Космические условия невесомости

Автор: 30.09.2014

Законы теоретической механики дают возможность установить, при каких условиях реализуется состояние невесомости. Если тело находится на поверхности Земли, то в соответствии с законом всемирного тяготения оно притягивается к Земле. Сила, с которой тело давит на опору, есть его вес. Он равен произведению массы m на ускорение свободного падения: Р = mg0. (Стандартное значениеg0 — 9,81 м/с2).
Если убрать опору, то вес исчезает и тело будет свободно падать к центру притяжения с ускорением dV/dr, равным ускорению свободного падения на расстоянии R от поверхности Земли dV/dr = g, где V — вектор скорости; т — время.
Если тело мало по сравнению с расстоянием до центра масс Земли, то можно считать, что во всех точках тела при этом существует невесомость. Таким образом, невесомость — это состояние тела, при котором все частицы тела, а также соприкасающиеся с его поверхностью другие тела движутся в поле тяготения с одинаковым ускорением,равным ускорению свободного падения.
Состояние невесомости имеет место на КА, так как при полете ИСЗ со скоростью V по круговым и эллиптическим орбитам на большой высоту всегда выполняется с большой точностью условие В условиях невесомости исчезает вес, но сохраняются все другие силы воздействия между телами и внутри их. Это могут быть силы, возникающие при механическом взаимодействии тел, движущихся относительно КА; силы G возникающие за счет разности температур в телах; силы упругости.
Сохраняются все виды молекулярного взаимодействия. При этом многие эффекты, которыми в условиях действия силы тяжести можно пренебречь, могут приобрести решающее значение. Так, например, для технологических процессов получения материалов в условиях невесомости наиболее важными становятся силы поверхностного натяжения, оказывающие большое влияние на форму жидкого объема, разделение фаз и вызывающие термокапиллярные конвективные движения за счет зависимости сил поверхностного натяжения от температуры. Полная невесомость является некоторой абстракцией в виду того, что на КА действуют внешние возмущающие силы и внутри аппарата могут возникать внутренние возмущения, толчки и вибрации.