Kunstmatige zwaartekracht is al lang het spul van sciencefiction. Stel je de wielvormige schepen voor uit films als 2001:A Space Odyssey en The Martian, denkbeeldige vaartuigen die hun eigen zwaartekracht genereren door rond te draaien in de ruimte.

Nutsvoorzieningen, een team van CU Boulder werkt eraan om die bestaande technologieën te realiseren.

De onderzoekers, onder leiding van ruimtevaartingenieur Torin Clark, kan die Hollywood-creaties nog niet nabootsen. Maar ze bedenken nieuwe manieren om draaiende systemen te ontwerpen die misschien passen in een kamer van toekomstige ruimtestations en zelfs maanbases. Astronauten kunnen slechts een paar uur per dag in deze kamers kruipen om hun dagelijkse dosis zwaartekracht te krijgen. Denk aan spabehandelingen, maar voor de effecten van gewichtloosheid.

De groep hoopt dat haar werk op een dag zal helpen astronauten gezond te houden terwijl ze de ruimte in gaan, waardoor mensen verder van de aarde kunnen reizen dan ooit tevoren en langer weg kunnen blijven.

Maar eerst, Het team van Clark moet een probleem oplossen dat voorstanders van kunstmatige zwaartekracht al jaren teistert:bewegingsziekte.

"Astronauten ervaren botverlies, spierverlies, cardiovasculaire deconditionering en meer in de ruimte. Vandaag, er zijn een reeks kleine tegenmaatregelen om deze problemen op te lossen, " zei Clark, een assistent-professor bij de afdeling Lucht- en Ruimtevaarttechniek van Ann en H.J. Smead. "Maar kunstmatige zwaartekracht is geweldig omdat het ze allemaal tegelijk kan overwinnen."

Vreemde sensatie

Clark test het zelf uit in een kamer op de campus die niet veel groter is dan een gewoon kantoor.

De machinist gaat liggen op een metalen platform dat eruitziet als een ziekenhuisbrancard, onderdeel van een machine die ingenieurs een centrifuge met een korte straal noemen. Na een snelle aftelling, het platform begint door de kamer te draaien, eerst langzaam en dan sneller en sneller.

Nicolaas Dembiczak, een niet-gegradueerde student die lucht- en ruimtevaarttechniek studeert en onderzoeksassistent in het laboratorium, kijkt naar de voortgang van Clark vanaf een computerscherm in de kamer ernaast.

"Je komt nu op 15 omwentelingen per minuut, ' zegt hij door een microfoon.

Clark, echter, lijkt het niet erg te vinden. "Het is leuk, " hij zegt.

Het is ook het dichtst dat wetenschappers op aarde kunnen benaderen hoe kunstmatige zwaartekracht in de ruimte zou kunnen werken.

Clark legde uit dat de hoeksnelheid die door de centrifuge wordt gegenereerd, zijn voeten naar de basis van het platform duwt - bijna alsof hij onder zijn eigen gewicht staat.

Maar er is een probleem met dit soort zwaartekracht, een die bekend is bij iedereen die een pretpark heeft bezocht. Als Clark zijn hoofd naar beide kanten draaide terwijl hij ronddraaide, hij zou een sensatie ervaren die bekend staat als de "cross-coupled illusion" - een verstoring van het binnenoor waardoor je het gevoel krijgt dat je tuimelt.

"Het is een heel vreemde gewaarwording, " zei Kathrine Bretl, een afgestudeerde student in het lab van Clark.

Zo vreemd dat al decenia, ingenieurs beschouwden dat soort reisziekte als een dealbreaker voor kunstmatige zwaartekracht.

Clark en Bretl, echter, andere ideeën had.

Langzaam aan doen

In een reeks recente onderzoeken, het paar en hun collega's gingen op onderzoek uit of misselijkheid echt de toegangsprijs is voor kunstmatige zwaartekracht. Met andere woorden, zouden astronauten hun lichaam kunnen trainen om de spanning te verdragen die ontstaat door in cirkels rondgedraaid te worden als hamsters in een wiel?

Het team begon met het rekruteren van een groep vrijwilligers en testte ze gedurende 10 sessies in de centrifuge.

Maar in tegenstelling tot de meeste eerdere onderzoeken, de CU Boulder-onderzoekers deden het rustig aan. Ze draaiden hun proefpersonen eerst met slechts één omwenteling per minuut, en pas de snelheid op toen elke rekruut niet langer de kruislings gekoppelde illusie ervoer.

"Ik presenteer op een conferentie en iedereen zegt:'zij is degene die mensen spint en ziek maakt, '" zei Bretl. "Maar we proberen gevallen van reisziekte te vermijden, omdat het hele doel van ons onderzoek is om het draaglijk te maken."

De persoonlijke aanpak werkte. Tegen het einde van de 10e sessie, de proefpersonen draaiden allemaal comfortabel, zonder enige illusie te voelen, met een gemiddelde snelheid van ongeveer 17 omwentelingen per minuut. Dat is veel sneller dan enig eerder onderzoek had kunnen bereiken. De groep rapporteerde haar resultaten in juni in het Journal of Vestibular Research.

Clark zegt dat de studie sterk bewijst dat kunstmatige zwaartekracht een realistische optie kan zijn voor de toekomst van ruimtevaart.

"Voor zover we kunnen nagaan, in wezen kan iedereen zich aanpassen aan deze stimulus, " hij zei.

In lopend onderzoek, de onderzoekers verhoogden ook het aantal trainingen tot 50, ontdekken dat mensen met meer tijd nog sneller zouden kunnen draaien.

Maar ze hebben ook veel meer vragen te beantwoorden voordat je misschien een kunstmatige zwaartekrachtkamer op de top van het internationale ruimtestation ziet:hoe lang duren de effecten van training, bijvoorbeeld, en hoeveel zwaartekracht zou een astronaut nodig hebben om het verlies van spieren en botten te compenseren?

Bretl, echter, hoopt dat het onderzoek wetenschappers zal gaan overtuigen dat kunstmatige zwaartekracht niet alleen voor zomerkaskrakers is.

"Het punt van ons werk is om te proberen meer mensen te laten denken dat kunstmatige zwaartekracht misschien niet zo gek is, "zei ze. "Misschien heeft het een plaats buiten science fiction."