Гипергравитация - Hypergravity


Гипергравитация определяется как условие, при котором сила из сила тяжести превышает, что на поверхности земной шар.[1] Это выражается как больше 1грамм. На Земле созданы условия гипергравитации для исследования физиология человека в воздушных боях и космических полетах, а также при испытаниях материалов и оборудования для космических полетов. Изготовление турбинных лопаток из алюминида титана в 20грамм исследуется исследователями Европейское космическое агентство (ESA) через 8-метровую Центрифуга большого диаметра (LDC).[2]

Гипергравитация как тренировка

На основе эксперимента по снижению веса исследователи подсчитали, что использование утяжелителей для лодыжек 5 фунтов (2,3 кг) и утяжелителей на запястьях 2,5 фунта (1,1 кг) даст улучшение на 14%. АККУРАТНЫЙ сжигать калории при выполнении домашних дел. Легкая атлетика и баскетбол (в первую очередь плиометрический ) показатели улучшились на 8–25% в основном в зависимости от того, использовали ли испытуемые жилеты с утяжелителями весь день или только во время тренировок, но эффект исчез через месяц, когда они не использовали тренировку с гипергравитацией.

Бактерии

Ученые НАСА, изучавшие удары метеоритов, обнаружили, что большинство штаммов бактерий способны воспроизводиться под давлением, превышающим 7500грамм.[3]

Недавнее исследование экстремофилов в Японии включало множество бактерий, в том числе кишечная палочка и Paracoccus denitrificans находиться в условиях экстремальной гравитации. Бактерии культивировали при чередовании в ультрацентрифуга на высоких скоростях, соответствующих 403 627грамм. Другое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщает, что некоторые бактерии могут существовать даже в экстремальной «гипергравитации». Другими словами, они все еще могут жить и размножаться, несмотря на гравитационные силы, которые в 400 000 раз превышают то, что ощущается здесь, на Земле.Paracoccus denitrificans была одной из бактерий, которые не только выживали, но и демонстрировали устойчивый рост клеток в этих условиях сверхускорения, которые обычно встречаются только в космических средах, например, на очень массивных звездах или в ударных волнах сверхновые. Анализ показал, что малый размер прокариотических клеток необходим для успешного роста в условиях гипергравитации. Исследование имеет значение для возможности существования экзобактерии и панспермия. Проблема этой практики - быстрое вращение. Если кто-то слишком быстро поворачивает голову, находясь внутри быстро движущейся центрифуги, он может почувствовать дискомфорт, как будто он кувыркается с ног на голову. Это может произойти, когда жидкости, чувствительные к равновесию, в полукружных каналах внутреннего уха «сбиваются с толку». Некоторые эксперименты с использованием центрифуг часто включают устройства, которые фиксируют головы субъектов, чтобы предотвратить эту иллюзию. Однако путешествовать по космосу с неподвижной головой непрактично.[4][5]

Влияние на синтез материалов

Условия высокой гравитации, создаваемые центрифугой, применяются в химической промышленности, литье и синтезе материалов.[6][7][8][9] На конвекцию и массоперенос сильно влияет гравитационное состояние. Исследователи сообщили, что уровень высокой плотности может эффективно влиять на фазовый состав и морфологию продуктов.[6]

Влияние на скорость старения крыс

С тех пор, как Перл предложил теорию старения для оценки скорости жизни, многочисленные исследования продемонстрировали ее применимость в отношении пойкилотерм. У млекопитающих, однако, удовлетворительные экспериментальные доказательства все еще отсутствуют, поскольку вызванное извне увеличение основной скорости метаболизма этих животных (например, помещением на холод) обычно сопровождается общим гомеостатическим нарушением и стрессом. Настоящее исследование было основано на выводе о том, что крысы, подвергшиеся слегка повышенной силе тяжести, способны адаптироваться с небольшим хроническим стрессом, но с более высоким уровнем основных метаболических затрат (повышенная «скорость жизни»). Скорость старения 17-месячных крыс, подвергшихся воздействию 3,14грамм в центрифуге для животных в течение 8 месяцев было больше, чем в контроле, о чем свидетельствует очевидно повышенное содержание липофусцина в сердце и почках, уменьшенное количество и увеличенный размер митохондрий сердечной ткани и нижнее дыхание митохондрий печени (сниженная `` эффективность '': на 20% больше АДФ : Соотношение 0, P менее 0,01; пониженная «скорость»: 8% более низкий коэффициент респираторного контроля, P менее 0,05).[10] Стабильное потребление пищи в день на 1 кг массы тела, которое предположительно пропорционально `` скорости жизни '' или конкретным базальным метаболическим расходам, было примерно на 18% выше, чем в контроле (P менее 0,01) после начального 2-месячного периода адаптации. . Наконец, хотя половина центрифугированных животных прожила лишь немного короче, чем контрольные (в среднем около 343 дней против 364 на центрифуге, разница статистически незначима), оставшаяся половина (самые долгоживущие животные) прожила на центрифуге в среднем 520 дней (диапазон 483–572) по сравнению со средним значением 574 дня (диапазон 502–615) для контролей, рассчитанным от начала центрифугирования, или на 11% короче (P менее 0,01). Таким образом, эти результаты показывают, что умеренное повышение уровня основного метаболизма молодых взрослых крыс, адаптированных к гипергравитации, по сравнению с контрольными животными в условиях нормальной силы тяжести, сопровождается примерно одинаковым увеличением скорости старения органов и снижением выживаемости, что согласуется с оценкой Перла. Скорость живой теории старения, ранее экспериментально продемонстрированная только в пойкилотермах.

Влияние на поведение взрослых крыс

Щенки от беременных крыс, подвергшихся воздействию гипергравитации (1,8грамм) или до нормальной силы тяжести в перинатальном периоде.[11] По сравнению с контрольной группой, у группы гипергравитации были более короткие задержки перед выбором руки лабиринта в Т-образном лабиринте и меньшее количество исследовательских ударов в дырочной доске. Во время диадических встреч у группы гипергравитации было меньшее количество эпизодов самоочищения и более короткие латентные периоды перед пересечением под крысами-противниками.

Рекомендации

  1. ^ «Специальное определение: гипергравитация». Интернет-словарь Вебстера. Получено 29 апреля 2011.
  2. ^ esa. «Центрифуга большого диаметра».
  3. ^ http://www.universetoday.com/89416/hypergravity/[требуется полная цитата ]
  4. ^ Тан, Кер (25 апреля 2011 г.). «Бактерии растут под силой тяжести, в 400 000 раз превышающей земную». National Geographic - Daily News. Национальное географическое общество. Получено 28 апреля 2011.
  5. ^ Дегучи, Сигэру; Хирокадзу Симосигэ; Микико Цудоме; Сада-атсу Мукаи; Роберт В. Коркери; Сусуму Ито; Коки Хорикоши (2011). «Рост микробов при повышенном ускорении до 403 627 × грамм". Труды Национальной академии наук. 108 (19): 7997–8002. Bibcode:2011PNAS..108.7997D. Дои:10.1073 / pnas.1018027108. ЧВК  3093466. PMID  21518884.
  6. ^ а б Инь, Си; Чен, Кексин; Чжоу, Хэпин; Нин, Сяошань (август 2010 г.). «Синтез горением композитов Ti3SiC2 / TiC из элементных порошков в условиях высокой гравитации». Журнал Американского керамического общества. 93 (8): 2182–2187. Дои:10.1111 / j.1551-2916.2010.03714.x.
  7. ^ Mesquita, R.A .; Leiva, D.R .; Yavari, A.R .; Ботта Филхо, W.J. (апрель 2007 г.). «Микроструктура и механические свойства массивных сплавов AlFeNd (Cu, Si), полученных литьем под центробежной силой». Материаловедение и инженерия: A. 452-453: 161–169. Дои:10.1016 / j.msea.2006.10.082.
  8. ^ Чен, Цзянь-Фэн; Ван, Ю-Хун; Го, Фен; Ван, Синь-Мин; Чжэн, Чонг (апрель 2000 г.). «Синтез наночастиц с использованием новейших технологий: реактивное осаждение с высокой гравитацией». Промышленные и инженерные химические исследования. 39 (4): 948–954. Дои:10.1021 / ie990549a.
  9. ^ Абэ, Ёсиюки; Майза, Джованни; Беллинджери, Стефано; Исидзука, Масао; Нагасака, Юджи; Сузуки, Тэцуя (январь 2001 г.). «Синтез алмаза с помощью плазменного cvd (hgcvd) постоянного тока высокой плотности с активным контролем температуры подложки». Acta Astronautica. 48 (2–3): 121–127. Bibcode:2001AcAau..48..121A. Дои:10.1016 / S0094-5765 (00) 00149-1.
  10. ^ Economos, A.C .; Miquel, J .; Ballard, R.C .; Blunden, M .; Lindseth, K.A .; Fleming, J .; Philpott, D.E .; Ояма, Дж. (1982). «Влияние смоделированной увеличенной гравитации на скорость старения крыс: последствия для скорости жизни теории старения». Архив геронтологии и гериатрии. 1 (4): 349–63. Дои:10.1016/0167-4943(82)90035-8. PMID  7186330.
  11. ^ Thullier, F .; Hayzoun, K .; Дюбуа, М .; Lestienne, F .; Лалонд, Р. (2002). «Исследование и двигательная активность молодых и взрослых крыс, подвергшихся воздействию гипергравитации при 1,8 G во время развития: предварительный отчет». Физиология и поведение. 76 (4–5): 617–622. Дои:10.1016 / S0031-9384 (02) 00766-7. PMID  12127001. S2CID  44448239.

внешняя ссылка

  • Тяга гипергравитации
  • Economos, AC; Микель, Дж; Баллард, RC; Blunden, M; Линдсет, штат Калифорния; Флеминг, Дж; Philpott, DE; Ояма, Дж (1982). «Эффекты смоделированной повышенной гравитации на скорость старения крыс: последствия для скорости жизни теории старения». Арка Геронтол Гериатр. 1 (4): 349–63. Дои:10.1016/0167-4943(82)90035-8. PMID  7186330.