Gravitace na Zemi je výsledkem nastřádání hmoty, z níž se sestává planeta Země - dopřát tuto "skutečnou" gravitaci posádkám kosmických lodí by momentálně znamenalo překonat známé zákony fyziky. Pokaždé, když se tak mluví o "umělé gravitaci", vědci ve skutečnosti hovoří buďto o soustavné akceleraci anebo odstředivé síle.

I ve stavu beztíže platí, že pokud pohnete předmětem v nějakém směru, působí na něj zrychlení. Když na Mezinárodní vesmírné stanici vezmete do ruky uzavřenou láhev s vodou a podáte si ji rychle a horizontálně z jedné ruky do druhé, tekutina v láhvi se přimkne ke dnu (resp. straně opačné směru pohybu) stejně, jako když tak učiníte na Zemi.

Výtah tam a zase zpět

V praxi to znamená jediné  - kosmické lodě s umělou gravitací by buďto musely neustále akcelerovat (na to ale nemáme prozatím motory), anebo by musely rotovat kolem své osy (o tom ještě níže). Ani jeden z podobných nápadů nebyl za víc než půlstoletí kosmonautiky v praxi realizován. NASA si však myslí, že potenciálně se nabízí i třetí možnost, jak odstředivou sílu svázat - koncept nese jméno Turbolift a v zásadě se jedná o cosi mezi kosmickou horskou dráhou, výtahem a šejkrem.

Systém by se sestával z ramena, po němž by pojížděla kapsule s astronautem a akcelerovala se tak, aby na palubě udržovala 1 G. Jakmile by však dorazila do cíle, kapsule by se zpomalení obrátila - a skrze změnu setrvačnosti by stále udržela na palubě 1 G. Když by pak vyrazila na druhý směr, opět by začala zrychlovat, a tak pořád dokola.

Zdání gravitace by nebylo souvislé, studie analogicky přirovnává pobyt uvnitř kapsule k čemusi na způsob poskakování po trampolíně. Mohlo by však, alespoň dle autorů, poskytnout astronautům rychlejší a příjemnější zátěž pro oběhový systém.

Dokonce by tento koncept měl mít v porovnání s gravitační centrifugou několik bonusů - především svou dočasnost. Každé "sezení" by zabralo v režimu astronauta jenom hodinu, a eliminovalo tak nevolnost, kterou by mohlo vyvolat permanentní otáčení lodi kolem své osy.

Gravitace na vedlejší koleji

Jakkoliv zní možná argument pro vznik turboliftu vábně, faktem zůstává, že naplnění jeho vize visí ve vzdálené budoucnosti. Design meziplanetární lodi BFS z dílny SpaceX s umělou gravitací nepočítá a všeobecně se předpokládá, že ani konstrukce marťanské lodi z dílny NASA nebude něco podobného obsahovat. Totéž platí i o konkurenčních návrzích od Lockheedu, ale také o zvažované lunární orbitální základně Gateway. Potenciálně by možná mohly nabídnout slabou umělou gravitaci budoucí soukromé vesmírné stanice kolem Země - jejich vznik je však momentálně vysoce hypotetický.

Realizace umělé gravitace se přitom na první pohled zdá jako snadný úkol - stačí loď nebo rozměrnou centrifugu na její palubě "vyrotovat" do slabých otáček kolem své vlastní osy, zbytek už zařídí setrvačnost.

V praxi se ale vyskytuje celá řada neznámých, kvůli kterým byly jakékoliv úvahy podobného ranku vždy odsunuty na vedlejší kolej. Z předběžných pokusů především vyplývá, že loď podobné konstrukce by musela být na dnešní poměry obrovská.

Aby umělá gravitace dosáhla alespoň částečné síly, musí se centrifuga buďto otáčet rychle (pak jí stačí menší průměr), anebo pomaleji (pak ale potřebujeme loď o 60 až 100 metrech). Z tohoto důvodu je například "uměleckou licencí" i slavná Discovery-1 ve filmu 2001: Vesmírná odysea. V reálu by totiž vnitřní centrifuga musela být několikanásobně větší. 

Nevolnost a tlak na plášť lodi

Rychlé otáčky navíc vedou k nevolnosti, a velké lodě kosmonautika doposud zase neuměla (ani nemohla) stavět. Teprve potenciální nafukovací konstrukce by tak v budoucnu snad mohly dosahovat potřebné velikosti.

Nic neulehčuje ani skutečnost, že lodě s umělou gravitací by bylo nutno stále navrhovat jak pro režim otáček, tak i stav beztíže. A neznámá jsou vlastně i bezpečnostní rizika plynoucí z toho, že by astronauti svými kroky fyzicky namáhali vnější plášť lodi/stanice.

Je tak velmi pravděpodobné, že i v letech 2030 a 2040 budou kosmické mise probíhat zcela výlučně ve stavu beztíže. Gravitace si posádky užijí jenom na povrchu Měsíce či Marsu. Po astronauty to bude znamenat především nutnost každý den podstoupit náročný, mnohahodinový fyzický trénink, aby se zabránilo atrofování svalstva.

Potenciálně se nabízejí i alternativní metody, jak astronauty pro kosmické podmínky lépe uzpůsobit prostřednictvím genetických modifikací. Ty však, vzhledem ke kontroverzi i mnoha neznámým spojeným s takovým zásahem do genomu, nejspíše přijdou do praxe ještě později.