Если в качестве раскручиваемого груза рассматривать человека, то начинается взаимодействие физических законов и физиологии. Центрифуга малого радиуса — например, одноместная установка в космическом аппарате — создаст в ногах астронавта более сильную тяжесть, чем в голове. Работать в такой среде будет затруднительно, так как при движении объекта (даже вашей собственной руки) будет меняться его вес. Также возможно возникновение головокружений. В эксперименте 1960-х гг. людей крутили в центрифуге 12 дней подряд. Когда они привыкали к вращению, большинство из них могли позавтракать, не испытывая неприятных ощущений, но адаптация в начале и по завершении эксперимента занимала один-два дня.
Вращение всего космического аппарата позволяет обойти проблему запуска и остановки вращения. Зипэй воображает себе аппарат гантелеобразной формы, вращающийся вокруг поперечной оси. Пассажиры на одном из концов будут испытывать тяготение 1 g. Чтобы уровень тяжести был таким же на другом конце, аппарат должен иметь в длину 120 м. Если же он вращается вокруг одного конца, а искусственное тяготение создается с другой стороны, потребуется вдвое меньшая длина. В обоих случаях длина диктуется скоростью вращения — 4 оборота в минуту, — определенной исследованием 1960-х гг. как наиболее высокая частота вращения, приемлемая для человека.
Но это исследование давнее, и проводилось оно на Земле, где центростремительная сила складывается с никуда не исчезающей силой тяготения. Есть веские причины поинтересоваться тем, с какой быстротой люди могут вращаться в космосе, где искусственная тяжесть будет единственной испытываемой ими силой.
Искусственная тяжесть привлекла серьезное внимание нынешнего поколения ученых в области космонавтики только после того, как несколько лет назад Майк Барратт и его коллеги, находясь на МКС, обнаружили проблемы опухания зрительного нерва и внутричерепного давления. Интерес усилился в 2014 г., когда Майк созвал на симпозиум сотню ведущих исследователей со всего мира для изучения сложностей, связанных с искусственной тяжестью. В итоговом отчете этой встречи особо отмечаются пробелы в наших знаниях.
«Хотя уже более 100 лет известно, что центробежная сила равносильна для людей и животных искусственному тяготению, мы до сих пор относительно мало знаем о ее физиологическом влиянии и особенно о влиянии длительного центрифугирования, — сообщается в докладе. — На самом деле мы больше знаем о влиянии невесомости в космосе, чем о влиянии центрифугирования длительностью более нескольких часов… Мы не знаем, например, о том, вполне ли безопасно марсианское тяготение 0,38 g и какое минимальное ускорение необходимо для нормального функционирования тела при длительной невесомости».