כבידה מלאכותית
שיטות > סיבוב

ספינת חלל מסתובבת תיצור תחושה של גרביטציה בתוך החלל הפנימי שלה. הסיבוב, באמצעות הכוח הצנטריפוגלי, גורם לכל העצמים להימשך לכיוון הדופן החיצונית של הכלי ובכך יוצר משיכה כלפי חוץ. הכוח הצנטריפוגלי נגרם עקב נטיית הגופים להתמיד בתנועה בקו ישר (עיקרון ההתמדה; החוק הראשון של ניוטון). בטן הכלי מספקת את הכוח הצנטריפטלי הדרוש כדי לכפות על העצמים תנועה מעגלית. לכן, הכבידה שמורגשת על ידי העצמים בספינה היא פשוט כוח התגובה של העצם לכוח הצנטריפטלי של הכלי על העצם, בהתאם ל-חוק הפעולה והתגובה של ניוטון (החוק השלישי).
גודל תאוצת הכובד (ג'י) נתון על ידי  \ a=\omega ^{2}R כאשר  \omega  היא התדירות הזוויתית (מספר רדיאנים לשנייה) ו־R הוא רדיוס הסיבוב. ביחידות מנורמלות:  \ 9.81g=R\left({\frac {\pi }{30}}\times {\mbox{rpm}}\right)^{2} כאשר rpm הוא מספר הסיבובים לדקה (סל"ד) ו־g הוא היחס בין התאוצה לתאוצת הנפילה החופשית על פני כדור הארץ. תאוצה של 1 ג'י שווה ל־9.81 מטר לשנייה בריבוע:  g=9.81\ \mathrm {m} /\mathrm {s} ^{2}.
כדי שעצם ירגיש את המשיכה כלפי הדופן החיצונית של הכלי, עליו להיות בתנועה סיבובית ביחס למרכז הסיבוב של הכלי. בהיעדר חיכוך או התנגדות אוויר, עצם שלא זז יישאר במקומו (אף אם הוא לא נמצא במרכז התנועה) ולא "ייפול" אל עבר הדופן. עובדה זו מדגימה את העובדה שהכבידה המלאכותית היא תוצאה של התנועה הסיבובית של העצם והתגובה לכוח הצנטריפטלי ואיננה משיכה בין העצם לדופן.
לכבידה מלאכותית שנגרמת על ידי סיבוב יש תוצאות לוואי:
כוח קוריוליס שנוצר על ידי הסיבוב יכול לגרום לסחרחורת או בחילה. ההנחה היא [דרוש מקור] שבקצב של 2 סיבובים לדקה (סל"ד) או פחות לא יתרחשו תופעות אלה. בקצב סיבובים גבוה יותר יהיו שיתרגלו לאפקט קוריוליס ויהיו שלא יתרגלו אליו ויסבלו מתופעות הלוואי. בקצב סיבובים של 7 סל"ד ומעלה ההנחה היא כי לא יהיו אנשים שיוכלו לעמוד בפני תופעות לוואי אלה או להתרגל אליהן. לא ידוע עד כמה חשיפה ארוכה לכוח קוריוליס משפיעה על סבירות האפשרות של האדם להתרגל אליו. כדי לשכך את הבחילה שיכולה להיווצר בעקבות כוח קוריוליס יש לרסן את תנועות הראש. ייתכן שריסון תנועות ראש הוא דבר שניתן לתרגל בכבידה מלאכותית (אולם התעמלות של כבידה מלאכותית), אך לא ניתן לתרגל דברים אחרים.
גרדיאנט כבידה: עוצמת הכבידה המלאכותית משתנה ביחס ישיר למרחק ממרכז הסיבוב. עם רדיוס סיבוב קטן, עוצמת הכבידה שתורגש על ראש של אדם תהיה שונה מהעוצמה שתורגש על רגליו. אפקט זה יכול לגרום להרגשה מוזרה בשינוי תנוחות הגוף. סיבובים איטיים יותר או רדיוס סיבוב גדול יותר אמור להביא לכך שאפקט זה יהיה בלתי מורגש.
תנועה זוויתית: כאמור לעיל, מהירות זוויתית גבוהה יוצרת עוצמה גבוהה של כוחות קוריוליס, תנע זוויתי ידרוש מערכת הנעה כדי לסובב את הכלי. בנוסף, אם חלקים מהחללית במכוון לא מסתובבים, חיכוך ומומנט כוח יגרמו לסיבוב להתכנס ולחלקים הלא נעים להתחיל להסתובב, דבר שידרוש הספק ומנועים כדי לפצות על ההפסדים בגלל חיכוך. התמדה זוויתית יכולה גם היא לסבך את הנעת הכלי והשליטה בגובה.
פרק זה טעון עריכה. אנא תרמו לוויקיפדיה . ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה. הסיבה היא: יש לתרגם את הטבלה לעברית.
האתגרים ההנדסיים שביצירת ספינת חלל מסתובבת הם פשוטים יחסית בהשוואה לגישות אחרות. תכנונים של ספינות חלל תאורטיות המשתמשים בכבידה מלאכותית מציגים מגוון רחב של גרסאות עם בעיות, חסרונות ויתרונות. כדי להפחית כוחות קוריוליס לרמה בלתי מורגשת על קצב הסיבוב להיות 2 סל"ד ומטה. כדי להפיק כוח משיכה של g אחד, על רדיוס הסיבוב להיות באורך 224 מטר ומעלה, דבר שמחייב תכנון חללית גדולה מאוד. להפחתת המסה, התמיכות לאורך הקוטר יורכבו אך ורק מכבלים שמחברים את שני מקטעי החללית, כנראה גם מודול קיום (habitat module) ומשקל־נגד המורכב משאר חלקי החללית. יוג'ין פ. לאלי (Eugene F. Lally) ממעבדת הנעת הסילון (Jet Propulsion Laboratory) הציע את הרעיון הזה בתחילת שנות ה־60 של המאה ה־20 במאמר שכותרתו "To Spin or Not to Spin". מדענים עדיין אינם יודעים האם חשיפה לגרביטציה גבוהה למשך תקופות קצרות תורמת לבריאות כמו חשיפה מתמשכת לגרביטציה נורמלית, וכן אינם יודעים כמה יעילה היא חשיפה לרמה נמוכה של גרביטציה למניעת האפקטים של חוסר משקל. כבידה מלאכותית של 0.1 ג'י תדרוש רדיוס סיבוב של 22 מטר בלבד. באופן דומה, רדיוס סיבוב של 10 מטר בקצב 10 סל"ד יידרש בשביל להפיק כבידה של 1 ג'י (בירכיים הגרביטציה תהייה גבוהה יותר ב־11% מאשר בכפות הרגליים) או 14 סל"ד כדי להפיק כבידה של 2 ג'י. אם חשיפה קצרה לכבידה גבוהה יכולה לנטרל את האפקטים הבריאותיים של חוסר משקל, אזי צנטריפוגה קטנה תוכל לשמש כמתקן אימונים לשמירה על הגוף מפני תוצאות חוסר משקל.
החללית ג'מיני 11 ניסתה לייצר כבידה מלאכותית על ידי סיבוב הקפסולה סביב רכב המטרה אג'נה (Agena Target Vehicle) שמחוברת אליה באמצעות רצועה באורך 36 מטר. הכוח שנוצר מכך היה קטן מידי בשביל להיות מורגש על ידי האסטרונאוטים, אך העצמים נצפו כשהם זזים לעבר "רצפת" הקפסולה.
לוויין (אנ') תוכנן למטרת חקר ההשפעות של כבידה מלאכותית על יונקים. 15 עכברים היו אמורים לשהות בשדה כבידה מלאכותית של 0.38 ג'י (כמו שקיים במאדים) שמקורו בתנועה סיבובית בקצב 34 סל"ד ורדיוס של כ־30 ס"מ.