gravitacijos buvo? Apie 0,0005 G, kai vyko 0,15 apsisukimų per minutę. Kiek vėliau virvė buvo atkabinta.
Besisukančios buveinės kuriamas pagreitis kelia ir kitų iššūkių, kadangi gyventojai neliktų vienoje vietoje.
Stovint ant besisukančios aplinkos „grindų“, galva visada arčiau sukimosi ašies, o tai reiškia, kad kaukolė juda lėčiau nei pėdos. Kas nutiks, kai pasilenksite ką nors paimti, ar užsivarstyti batraiščius? Ir kas nutiks, kai bandysite eiti? Tokiais momentais kūnui teks įveikti tą greičių skirtumą ir vidinė ausis – su mažais skysčio pilnais judesio jutikliais – fiksuos labai keistus dalykus.
Žemės spindulio santykis su mase pakankamas, kad gravitacinio lauko gradientas būtų plokščias ir gravitacinio pagreičio skirtumas tarp galvos ir pėdų tebūtų maždaug 0,00006 proc. (nekreipiant dėmesio į planetos sukimąsi). Prie tokio mažo skirtumo esame prisitaikę ir jo nepastebime. Apie besisukantį erdvėlaivį to paties pasakyti negalime.
Ir tai dar ne viskas. Ką daryti su lateraliniu (šoniniu) judėjimu? Vien galvos pasukimas besisukančioje buveinėje pakeis kūno dalių išsidėstymą lygiagrečiai ar statmenai sukimosi krypčiai, kas vėlgi suteiks nemalonius pojūčius vidinei ausiai.
Daug šių klausimų svarstyta, nors didžioji dauguma darbų atlikta septintajame ir aštuntajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje. Ypač nuodugnų tyrimą atliko Theodore'as Hallas savo diplominio darbo tezėse dešimtajame dešimtmetyje ir daug šios medžiagos prieinama internete.
Išvada – reikia didelės aplinkos, lyginant su žmogaus kūnu (100 metrų spindulys būtų gerai), kad būtų minimizuotas absoliutaus greičio skirtumas tarp galvos ir pėdų, o apsisukimų per minutę skaičius būtų santykinai mažas (ko gero, mažesnis nei 3–4). Taip pat reikia sukonfigūruoti jį taip, kad apskritiminio judėjimo greitis būtų gerokai didesnis už tipinį žmonių vaikščiojimo ar bėgiojimo greitį. Antraip, bėgdami prieš sukimosi kryptį, rizikuojate neutralizuoti prie grindų jus spaudžiantį pagreitį.
Apibendrinant, kaip patyrė „Gemini 11“ astronautai, dirbtinės gravitacijos sistemas sunku ne tik įrengti, bet ir suderinti taip, kad žmonės (ar bet kokie kiti organizmai) galėtų jose ištverti. Tai nėra paprasčiausias kosminių ratų sukimas…
