Когато се обсъжда изкуствената гравитация, лаиците неизменно хвърлят на масата аргумента с левитиращата жаба. През 1997 година Андре Гейм и Майкъл Бери от лабораторията по силни магнитни полета в Ниймеген наистина успяха да повдигнат жива жаба във въздуха, използвайки магнитно поле с индукция от 16 тесла. Този експеримент породи гъста интелектуална мъгла сред любителите на алтернативната физика, които решиха, че щом можем да манипулираме теглото на земноводно чрез магнити, значи антигравитационният двигател е зад ъгъла. Това е фундаментално неразбиране на материята. Електромагнитното взаимодействие оперира чрез електрическия заряд, а диамагнетизмът на водата в тялото на жабата просто реагира на външното поле, създавайки струя от виртуални фотони, която компенсира земното притегляне. Ние не сме изключили гравитацията в онази лаборатория; ние просто сме приложили противоположна по вектор сила. Магнетизмът е лесен за манипулация, защото има полярност – плюс и минус, север и юг. Гравитацията няма опозиция.
Желязната диктатура на масата
Единствената измерителна единица за гравитационно взаимодействие е масата. Според принципа на еквивалентността, формулиран от Алберт Айнщайн през 1915 година, няма никакъв физически експеримент, чрез който наблюдател в затворена кабина да различи дали е притеглян от масивно небесно тяло, или кабината му се ускорява с 9.8 метра в секунда на квадрат в празно пространство. Инерцията е релативистичното добавяне към масата в покой. Когато ускоряваме един метален цилиндър в орбита, ние вливаме енергия, която увеличава инерчната маса на обектите вътре, притискайки ги към стените. Това е същинска гравитация, генерирана чрез движение, а не някакъв сурогат. Проблемът е, че за да поддържаме линейно ускорение от 1G по време на междупланетен полет, корабът трябва да изгаря гориво непрекъснато. Тук се сблъскваме с уравнението на Циолковски – логистичният кошмар на космонавтиката. За да носиш достатъчно реактивна маса за непрекъснато ускорение, ти трябва още гориво, за да ускори това гориво, което води до експоненциален растеж на общия тонаж до напълно абсурдни стойности.
Алтернативата, която се обсъжда в инженерните бюра, е ротационната гравитация. Станциите под формата на колело, предложени още от Херман Поточник през 1929 г. и популяризирани от Вернер фон Браун, разчитат на центробежната сила. Изглежда логично, но има един физически и биологичен проблем, който превръща концептуалните чертежи в архивно гробище. За да се симулира земна гравитация без осакатяващ ефект върху човешкия вестибуларен апарат, радиусът на въртене трябва да бъде огромен. Ако завъртиш малък модул с висока скорост, ефектът на Кориолис ще предизвиква тежко гадене при всяко завъртане на главата, тъй като градиентът на силата между краката и главата на астронавта ще бъде твърде голям. За да се постигне комфортно 1G при поносими две оборота в минута, станцията трябва да има диаметър от над 400 метра.
Изграждането на структура с такъв мащаб в орбита изисква материали, чиято якост на опън граничи с научната фантастика. Въртящият се пръстен генерира чудовищно структурно напрежение. Към това трябва да добавим и радиационната защита – слоеве вода, полиетилен или реголит, които тежат хиляди тонове. В момента извеждането на един килограм полезен товар в ниска околоземна орбита струва хиляди долари, дори при най-агресивните ценови дъмпинги на съвременните частни аерокосмически компании. Финансовата и суровинна логистика зад построяването на ротационен хабитат от типа "Цилиндър на О'Нийл" изисква индустриализация на Луната или астероидния пояс, защото изстрелването на стотици хиляди тонове стомана и титан от дъното на земния гравитационен кладенец е енергийно самоубийство.
Ако се върнем към чистата теория, създаването на гравитационно поле без ускорение би изисквало генерирането на локална маса, сравнима с тази на планета, или екзотична материя с отрицателна маса за изкривяване на пространство-времето чрез метриката на Алкубиере. Според наличните данни от квантовата механика и общата теория на относителността, нито един от тези варианти не е технологично обозрим. Ние сме ограничени от суровите факти на термодинамиката и механиката. Гравитацията се купува само с два вида валута – колосална маса или брутално ускорение, а човечеството в момента е изключително бедно и на двете.
