Co je stav beztíže. Stav beztíže Stav beztíže tělesa na umělé družici Země

1.1 Simulace stavu beztíže

Beztíže, stav hmotného tělesa, ve kterém vnější síly na něj působící ani pohyb, který vykonává, nezpůsobují vzájemný tlak částic na sebe. Pokud je těleso v klidu v gravitačním poli Země na vodorovné rovině, působí na něj gravitační síla a reakce roviny směřující opačně, v důsledku čehož vzájemné tlaky částic tělesa na vznikají navzájem. Lidské tělo takové tlaky vnímá jako pocit tíhy. Podobný výsledek nastane pro těleso, které je ve výtahu pohybujícím se svisle dolů se zrychlením a 1 g, kde g je zrychlení volného pádu. Ale když a = g, těleso (všechny jeho částice) a výtah jsou ve volném pádu a nevyvíjejí na sebe žádný vzájemný tlak; v důsledku toho se zde odehrává fenomén stavu beztíže. V tomto případě jsou všechny částice tělesa ve stavu beztíže ovlivňovány gravitací, ale na povrch tělesa nepůsobí žádné vnější síly (například podpůrné reakce), které by mohly způsobit vzájemné tlaky částic na sebe. Podobný jev je pozorován u těles umístěných v umělé družici Země (nebo kosmické lodi); tato tělesa a všechny jejich částice, které obdržely spolu s družicí odpovídající počáteční rychlost, se vlivem gravitačních sil pohybují po svých drahách se stejnými zrychleními, jako volné, aniž by na sebe vyvíjely vzájemný tlak, tj. stav beztíže. Podobně jako na těleso ve výtahu na ně působí gravitační síla, ale na povrchy těles nepůsobí žádné vnější síly, které by mohly způsobit vzájemné tlaky těles nebo jejich částic na sebe.

Obecně platí, že těleso působením vnějších sil bude ve stavu beztíže, pokud: a) působící vnější síly jsou pouze hmotové (gravitační síly); b) pole těchto tělesných sil je lokálně homogenní, tj. síly pole udělují všem částicím tělesa v každé jeho poloze stejné zrychlení co do velikosti a směru; c) počáteční rychlosti všech částic tělesa jsou stejné v modulu i směru (těleso se pohybuje vpřed). Tedy každé těleso, jehož rozměry jsou malé ve srovnání se zemským poloměrem, vykonávající volný translační pohyb v zemském gravitačním poli, bude za nepřítomnosti jiných vnějších sil ve stavu beztíže. Výsledek bude podobný pro pohyb v gravitačním poli jakýchkoliv jiných nebeských těles. Vzhledem k výraznému rozdílu mezi podmínkami stavu beztíže a pozemskými podmínkami, ve kterých jsou vytvářeny a upravovány přístroje a sestavy umělých družic Země, kosmických lodí a jejich nosných raket, zaujímá problém stavu beztíže významné místo mezi ostatními problémy kosmonautiky. Beztíže lze využít k realizaci některých technologických procesů, které je v pozemských podmínkách obtížné nebo nemožné realizovat (například získávání kompozitních materiálů s jednotnou strukturou v celém objemu, získávání těles přesného kulového tvaru z roztaveného materiálu vlivem sil povrchového napětí , atd.). První experiment se svařováním různých materiálů za podmínek N. a vakua byl proveden během letu sovětské kosmické lodi Sojuz-6 (1969). Na americké vesmírné stanici Skylab (1973) byla provedena řada technologických experimentů (svařování, zkoumání toku a krystalizace roztavených materiálů atd.).

Zvláště důležité je vzít v úvahu zvláštnost podmínek stavu beztíže během letu kosmických lodí s lidskou posádkou: podmínky života člověka ve stavu beztíže se výrazně liší od obvyklých pozemských, což způsobuje změny v řadě jeho životně důležitých funkcí. funkcí. Stav beztíže tak staví centrální nervový systém a receptory mnoha analyzačních systémů (vestibulární aparát, svalově-kloubní aparát, cévy) do neobvyklých podmínek fungování. Stav beztíže je proto považován za specifický integrální podnět, který působí na lidský a zvířecí organismus během celého oběhu. Reakcí na tento podnět jsou adaptační procesy ve fyziologických systémech; míra jejich projevu závisí na délce trvání stavu beztíže a v mnohem menší míře na individuálních vlastnostech organismu.

S nástupem stavu beztíže se u některých astronautů rozvinou vestibulární poruchy. Dlouhou dobu přetrvává pocit tíhy v oblasti hlavy (kvůli zvýšenému prokrvení). Adaptace na stav beztíže přitom probíhá zpravidla bez vážných komplikací: ve stavu beztíže si člověk zachovává schopnost pracovat a úspěšně provádí různé pracovní operace, včetně těch, které vyžadují jemnou koordinaci nebo velké výdaje energie. Motorická aktivita ve stavu beztíže vyžaduje mnohem méně energie než podobné pohyby ve stavu beztíže. Pokud se při letu nepoužívala preventivní opatření, pak v prvních hodinách a dnech po přistání (období opětovné adaptace na pozemské podmínky) zažívá osoba, která podnikla dlouhý vesmírný let, následující soubor změn. 1) Porušení schopnosti udržet vertikální držení těla ve statické a dynamické; pocit tíhy částí těla (okolní předměty jsou vnímány jako neobvykle těžké, chybí trénink v dávkování svalové námahy). 2) Porušení hemodynamiky při práci střední a vysoké intenzity; po přechodu z horizontální polohy do vertikální jsou možné stavy před mdlobou a mdloby (ortostatické testy). 3) Porušení metabolických procesů, zejména metabolismu voda-sůl, které je doprovázeno relativní dehydratací tkání, snížením objemu cirkulující krve, snížením obsahu řady prvků ve tkáních, zejména draslíku a vápníku. 4) Porušení kyslíkového režimu těla při fyzické námaze. 5) Snížená imunobiologická rezistence. 6) Vestibulo-vegetativní poruchy. Všechny tyto posuny způsobené stavem beztíže jsou vratné. Urychlené obnovy normálních funkcí lze dosáhnout pomocí fyzioterapie a cvičební terapie, stejně jako přípravným tréninkem v letadle pro simulaci stavu beztíže, v bazénech beztíže a simulaci stavu beztíže při vznášení se ve vzduchu.

Hmotnost tělesa je síla, kterou těleso vlivem přitažlivosti Zemí tlačí na pevný (vzhledem k Zemi) vodorovný stojan nebo táhne závěsný závit. Hmotnost tělesa se rovná gravitační síle.

Protože podpěra nebo závěs naopak působí na tělo, charakteristickým znakem hmotnosti je přítomnost deformací v těle způsobených jeho interakcí s podpěrou nebo závěsem.

Při volném pádu těles v nich nedochází k deformacím, v tomto případě jsou tělesa in stav beztíže. Obrázek ukazuje nastavení, pomocí kterého to lze zjistit. Instalace se skládá z pružinových vah, na které je zavěšeno břemeno. Celá instalace se může pohybovat nahoru a dolů podél vodítek.

Pokud váha se zátěží volně padá, pak je indikátor váhy na nule, což znamená, že se vyvažovací pružina nedeformuje.

Pojďme analyzovat tento jev pomocí zákonů pohybu. Předpokládejme, že závaží zavěšené na pružině se pohybuje dolů se zrychlením a. Na základě druhého Newtonova zákona můžeme říci, že na něj působí síla, která se rovná rozdílu sil P a F, kde P je gravitační síla a F je pružná síla pružin působících na zatížení. . Tak,

ma = P - F nebo ma = mg - F

F = m (g - a)

Při volném pádu břemene a \u003d g, a proto

F - m (g - a) \u003d 0

To ukazuje na absenci elastických deformací v pružině (a v zatížení).

Stav beztíže probíhá nejen při volném pádu, ale i při jakémkoli volném letu tělesa, kdy na něj působí pouze jedna gravitační síla. V tomto případě částice tělesa nepůsobí na podpěru nebo závěs a nedostávají zrychlení vzhledem k této podpěře nebo závěsu vlivem gravitace směrem k Zemi.

Pokud se instalace znázorněná na obrázku pohybuje volně nahoru s prudkým trhnutím lana, bude indikátor měřítka během takového pohybu na nule. A v tomto případě váhy a náklad, pohybující se nahoru se stejným zrychlením, spolu neinteragují.

Pokud tedy na tělesa působí pouze jedna gravitační síla, pak jsou ve stavu beztíže, jehož charakteristickým rysem je absence deformací a vnitřních pnutí v nich.

Stav beztíže by neměl být zaměňován se stavem těla při působení rovnovážných sil. Pokud je tedy těleso uvnitř kapaliny, jejíž hmotnost v objemu tělesa se rovná hmotnosti tělesa, pak je gravitační síla vyvážena vztlakovou silou, ale těleso vyvine tlak na kapalinu (jako na podpěře), v důsledku čehož nezmizí napětí v ní způsobená gravitací, ale znamená to, že nebude ve stavu beztíže.

Podívejme se nyní na stav beztíže těles na umělých družicích Země. Během volného letu družice na oběžné dráze kolem Země se družice sama a všechna tělesa na ní umístěná v referenční soustavě spojené s těžištěm Země nebo s „pevnými“ hvězdami pohybují se stejným zrychlením při každý daný čas. Velikost tohoto zrychlení je určena gravitačními silami, které na ně působí směrem k Zemi (síly gravitace vůči jiným vesmírným tělesům lze ignorovat, jsou velmi malé). Jak jsme viděli, toto zrychlení nezávisí na hmotnosti tělesa. Za těchto podmínek nedojde k interakci mezi satelitem a všemi tělesy na něm umístěnými (stejně jako mezi jejich částicemi), a to vlivem gravitace vůči Zemi. To znamená, že během volného letu družice budou všechna tělesa v ní ve stavu beztíže.

Těla neupevněná v kosmické lodi, samotný astronaut se volně vznáší uvnitř satelitu; kapalina nalitá do nádoby netlačí na dno a stěny nádoby, takže nevytéká otvorem v nádobě; olovnice (a kyvadla) spočívají v jakékoli poloze, ve které jsou zastaveny.

Astronaut nepotřebuje žádné úsilí, aby držel paži nebo nohu v nakloněné poloze. Ztrácí představu o tom, kde „nahoře“ a kde „dolů“.

Pokud je tělesu dána rychlost vzhledem k satelitní kabině, bude se pohybovat přímočaře a rovnoměrně, dokud se nesrazí s jinými tělesy.

Aby se eliminovaly možné nebezpečné důsledky působení stavu beztíže na životně důležitou činnost živých organismů a především člověka, vyvíjejí vědci různé metody vytváření umělé „gravitace“, například tím, že budoucí meziplanetární stanice rotační pohyb kolem těžiště. Pružná síla stěn vytvoří potřebné dostředivé zrychlení a způsobí deformace v tělesech, která jsou s nimi v kontaktu, podobné těm, která měla v pozemských podmínkách.

stav beztíže, stav hmotného tělesa, ve kterém vnější síly na něj působící ani pohyb, který vykonává, nezpůsobují vzájemný tlak částic na sebe. Pokud je těleso v klidu v gravitačním poli Země na vodorovné rovině, působí na něj gravitační síla a reakce roviny směřující opačně, v důsledku čehož vzájemné tlaky částic tělesa na vznikají navzájem. Lidské tělo takové tlaky vnímá jako pocit tíhy. Podobný výsledek nastane pro těleso, které je ve výtahu pohybujícím se svisle dolů se zrychlením a¹ G, kde G- gravitační zrychlení. Ale při A =G těleso (všechny jeho částice) a výtah jsou ve volném pádu a nevyvíjejí na sebe žádný vzájemný tlak; následkem toho zde probíhá jev N. Na všechny částice tělesa ve stavu N. přitom působí gravitační síly, ale na povrch tělesa nepůsobí vnější síly (např. , podporují reakce), které by mohly způsobit vzájemné tlaky částic na sebe.přítel. Podobný jev je pozorován u těles umístěných v umělém zemském satelitu (nebo vesmírné lodi); tato tělesa a všechny jejich částice, které obdržely spolu s družicí odpovídající počáteční rychlost, se pohybují působením gravitačních sil po svých drahách se stejnými zrychleními, jako volné, aniž by na sebe vyvíjely vzájemný tlak, tj. stavu H. Stejně jako na těleso je ve výtahu, působí na ně gravitační síla, ale na povrch těles nepůsobí vnější síly, které by mohly způsobit vzájemné tlaky těles nebo jejich částic na každé jiný.

Obecně platí, že těleso působením vnějších sil bude ve stavu N. pokud: a) působící vnější síly jsou pouze hmotové (gravitační síly); b) pole těchto tělesných sil je lokálně homogenní, tj. síly pole udělují všem částicím tělesa v každé jeho poloze stejné zrychlení co do velikosti a směru; c) počáteční rychlosti všech částic tělesa jsou v modulu a směru stejné (těleso se pohybuje vpřed). Tedy každé těleso, jehož rozměry jsou malé ve srovnání se zemským poloměrem, konající volný translační pohyb v gravitačním poli Země, bude za nepřítomnosti jiných vnějších sil ve stavu H. Výsledek bude podobný pro pohyb v gravitačním poli. pole jakéhokoli jiného nebeského tel.

Vzhledem k výrazné odlišnosti podmínek N. od pozemských podmínek, ve kterých vznikají a seřizují přístroje a jednotky umělých družic Země, kosmických lodí a jejich nosných raket, zaujímá problém N. významné místo mezi ostatními problémy kosmonautiky. To je nejdůležitější pro systémy, které mají nádrže částečně naplněné kapalinou. Patří mezi ně pohonné systémy s raketovými motory na kapalná paliva, určené pro opakované zařazení do podmínek kosmického letu. Za podmínek N. může kapalina zaujímat libovolnou polohu v nádobě, a tím narušovat normální fungování systému (například zásobování komponentami z palivových nádrží). Pro zajištění startu kapalných pohonných systémů za N. podmínek se proto využívá: separace kapalné a plynné fáze v palivových nádržích pomocí elastických separátorů (např. u Mariner AMS); upevnění části kapaliny na sacím zařízení s mřížkovým systémem (stupeň rakety Agena); vytváření krátkodobých přetížení (umělá "gravitace") před zapnutím hlavního pohonného systému pomocí pomocných raketových motorů apod. Použití speciálních metod je nutné i pro separaci kapalné a plynné fáze za N. podmínek v řadu jednotek systému životní podpora, v palivových článcích systému dodávky energie (například sběr kondenzátu systémem porézních knotů, separace kapalné fáze pomocí odstředivky). Mechanismy kosmických lodí (pro otevírání solárních baterií, antén, pro dokování atd.) jsou navrženy pro práci v N.

N. lze použít k realizaci určitých technologických procesů, které je v pozemských podmínkách obtížné nebo nemožné realizovat (např. získání kompozitních materiálů s jednotnou strukturou v celém objemu, získání těles přesného kulového tvaru z roztaveného materiálu vlivem sil povrchového napětí , atd.). První experiment se svařováním různých materiálů za podmínek N. a vakua byl proveden během letu sovětské kosmické lodi Sojuz-6 (1969). Na americké orbitální stanici Skylab (1973) byla provedena řada technologických experimentů (svařování, studium proudění a krystalizace roztavených materiálů atd.).

Zvláště důležité je vzít v úvahu jedinečnost podmínek N. během letu obydlených kosmických lodí: podmínky života člověka ve stavu N. se výrazně liší od obvyklých pozemských, což způsobuje změny v řadě jeho životních funkcí. N. tak uvádí centrální nervový systém a receptory mnoha analyzačních systémů (vestibulární aparát, svalově-kloubní aparát, cévy) do neobvyklých podmínek fungování. Proto je N. považován za specifický integrální podnět, který působí na lidský a zvířecí organismus během celého oběhu. Reakcí na tento podnět jsou adaptační procesy ve fyziologických systémech; míra jejich projevu závisí na délce trvání N. a v mnohem menší míře na individuálních vlastnostech organismu.

S nástupem N. stavu se u některých astronautů rozvinou vestibulární poruchy. Dlouhou dobu přetrvává pocit tíhy v oblasti hlavy (kvůli zvýšenému prokrvení). Adaptace na N. přitom probíhá zpravidla bez vážnějších komplikací: u N. si člověk zachovává pracovní schopnost a úspěšně provádí různé pracovní operace, včetně těch, které vyžadují jemnou koordinaci nebo velké výdaje energie. Motorická aktivita ve stavu N. vyžaduje mnohem menší náklady na energii než podobné pohyby za podmínek gravitace. Pokud se při letu nepoužívala preventivní opatření, pak v prvních hodinách a dnech po přistání (období opětovné adaptace na pozemské podmínky) zažívá osoba, která podnikla dlouhý vesmírný let, následující soubor změn. 1) Porušení schopnosti udržet vertikální držení těla ve statické a dynamické; pocit tíhy částí těla (okolní předměty jsou vnímány jako neobvykle těžké, chybí trénink v dávkování svalové námahy). 2) Porušení hemodynamika při práci střední a vysoké intenzity; po přechodu z horizontální polohy do vertikální jsou možné stavy před mdlobou a mdloby (ortostatické testy). 3) Porušení metabolických procesů, zejména metabolismus voda-sůl, což je doprovázeno relativní dehydratací tkání, snížením objemu cirkulující krve, snížením obsahu řady prvků ve tkáních, zejména draslíku a vápníku. 4) Porušení kyslíkového režimu těla při fyzické námaze. 5) Snížená imunobiologická rezistence. 6) Vestibulo-vegetativní poruchy. Všechny tyto posuny způsobené N. jsou vratné. Urychlené obnovy normálních funkcí lze dosáhnout pomocí fyzioterapie a pohybové terapie a také užíváním léků. Nepříznivému působení N. na lidský organismus za letu lze předejít nebo jej omezit různými prostředky a metodami (svalový trénink, svalová elektrická stimulace, podtlak na dolní polovinu těla, farmakologické a další). Při letu trvajícím cca 2 měsíce (druhá posádka na americké stanici Skylab, 1973) bylo dosaženo vysokého preventivního účinku především díky fyzické přípravě kosmonautů. Vysoce intenzivní práce, která způsobila zvýšení srdeční frekvence až na 150-170 tepů za minutu, byla prováděna na cyklistickém ergometru 1 hodinu denně. K obnovení funkce krevního oběhu a dýchání došlo u kosmonautů 5 dní po přistání. Změny metabolismu, statokinetické a vestibulární poruchy byly vyjádřeny slabě.

Efektivním prostředkem by pravděpodobně bylo vytvoření umělé „gravitace“ na palubě kosmické lodi, kterou lze získat např. zhotovením stanice v podobě velkého rotačního (tedy nepohybujícího se dopředu) kola a umístěním pracovního místností na jeho „ráfku“. V důsledku rotace „lemu“ těla v něm budou přitlačeny k jeho boční ploše, která bude hrát roli „podlahy“, a reakce „podlahy“ aplikovaná na povrchy těles vytvoří umělou „gravitaci“. Vytvoření i malé umělé „gravitace“ na kosmických lodích může zajistit prevenci nepříznivých účinků N. na organismy zvířat a lidí.

K řešení řady teoretických i praktických problémů vesmírné medicíny se široce využívají laboratorní metody pro modelování N., včetně omezení svalové aktivity, zbavení člověka jeho obvyklé opory podél vertikální osy těla a snížení hydrostatického krevního tlaku, který se dosahuje setrváním osoby ve vodorovné poloze nebo pod úhlem (hlava pod nohama), prodlouženým nepřetržitým klidem na lůžku nebo ponořením osoby na několik hodin či dní do kapalného (tzv. imerzního) média.

lit.: Kakurin L. I., Katkovský B. S., Některé fyziologické aspekty dlouhodobého stavu beztíže, v knize: Výsledky vědy. Řada Biologie, c. 8, Moskva, 1966; Mediko-biologický výzkum stavu beztíže, M., 1968; Fyziologie ve vesmíru, přel. z angličtiny, M., 1972.

S. M. Targ, E. F. Rjazanov, L. I. Kakurin.

Co je stav beztíže? Vznášející se poháry, schopnost létat a chodit po stropě, snadno pohybovat i těmi nejmasivnějšími předměty - taková je romantická představa tohoto fyzického konceptu.

Když se zeptáte astronauta, co je stav beztíže, řekne vám, jak je to těžké během prvního týdne na palubě stanice a jak dlouho trvá zotavení po návratu, zvyknutí si na podmínky gravitace. Fyzik na druhou stranu takové nuance s největší pravděpodobností vynechá a koncept odhalí s matematickou přesností pomocí vzorců a čísel.

Definice

Seznámení s fenoménem začněme odhalením vědecké podstaty problému. Fyzik definuje stav beztíže jako takový stav tělesa, kdy jeho pohyb nebo vnější síly na něj působící nevedou k vzájemnému tlaku částic na sebe. K tomu druhému dochází na naší planetě vždy, když se objekt pohybuje nebo spočívá: je pod tlakem gravitace a opačně směřované reakce povrchu, na kterém se objekt nachází.

Výjimkou z tohoto pravidla jsou případy, tedy pády rychlostí, kterou tělu uděluje gravitace. Při takovém procesu nedochází k žádnému tlaku částic na sebe, objevuje se stav beztíže. Fyzika říká, že stav, který nastává ve vesmírných lodích a někdy i v letadlech, je založen na stejném principu. Stav beztíže se u těchto vozidel objevuje tehdy, když se pohybují konstantní rychlostí libovolným směrem a zároveň jsou ve stavu volného pádu. Umělá družice nebo je vynesena na oběžnou dráhu pomocí nosné rakety. Dává jim určitou rychlost, která je udržována poté, co zařízení vypne vlastní motory. V tomto případě se loď začne pohybovat pouze vlivem gravitace a nastává stav beztíže.

Domy

Důsledky letů pro astronauty se neomezují pouze na toto. Po návratu na Zemi se musí na nějakou dobu adaptovat zpět na gravitaci. Co je stav beztíže pro astronauta, který dokončil let? V první řadě jde o zvyk. Vědomí stále některé období odmítá přijmout fakt přítomnosti gravitace. V důsledku toho není neobvyklé, že kosmonaut místo toho, aby kelímek položil na stůl, jej prostě pustil a chybu si uvědomil, až když uslyší řinčení nádobí rozbitého na podlaze.

Výživa

Jedním z nelehkých a zároveň zajímavých úkolů pro organizátory pilotovaných letů je poskytnout astronautům v pohodlné formě potravu, která je pro tělo pod vlivem stavu beztíže lehce stravitelná. První experimenty mezi členy posádky příliš nadšení nevyvolaly. Příznačný je v tomto ohledu případ, kdy si americký astronaut John Young v rozporu s přísnými zákazy přinesl na palubu chlebíček, který však nesnědli, aby ještě více neporušili chartu.

K dnešnímu dni neexistují žádné problémy s rozmanitostí. Seznam jídel, která mají ruští kosmonauti k dispozici, obsahuje 250 položek. Někdy nákladní loď, která začíná na stanici, doručí čerstvé jídlo objednané někým z týmu.

Základem diety je Všechna tekutá jídla, nápoje a bramborová kaše jsou baleny v hliníkových tubách. Nádoba a skořápka produktů jsou promyšleny tak, aby se zabránilo výskytu drobků plovoucích v nulové gravitaci, které by se mohly někomu dostat do oka. Například sušenky jsou dostatečně malé a pokryté skořápkou, která se rozpouští v ústech.

Známé prostředí

Na stanicích jako ISS se snaží uvést všechny podmínky do obvyklých pozemských. Jedná se o národní jídla v nabídce a pohyb vzduchu je nezbytný jak pro fungování těla, tak pro normální provoz zařízení, a dokonce i pro označení podlahy a stropu. To poslední má spíše psychologický význam. Astronautovi v nulové gravitaci je jedno, v jaké poloze bude pracovat, nicméně přidělení podmíněné podlahy a stropu snižuje riziko ztráty orientace a přispívá k rychlejší adaptaci.

Stav beztíže je jedním z důvodů, proč není každý brán jako astronaut. Adaptace po příjezdu na stanici a po návratu na Zemi je srovnatelná s aklimatizací několikanásobně zesílenou. Člověk s podlomeným zdravím nemusí takovou zátěž vydržet.

Dochází k vzájemným tlakům částic tělesa na sebe. tělo takové tlaky vnímá jako pocit tíhy. výsledek platí pro těleso, které je ve výtahu pohybujícím se svisle dolů se zrychlením a¹ G, kde G- volný pád. Ale při A=G těleso (všechny jeho částice) se uvolňují a nevyvíjejí na sebe žádný vzájemný tlak; následkem toho zde probíhá N. Na všechny částice tělesa ve stavu N. přitom působí gravitační síly, ale na povrch tělesa nepůsobí žádné vnější síly (např. podpůrné reakce ), které by mohly způsobit vzájemné tlaky částic na sebe. Podobný jev je pozorován u těles umístěných v umělé družici Země (nebo kosmické lodi); tato tělesa a všechny jejich částice, které obdržely odpovídající počáteční hodnotu spolu s družicí, se pohybují působením gravitačních sil svých drah se stejnými zrychleními, jako volné, aniž by na sebe vyvíjely vzájemný tlak, tj. stavu H. Stejně jako na těleso ve vztlaku na ně působí gravitační síla, ale na povrchy těles nepůsobí vnější síly, které by mohly způsobit vzájemné tlaky těles nebo jejich částic na sebe.

Obecně platí, že vlivem vnějších sil bude N. ve stavu: a) působící vnější síly jsou hmotnostní (gravitační síly); b) pole těchto tělesných sil je lokálně homogenní, tj. síly udělují všem částicím tělesa v každé jeho poloze stejné zrychlení ve velikosti a směru; c) počáteční rychlosti všech částic tělesa jsou v modulu a směru stejné (těleso se pohybuje vpřed). Tedy každé těleso, jehož rozměry jsou malé ve srovnání se zemským poloměrem, vykonávající volnou translaci v gravitačním poli Země, bude za nepřítomnosti jiných vnějších sil ve stavu H. Výsledek bude podobný pro pohyb v gravitačním poli. jakýchkoli jiných nebeských těles.

Vzhledem k výraznému rozdílu mezi podmínkami N. od pozemských podmínek, ve kterých jsou vytvářeny a odlaďovány jednotky umělých družic Země, kosmických lodí a jejich nosných raket, zaujímá problém N. důležitý další problém kosmonautiky. To je nejdůležitější pro systémy, které mají nádrže částečně naplněné kapalinou. Patří mezi ně pohonné systémy s raketovými motory na kapalná paliva, určené pro opakované zařazení do podmínek kosmického letu. Za N. podmínek může být v nádrži libovolně, a tím narušovat normální fungování systému (například zásobování komponentami z palivových nádrží). Pro zajištění startu kapalných pohonných systémů za N. podmínek se proto využívá: separace kapalné a plynné fáze v palivových nádržích pomocí elastických separátorů (např. u Mariner AMS); části kapaliny u sacího zařízení s mřížkovým systémem (raketa "Agena"); Krátkodobá přetížení (umělá "gravitace") před zapnutím hlavního pohonného systému pomocí pomocných raketových motorů a dalších speciálních metod jsou nutná i pro oddělení kapalné a plynné fáze za N. podmínek v řadě jednotek systému. životní podpora, v palivových článcích systému dodávky energie (například kondenzát s porézním knotovým systémem, kapalná fáze pomocí odstředivky). Mechanismy kosmických lodí (pro otevírání solárních baterií, antén, pro dokování atd.) jsou navrženy pro práci v N.

N. lze využít k provádění určitých technologických procesů, které jsou v pozemských podmínkách obtížné nebo nemožné (např. získávání kompozitních materiálů s jednotnou strukturou v celém objemu, získávání těles přesného kulového tvaru z roztaveného materiálu vlivem sil povrchového napětí , atd.). na svařování různých materiálů za podmínek N. a vakua byla provedena během letu sovětské kosmické lodi "-6" (1969). Na americké orbitální stanici Skylab (1973) byla provedena řada technologických studií (svařování, studium toku a krystalizace roztavených materiálů atd.).

Zvláště důležité je vzít v úvahu jedinečnost podmínek N. během letu obydlených kosmických lodí: podmínky života člověka ve stavu N. se výrazně liší od obvyklých pozemských, což způsobuje změny v řadě jeho životních funkcí. N. tak uvádí centrální nervový systém a mnoho analyzačních systémů (vestibulární aparát, svalově-kloubní aparát, krevní cévy) do neobvyklých podmínek fungování. Proto je N. považován za specifický integrální podnět, který působí na lidský a zvířecí organismus během celého oběhu. Reakcí na podnět jsou adaptivní procesy ve fyziologických systémech; míra jejich projevu závisí na délce trvání N. a v mnohem menší míře na individuálních vlastnostech organismu.

S nástupem N. stavu se u některých astronautů rozvinou vestibulární poruchy. Pocit tíhy v oblasti přetrvává dlouhou dobu (kvůli zvýšenému prokrvení). Přitom k N. dochází zpravidla bez vážných komplikací: u N. si zachovává pracovní schopnost a úspěšně plní různé úkoly, včetně těch, které vyžadují koordinaci nebo výdej energie. Motorická aktivita ve stavu N. vyžaduje menší náklady na energii než podobné pohyby v podmínkách gravitace. Pokud nebyla během letu použita preventivní opatření, pak první a den po přistání (období opětovné adaptace na pozemské podmínky) jsou u osoby, která uskutečnila kosmický let, pozorovány následující změny. 1) Porušení vertikálního držení těla ve statice a dynamice; závažnost částí těla (okolní předměty jsou vnímány jako neobvykle těžké; chybí trénink v dávkování svalového úsilí). 2) Porušení hemodynamika při práci střední a vysoké intenzity; jsou možné předmdloby a mdloby přechodu z horizontální do vertikální polohy (ortostatické testy). 3) Porušení metabolických procesů, zejména metabolismus voda-sůl, což je doprovázeno relativní dehydratací tkání, snížením objemu cirkulující krve, snížením obsahu řady prvků ve tkáních, zejména draslíku a vápníku. 4) Porušení kyslíkového režimu těla při fyzické námaze. 5) Snížená imunobiologická rezistence. 6) Vestibulo-vegetativní poruchy. Všechny tyto posuny způsobené N. jsou vratné. Urychlené obnovy normálních funkcí lze dosáhnout pomocí fyzioterapie a pohybové terapie a také užíváním léků. Nepříznivé N. na lidském těle za letu lze nebo omezit různými prostředky a metodami (svalová, elektrická svalová stimulace, negativní, aplikovaná do dolní poloviny těla, farmakologická a další). V letu trvajícím asi 2 měsíce (