Keinotekoinen painovoima on havaitun painovoiman muutos (väheneminen tai lisääntyminen) keinotekoisin keinoin. Tieteiskirjallisuudessa se yhdistetään usein avaruuteen , mutta maan painovoiman säätelyyn (etenkin tieteellisiin kokeisiin) ja muilla planeetoilla on monia syitä . Käytännössä painovoiman illuusio voidaan luoda erilaisilla fyysisillä voimilla. Esimerkiksi hitausvoima (katso painovoima- ja hitausvoimien vastaavuusperiaate ) ja erityisesti keskipakovoima [1] .
Keinotekoisen painovoiman luomista pidetään toivottavana pitkäaikaisessa avaruusmatkailussa (ja yleensä avaruudessa pysymisessä), jotta voidaan luoda fysiologisesti luonnolliset olosuhteet ihmisille asua avaruusaluksissa ja erityisesti välttää haitalliset vaikutukset ihmisiin. pitkittyneen painottomuuden ruumis [2] [3] . Tämän konseptin kehitti ensimmäisenä K. E. Tsiolkovsky kiertorata-asemia ja pitkän matkan tähtienvälisiä lentoja varten.
Ensimmäisen keinotekoisen painovoiman kiertorata-aseman rakentaa multimiljardööri Jedd McCaleb , joka loi Vast Space -startupin [4] tätä tarkoitusta varten .
Keinotekoinen painovoimakammio voidaan luoda myös pallolla, joka perustuu usean vapausasteen gyroskooppiin. Joten, jos Tsiolkovskyn "donitsi" pyörii yhdessä tasossa, niin keinotekoisen painovoiman pallo tai kammio pyörii kaikissa kolmessa tasossa samanaikaisesti. Siten tuloksena oleva keskipakovoima vaikuttaa kaikkiin pallon sisällä oleviin kappaleisiin sen keskustasta sisäpintaan [5] . Tämän rakenteen etuja ovat Coriolis-voimien tasoitus ja mahdollisuus käyttää halkaisijaltaan pienempiä palloja verrattuna samassa tasossa pyöriviin toroidin muotoisiin "munkkeihin".
Seuraava keinotekoisen painovoiman luomiskonsepti perustuu siihen tosiasiaan, että kaikki aineet ovat enemmän tai vähemmän diamagneettisia , joten kun ulkoinen vakiomagneettikenttä kohdistetaan kappaleisiin, ne työnnetään ulos alueelta, jolla on lisääntynyt tiheys, alueelle, jossa on pienentynyt magneettikentän tiheys. Siten tavallinen sylinteri, jonka ympärille on kierretty Thomson-kela, mutta jonka käämitysväli on muuttuva, simuloi painovoiman toimintaa, koska diamagneettinen voima työntää esineitä ulos käämien synnyttämästä tiheästä magneettikentästä pieniin käämitysväliin. sylinterin alemmat alueet, joissa käämillä on enemmän käämitysväliä ja vastaavasti magneettikenttä vähemmän tiheä. Sama vaikutus voidaan saavuttaa käyttämällä sylinteriä, jolla on sama käämitysväli, mutta samalla sen tulisi olla käänteisen ylhäältä alas pyramidin muodossa. Siellä missä käämiä on enemmän, magneettikenttä on tiheämpi ja diamagneettinen voima työntää kappaleet sylinterin pohjalle, missä käämityksiä on vähemmän ja sen seurauksena magneettikenttä on vähemmän tiheä. [6]
Painovoiman puuttuessa jotkut ihmiset ja eläimet kokevat avaruuteen sopeutumisoireyhtymän . Monet oireyhtymät ilmaantuvat muutamassa päivässä ja häviävät pian, mutta esimerkiksi luun tiheys laskee hitaasti ajan myötä [3] . Vähimmäispainovoima, joka tarvitaan näiden muutosten estämiseen, ei ole vielä tiedossa - nykyaikaisella biologialla on käsitys vain maanpäällisen painovoiman ja painottomuuden vaikutuksista maapallon kiertoradalle. Tällä hetkellä ei ole riittävästi teknisiä valmiuksia suorittaa kokeita väliarvoilla, ja NASA :n astronautit viettivät liian vähän aikaa Kuussa arvioidakseen pienentyneen (tässä tapauksessa kuun) painovoiman vaikutusta ihmiskehoon.
Tohtori Alfred Smith Kalifornian yliopistosta suoritti useita kokeita . Hänen kokeensa kohteena olivat kanat (kaksijalkaisina eliöinä) ja hiiret. Maapallon suurten sentrifugien luoma lisääntynyt painovoima on pitkään vaikuttanut eläimiin [7] [8] .
Venäjän tiedeakatemian biolääketieteellisten ongelmien instituutin pohjalta kehitettiin vuoden 2016 lopussa pienisäteinen sentrifugi keinotekoisen painovoiman luomiseksi RSC Energian kehittämään muunnettavissa olevaan avaruusmoduuliin . Samaan aikaan RSC Energian johtaja Vladimir Solntsev totesi, että tällainen moduuli olisi mahdollista luoda ja tuoda ISS:ään asianmukaisella rahoituksella - 6-7 miljardia ruplaa - noin vuosina 2021-2022. 19. maaliskuuta 2019 IBMP RAS:n johtaja Oleg Orlov kertoi tiedotusvälineille, että instituutti testasi jo lyhyen kantaman sentrifugia, mutta sellaisen moduulin käynnistämistä ei vielä sisällytetty ISS:n lentoohjelmaan [9] . Koska Roscosmos aikoo vetäytyä ISS-projektista vuoden 2024 jälkeen, tästä moduulista tulee todennäköisesti osa kansallista kiertorataasemaa ROSS .