Grawitacja to fundamentalna siła przyciągania, która występuje między wszystkimi obiektami mającymi masę. To właśnie grawitacja jest odpowiedzialna za to, że przedmioty spadają na ziemię, planety krążą wokół gwiazd, a galaktyki się przyciągają.
Ta siła wynika z masy ciał i działa proporcjonalnie do niej. Czyli im większa masa, tym mocniejsza siła przyciągania grawitacyjnego. Właśnie dzięki grawitacji Ziemia utrzymuje nas na swojej powierzchni, a Księżyc krąży wokół naszej planety. Podobnie, Słońce przyciąga planety swoim polem grawitacyjnym, co utrzymuje je w ich orbitach.
Czym jest grawitacja
Teoria grawitacji została po raz pierwszy szczegółowo opisana przez Isaaca Newtona. Stworzył on prawo powszechnego ciążenia, które mówi, że każde ciało w przestrzeni przyciąga inne ciała siłą proporcjonalną do ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości między nimi.
W teorii względności Alberta Einsteina grawitacja jest interpretowana jako zakrzywienie czasoprzestrzeni przez obiekty obdarzone masą. Obiekty te zakrzywiają przestrzeń, co powoduje, że inne obiekty poruszają się po krzywych torach wokół nich. W skrócie, grawitacja jest siłą, która przyciąga obiekty z masą do siebie. To jedna z fundamentalnych sił, które rządzą ruchem i strukturą Wszechświata.
Grawitacja na Ziemi
Na Ziemi przyśpieszenie grawitacyjne wynosi około 9,8 metra na sekundę do kwadratu (m/s2). Oznacza to, że z każdą sekundą spadania obiektu jego prędkość wzrasta o 9,8 metra na sekundę. To przyspieszenie grawitacyjne na Ziemi pozwala nam mieć stabilne środowisko, w którym możemy wykonywać codzienne czynności bez uczucia nieważkości. Dzięki grawitacji Ziemia ma też atmosferę.
Jednak Mars jest znacznie mniejszy od Ziemi, co bezpośrednio wpływa na jego grawitację. Masa Marsa wynosi około 10 procent masy Ziemi, a jego średnica jest w przybliżeniu o połowę mniejsza od tej naszej planety. W rezultacie grawitacja Marsa jest znacznie słabsza od ziemskiej.
Grawitacja na Marsie
Mars ma masę około 6,39 x 1023 kilogramów, podczas gdy masa Ziemi wynosi około 5,97 x 1024 kilogramów. Średnica Marsa wynosi około 6 779 kilometrów, podczas gdy średnica Ziemi to około 12 742 kilometrów. Te różnice mas i rozmiarów przyczyniają się do różnic w zakresie przyciągania grawitacyjnego między obiema planetami.
Grawitacja na Marsie wynosi około 3,7 metra na sekundę do kwadratu (m/s2). Stanowi to tylko około 38 proc. tej ziemskiej. Oznacza to, w największym uproszczeniu, że obiekty na Marsie ważą około 38 proc. tego, co ważyłyby na Ziemi. Na przykład 100-kilogramowy obiekt na Ziemi ważyłby tylko 38 kilogramów na Marsie. Ta zmniejszona grawitacja ma znaczące implikacje dla eksploracji i zamieszkiwania planety przez ludzi.
Wpływ grawitacji Marsa na zdrowie
Niższa grawitacja na Marsie miałaby kilka skutków dla ludzkiego ciała. Głównie ze względu na zmniejszone obciążenie naszego układu mięśniowo-szkieletowego i sercowo-naczyniowego. W środowisku o zmniejszonej grawitacji na Marsie astronauci doświadczyliby uczucia lekkości. Używaliby mniejszej siły do wykonania zadań, a pewne czynności trudne na Ziemi – jak podnoszenie ogromnych ciężarów – tam byłyby prostsze. Jednak z czasem zmniejszyłoby to również siłę ich mięśni i kości.
Układ mięśniowo-szkieletowy dostosowuje się do sił, których doświadcza. W środowisku Marsa o niższej grawitacji mięśnie i kości byłyby mniej obciążone w porównaniu z Ziemią. W rezultacie stopniowo traciłyby masę i siłę, co prowadziłoby do zaniku mięśni i zmniejszenia gęstości kości.
Układ sercowo-naczyniowy jest odpowiedzialny za pompowanie krwi w całym organizmie. W środowisku Marsa o zmniejszonej grawitacji serce nie musiałoby pracować tak ciężko, aby wprowadzać krew w ruch wbrew sile grawitacji. Może to prowadzić do zmniejszenia masy mięśnia sercowego i osłabienia układu sercowo-naczyniowego na przestrzeni czasu.
Jedną z istotnych obaw związanych z długotrwałym pobytem na Marsie jest wpływ niskiej grawitacji na gęstość kości. Bez wystarczającego obciążenia grawitacyjnego kości uległyby demineralizacji, co uczyniłoby je bardziej podatnymi na osteoporozę i złamania.
Przyszła eksploracja Marsa
Zrozumienie skutków zmniejszonej grawitacji ma kluczowe znaczenie dla planowania i przeprowadzenia udanych misji na Marsa, np. w ramach programu Artemis. Astronauci musieliby dostosować się do zmienionych warunków i wymagań fizycznych, które mogą znacznie różnić się od ich doświadczeń na Ziemi. Potrzebne są nowe techniki i strategie, aby skutecznie poruszać się w marsjańskim środowisku.
Konstrukcja skafandra kosmicznego odgrywa istotną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i funkcjonalności astronautów na Marsie. Kombinezony muszą zapewniać odpowiednie wsparcie i ochronę, jednocześnie umożliwiając swobodę poruszania się w środowisku o zmniejszonej grawitacji. Inżynierowie i naukowcy nieustannie rozwijają zaawansowane technologie skafandrów kosmicznych, które odpowiadają na wyzwania związane z grawitacją Marsa.
Długotrwałe pobyty na Marsie naraziłyby astronautów na chroniczne skutki zmniejszonej grawitacji. Kluczowe znaczenie ma zbadanie i zrozumienie tych efektów, aby zapewnić dobre samopoczucie i zdrowie astronautów podczas i po ich misjach.
Zalety słabej grawitacji
Ale jest też dobra informacja. Tak zwana prędkość ucieczki, czyli minimalna prędkość, jaką obiekt musiałby osiągnąć, aby uniknąć wpadnięcia z powrotem na powierzchnię planety, wynosi na Marsie ok. 5 km/s. Na Ziemi – ponad 11 km/s. Oznacza to, że rakiety startujące z Marsa będą potrzebowały znacznie mniej paliwa niż te ziemskie. W związku z czym Mars może stać się dobrym miejscem na bazę, z której odlatywałyby statki mające badać odległe części Układu Słonecznego.
