Swaartekrag | AFRIFIKSIE
Swaartekrag is werklik 'n reuse onderwerp waaroor mens vir 'n baie lang tyd kan praat – maar ons sal dit beperk tot 'n kort oorsig en dan 'n bietjie fokus op die wetenskapfiksie daarvan.
Die woord "swaartekrag" is duidelik 'n samestelling wat dui op 'n krag wat iets te doen het met die konsep, of eienskap "swaar". Ons sê iets is swaar wanneer dit moeilik is om op te tel, of meer wetenskaplik gestel, wanneer 'n groot krag aangewend moet word om 'n voorwerp wat massa het te verplaas in die rigting wat teenoorgesteld is aan die aantrekkingskrag van die aarde. Om die waarheid te sê, die swaartekrag is eintlik dít wat verantwoordelik is vir iets om swaar voor te kom. Wanneer ons 'n baksteen op aarde optel, kan ons onsself voorstel hoe moeilik (of maklik) dit sal wees. Daardie selfde baksteen sal makliker op die maan opgetel kan word en moeiliker op 'n meer massiewe planeet as die aarde. Met ander woorde, die swaartekrag van 'n planeet veroorsaak dat iets swaar is, en hoe meer massief die planeet, hoe swaarder sal dit voorkom. Die mate van hoe swaar iets is, noem ons die gewig van die voorwerp – dieselfde voorwerp se gewig op die aarde en op die maan sal verskil, en tog sal die massa van die voorwerp oral dieselfde bly.
Die swaartekrag wat ons elkeen ken, is 'n wedersydse aantrekking tussen twee voorwerpe as gevolg van die gekombineerde massa van die twee. Die aarde trek jou dus net so sterk aan as wat jy die aarde aantrek, maar die rede vir hierdie aantrekkingskrag is hoofsaaklik omdat die aarde so massief is. Indien jy en 'n vriend saam in die ruimte in jul ruimtepakke sou ronddryf, sou die aantrekkingskrag wat julle op mekaar uitoefen amper onmeetbaar klein wees, want julle gekombineerde massa is maar uiters klein wanneer dit met die aarde s'n vergelyk word.
Wanneer ons op 'n planeet of maan is wat baie minder massief as die aarde is, dan is die swaartekrag ook baie minder. Dink maar aan die beeldmateriaal van ruimtevaarders wat op die maan rondbeweeg.
Die swaartekrag van die aarde is die rede waarom al die stof- en sanddeeltjies nie bloot in die ruimte ronddryf nie, maar in 'n enkele bal saam teen mekaar bly. Selfs die atmosfeer van die planeet bly om die planeet omdat die swaartekrag verhoed dat dit in die ruimte in verdamp of bloot wegdryf. Voorwerpe wat minder massief is as die aarde, soos die maan of Merkurius se swaartekrag was te swak om 'n atmosfeer daarom heen te behou.
In ons sonnestelsel, die Sol-stelsel, bestaan die son uit meer as 99% van al die materie in hierdie sonnestelsel. As gevolg van die groot massa van die son, oefen die son soveel swaartekrag uit dat dit al die planete in wentelbane daarom kan hou – selfs Pluto en die Oort-wolk wat so ver weg is dat dit slegs met sterk teleskope waargeneem kan word.
Dit is dus duidelik dat swaartekrag 'n direkte gevolg is van massa. Wanneer ons dus in 'n ruimteskip sou wees, is die gekombineerde massa van 'n persoon daarin en die skip self só klein dat dit nie die insittende teen die vloer sou kon vashou nie – die mense in die ruimteskip sou dus bloot ronddryf in die ruimteskip as hulle nie op 'n manier daaraan vasgemaak sou word nie, deur byvoorbeeld 'n sitplekgordel.
Die enigste twee praktiese maniere waarmee wetenskaplikes al vorendag kon kom om dié probleem die hoof te bied is die volgende. Dit is moontlik vir ruimtevaarders om magnetiese ruimtestewels te dra wat met magnetisme aan 'n magnetiese metaal kan vasklou sodat die ruimtevaarder kan stap en nie ronddryf nie. Hoewel dié idee in sekere omstandighede goed sou werk, is dit in die meeste gevalle nie juis prakties nie – daar is verskeie redes hiervoor, en jy kan seker self aan 'n hele paar dink.
Die tweede manier is om swaartekrag na te boots deur middelpuntvliedende krag te gebruik. Dit maak gebruik van 'n ruimteskip, of 'n gedeelte van 'n ruimteskip, wat om 'n as tol, sodat alles daarin teen die buitenste wand daarvan vasgedruk word – dit is dus 'n vorm van kunsmatige swaartekrag. Hierdie vorm van kunsmatige swaartekrag kom redelik dikwels in sekere van die harder wetenskapfiksie voor, en ons sien dikwels ruimtetuie wat hierdie idee gebruik.
Een van die groot pioniers in die ontwikkeling van ruimtevaart, die Duits gebore Wernher von Braun het reeds in 1956, voor die maanlandings reeds, sy idee vir so 'n ruimtestasie wat kunsmatige swaartekrag sou ontwikkel op televisie bekend gestel.
Maar nou, meer as 60 jaar later, en na verskeie ruimtestasies gebou is, het geen ruimtetuig of ruimtestasie wat werklik gebou is, al ooit van hierdie idee gebruik gemaak nie.
'n Eenvoudige ruimtestasie wat kunsmatige swaartekrag ontwikkel kan in die volgende beeld gesien word.
Maar 'n ruimtestasie is miskien 'n makliker voorbeeld, want dit hoef bloot in 'n vaste wentelbaan om 'n planeet te vertoef. In die fliek The Martian (2015) kry ons met die ruimteskip, die Hermes, te doen wat tussen Mars en die aarde reis. Merk dat dit maar 'n klein gedeelte van die skip is wat tol om die sentrale as van die skip – net die deel waar die bemanning normaalweg is.
Die Avalon is die ruimteskip wat in die fliek Passangers (2016) gesien word. In hierdie fliek is die deel wat tol, 'n veel groter deel van die tuig (omdat dit soveel passasiers vervoer), en die tollende deel is nie 'n ring nie, maar eerder drie afsonderlike gedeeltes van 'n heliks.
Die 2009 fliek Avatar is die Interstellêre Voertuig – Venture Star te sien wat aanvullende personeel na die maan Pandora toe vervoer. Omdat almal in 'n slaaptoestand vervoer word is net 'n klein aantal bemanning wakker, en daarom word net 'n klein deel van die tuig vir kunsmatige swaartekrag toegerus – soos in die volgende greep gesien kan word. Hier word nie van 'n ringstruktuur gebruik gemaak nie, maar eerder van 'n staaf wat om die tuig se as tol.
Hoewel hierdie flieks wat ons hier noem, en 'n klompie ander, darem 'n poging aanwend om die teenwoordigheid van kunsmatige swaartekrag te verduidelik, word die meeste ruimtetuie in WF-flieks sonder sulke tegnologie getoon en daar skyn nietemin wel swaartekrag teenwoordig te wees. Dit is dus 'n verdere manier wat in die wêreld van wetenskapfiksie bestaan om swaartekrag te ontwikkel. Min van daardie flieks of televisiereekse wend enigsins 'n poging aan om te verduidelik hoe swaartekrag dan wel bewerkstellig word.
Een moontlikheid is om van gavitone gebruik te maak. 'n Graviton is blykbaar 'n elementêre subatomiese deeltjie wat moontlik bestaan en wat die rede is waarom materie swaartekrag openbaar – hoewel dit tans bloot akademies is en die bestaan daarvan nog glad nie bevestig is nie. Die idee sou dan wees dat dit soos 'n flitslig aan- of afgeskakel kan word. Dít is natuurlik bloot hipoteties – maar dis natuurlik presies die tipe idee waaruit wetenskapfiksie bestaan.
'n Uiters vreemde eienskap van swaartekrag waarmee ons nogal min te doen kry, sien ons egter in die 2014 fliek, Interstellar. Dit is 'n teorie wat aanvanklik deur Albert Einstein ingesien is, dat tyd stadiger verloop in die teenwoordigheid van 'n sterk swaartekragveld. In dié fliek gaan twee van die karakters land op 'n planeet wat in die teenwoordigheid is van 'n baie massiewe ster. 'n Ander karakter bly egter op die moederskip agter, maar wanneer die twee weer dadelik na die landing die planeet verlaat om na die moederskip terug te keer, het hul vriend wat agtergebly het in 'n ou man verander want daar het jare en jare vir hom verby gegaan terwyl die ander twee skaars weg was. Hoewel hierdie ook bloot 'n teorie is, is daar heelwat werk gedoen wat hierdie konsep ondersteun sodat daar feitlik geen twyfel oor hierdie eienskap bestaan nie.
Bly liewer maar op aarde – verbeelding is nie regtig blootgestel aan die effekte van swaartekrag nie…