Come anticipato da blitzed, l’effetto dipende sia dalla grandezza che dalla velocità di rotazione; se qualcuno degli “addetti ai lavori” ci potesse indicare una velocità sostenibile con le attuali tecnologie, si potrebbe derivarne il raggio minimo…
Secondo me c’é un altro problema connesso, non trascurabile. Delle strutture ruotanti debbono essere molto più robuste e massiccie perché debbono resistere a sollecitazioni centrifughe e quindi reggere del peso. E nello spazio ogni grammo va valutato
Come abbiamo detto nella discussione i problemi sono due:
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la differenza di forza apparente percepita tra la testa e i piedi dell’astronauta, visto che si trovano a diverse distanze del centro di rotazione. Considerando che la forza centrifuga è pari a mw^2R, la dimensione della ruota dovrà essere tale per cui la differenza tra l’R nella testa e l’R nei piedi sia quasi trascurabile. Ipotizziamo di accettare una differenza del 10% tra testa e piedi e arrotondiamo un astronauta a 2m di altezza, vorrebbe dire avere una ruota con un raggio di 20 metri, i.e. un diametro di 40 metri (a spanne, un palazzo di 15 piani).
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la forza di Coriolis percepita nel momento in cui l’astronauta si muove lungo la circonferenza, pari a 2m(wxV) dove tra parentesi hai il prodotto angolare dei vettori velocità angolare e velocità dell’astronauta rispetto al sistema rotante. Se per semplicità ipotizziamo che l’astronauta si muova lungo la tangenziale, l’angolo tra i due vettori sarà 90 gradi e la forza di Coriolis sarà pari a 2mwV.
Ora dobbiamo calcolare w: se vogliamo avere 1 g e consideriamo un raggio di 20 metri come ho scritto sopra, w sarà pari a circa 0,7 rad/sec.
Ipotizziamo che l’astronauta pesi 80 kg e cammini a 5 km/h (1.4 m/s), otteniamo una forza di Coriolis pari a 157 N. Significa che mentre l’astronauta cammina in qualunque direzione, sentirà sul suo corpo una forza laterale pari a due cassette d’acqua. Non va bene…
Come facciamo a ridurre la forza di Coriolis? Dobbiamo ridurre la velocità angolare, il che significa aumentare il raggio.
A occhio proviamo a dire che sia accettabile una forza di Coriolis di 5 kg (il che comunque credo darebbe parecchio fastidio, ma forse sarebbe sopportabile), arrotondiamo a 50 N.
Facciamo il calcolo al contrario, ci viene una velocità angolare di circa 0,22 rad/sec.
Se vogliamo una centrifuga che dia un’accelerazione centripeta pari a 1g, il raggio dovrà essere di 200 metri.
Volendo possiamo ridurre l’accelerazione e dare agli astronauti solo 0.5 g, e in questo caso il raggio dovrà essere di “solo” 100 metri…
100 metri di raggio vi sembrano pochi?
Significa circa 630 metri di circonferenza. Considerando che un modulo della ISS è lungo circa 8 metri, significherebbe una struttura circolare composta da 75 moduli, a spanne 6-7 volte la ISS.
(se qualcuno ha voglia, controllate i miei conti 
)
Per carità, per me nei tuoi confronti vige il principio di autorità: ipse dixit !
(forse non il migliore secondo Galileo, ma le tue competenze inducono senz’altro a correre il rischio 
).
Nel merito, i 630 metri di circonferenza minima spiegano perché i concept di questa tecnologia abbondino perlopiù nelle opere di fantascienza…
Si potrebbe però pensare ad un braccio con un modulo abitabile ad un estremo ed una sezione contrappeso hardware, come in Europa Report. Il differenziale di peso si potrebbe compensare facendo scorrere il tunnel centrale sul perno di rotazione. Mi vengono anche in mente le 2 gemini che con un cavo tentarono un esperimento del tipo. 100mt di traliccio sono alla portata per le tecnologie attuali
Interessante spunto, in merito al quale ho trovato solo un commento di Paolo Attivissimo: “a naso la velocità di rotazione della centrifuga mi pare un po’ bassa per produrre un effetto simile alla gravità terrestre”
Che ne pensano i nostri mentori ??
Sei sicuro sul punto 2?
Perché secondo me in un modulo cilindrico o toroidale, se ci si muove sulla circonferenza, come osservavi tu, la forza di Coriolis non si dovrebbe manifestare.
Questa forza dovrebbe apparire solo nel momento in cui varia la distanza dall’asse di rotazione…
Se ci si muove lungo la circonferenza non è presente, ma se ci si muove ortogonalmente compare… è anche e soprattutto questa variazione di intensità a seconda della direzione in cui si sposta che rende probabilmente inutilizzabile per l’abitabilità questa tecnologia, a meno di un diametro enorme.
Ma è così rilevante questo problema?
Così a occhio, gli unici movimenti problematici che mi vengono in mente sono quando si salta o se ci si alza di scatto. Essendo la forza di Coriolis proporzionale alla velocità non dovrebbe essere avvertibile per normali movimenti di tutti i giorni (per esempio camminare…). O no?
Visto che ogni volta che scriviamo qualcosa, un fisico muore (
sorry), mi ci metto anch’io: per come la sapevo io la forza di Coriolis esiste solo per le componenti di velocità ortogonali al vettore di rotazione (non alla circonferenza). In altre parole solo per movimenti lungo il raggio (quindi, nella nostra stazione spaziale rotante, solo verso l’alto o il basso). Sbaglio?
[p.s. - probabilmente con questo post avrò ucciso una decina di fisici tutti insieme…]
{p.p.s., ora che ci penso, anche un moto lungo la circonferenza è perpendicolare al vettore di rotazione… quindi probabilmente gira e rigira - occhio alla forza di Coriolis, quindi - aveva ragione Buzz… - boh, vi prego se c’è un fisico su questo forum: ci salvi!!!}
Io non sono mai sicuro di niente di quello che scrivo, per questo ho chiesto di controllare
La forza di Coriolis è data dal prodotto vettoriale del vettore velocità del corpo per il vettore velocità angolare del sistema di riferimento in rotazione. La forza è quindi nulla solo nel caso in cui ci si muove in direzione parallela al vettore della velocità angolare (i.e. muovendosi di lato nel modulo centrifuga).
Significa che se ti muovi avanti o indietro lungo la tangenziale, hai una forza verso l’alto o verso il basso, mentre se ti muovi in alto o in basso hai una forza verso destra o verso sinistra.
In ogni caso hai delle forze perpendicolari al moto dell’astronauta. Se si tratta di 1-2 chili non è un problema, se si tratta di 15-20 chili forse sì… (tipo che mentre abbassi la testa per guardare sotto il tavolo, vieni spinto di lato e vai a sbattere contro la gamba del tavolo)
con una simulazione virtuale sarebbe più chiaro l’effetto
Magari riducete di un fattore 30-40%, non penso si opterebbe x 1G pieno ma giusto quanto sufficiente per evitare danni fisiologici
Si, vero, queste discussioni a singhiozzo non favoriscono la memoria di righe 
. Volevo anche dire: ho sentito NASA parlare di valutazioni circa quanto sia la gravità minima sufficiente per evitare danni fisiologici all’uomo. Quindi (per i motivi evidenziati dai tuoi calcoli) stanno già pensando di fermersi a quella frazione di G che rappresenterà il miglior compromesso salute-struttura-coriolis.
Sempre che lo faranno mai…
Grazie agli studi effettuati sulla ISS, gli effetti della microgravità sulla salute degli astronauti sono già stati ridotti molto drasticamente. Oggi gli astronauti fanno molti più esercizi rispetto ad una decina di anni fa. In particolare è stata molto importante l’aggiunta degli esercizi resistivi di ARED agli esercizi che già facevano con il T2 e CEVIS. E i medici ovviamente non si fermano qui, nuovi studi sugli astronauti sono sempre in corso, nuovi equipaggiamenti verranno lanciati e studiati, per diventare in futuro strumenti per gli esercizi di routine.
Secondo me è più facile che si riescano a risolvere quasi tutti i problemi per mezzo di esercizi piuttosto che si riesca a progettare, costruire, lanciare e assemblare nello spazio un’astronave rotante con 200 metri di diametro…
Comunque, come scritto anche da altri, la gravità artificiale si potrebbe ricavare anche con moduli singoli posti su un braccio rotante, cosa molto più fattibile (e probabilmente con meno problematiche anche fisico-mediche) di un’enorme “ciambellone”.
Vedasi il già citato Europa Report, ma alla fine anche The Martian, dove la gravità artificiale viene resa con 4 moduli separati e uniti in circolo solo da semplici “ponteggi”.
Cioè avresti una parte centrale non rotante e poi una parte rotante montata su un braccio?
A occhio vedo un’infinità di problemi in avere un giunto tra una parte fissa e una rotante, entrambe pressurizzate… secondo me il ciambellone con tutta l’intera astronave che ruota è più facile da realizzare…
Se non fosse che quella è un’invenzione nel film mentre il libro, che è molto più “scientifico” del film, non si avventura in quel campo 
Un ciambellone? Homer Simpson sarebbe daccordissimo 
Che ne dici di un’astronave tipo il film “Astronaut: the last push”, per l’appunto senza giunti rotanti:
Vorrei vederlo funzionare dal punto di vista strutturale…
Non puoi considerare i tralicci della ISS, che sono in microgravità e reggono i pannelli solari, e usarli per reggere dei moduli in rotazione con 1 g di accelerazione all’estremità. A occhio quei tralicci dovranno essere un bel po’ più spessi. E lo stesso varrà per la struttura dei moduli stessi.
C’è anche un altro fattore da considerare: la microgravità ha anche dei vantaggi, perché puoi davvero usare tutto il volume del modulo. Nel momento in cui hai la gravitá, perdi la simmetria cilindrica e torni ad essere come qui sulla Terra, non puoi più mettere gli armadi sul soffitto… Un modulo abitativo da usare in un ambiente di gravità dovrebbe essere più grande rispetto a quello a cui siamo abituati sulla ISS, e possibilmente la forma cilindrica diverrebbe scomoda.
Insomma, considerando di quanto si sono ridotti gli effetti sugli astronauti sulla ISS negli ultimi anni e estendendo questo a quello che si potrà ottenere con un’altra decina d’anni di ricerche, io rimango dell’idea che la gravità simulata non sia conveniente per viaggi di qualche mese. Forse potrà servire quando dovremo andare su Europa o più lontano, quando dovremo stare in viaggio per qualche anno. Ma per andare su Marte io ne farei a meno…
Quindi basterebbe un ambiente più grande rispetto all’ISS, con più “attrezzi” ginnici per far rimanere in salute gli astronauti in un ipotetico viaggio su Marte?
Ma il service module di Orion non è basato su ATV? Quindi mooolto più piccolo ( come spazio disponibile )