Видео

Транскрипция

Ние сме затворници на Земята. Вселената ни се подиграва, показвайки всички места, които никога не можем да посетим.

Въпреки това, ако нашия вид иска да има дългосрочно бъдеще, ще се наложи да избягаме от затвора.

Но кое е това, което ни задържа тук?

Оказва се, че дължим на вселената дълг, който е от 4,5 милиарда години.

• Интро *

Всичко с маса във Вселената привлича всяко друг нещо с маса.

Ние наричаме това явление “гравитация”.

Колкото по-близо сте до голямо парче от маса, толкова по-силно е привличането или повече сте притеглени

Този ефект ни задържа на земята.

Можем да си представим това като да сме затворници в гравитационен затвор, или гравитационен кладенец.

Това не е буквален кладенец, но удобена концепция да се разбере как това работи.

Да бъдеш в гравитационен затвор означава, че дължите на гравитацията енергия.

Но как може да се дължи енергия?

Защото в нашата вселена, нещата не искат да променят своята скорост или посока.

За да ги накарате да се движат, трябва да се изразходва енергия.

Преди милиарди години, гравитационното привличане на трилиони и трилиони частици прах

в орбита около Слънцето са хванати заедно, докато не се образува планета.

При този процес се използва енергия и създава гравитациония кладенц в който ние сега участваме.

Колкото по-дълбоко сте в гравитационния кладенец, толкова повече е енергията, която дължите на гравитацията.

Ако не се намери начин да се получи достатъчно енергия, тогава не сте в състояние да напусне, без значение какво правите.

Защото вашите атоми някога са били част от праха върху които Вселената е изразходвала енергия, за да се стигне до това място.

Добре. Хм … Нека да обобщим всичко това отново.

Обектите във Вселената не обичат да се движат. Трябва да ги убедим да го направят с енергия.

Гравитацията използва енергия да убеди частите на нашата планета да се движат заедно.

Това създава гравитационен затвор и в процеса, ни хваща в капан.

За да се избяга, ние трябва да врънем енергията.

Добре. Как да го направим?

За да се отиде в космоса, ние трябва да минем през сложен процес на обмен на енергия.

За тази цел, сме изгради машини за връщане на негативна потенциална енергия.

Известни с техните по-скучни наименования “ракети”

Ракетите работят с помощта на някои от най-енергичните химични реакции познати на хората

като основно се взривя гориво по контролиран начин.

Това преобразува химическа енергия в кинетична енергия.

В изпускателната тръба на реакцията е насочена навън,

и избутва ракетата далеч от Земята.

Чрез изразходване на много енергия, ние увеличаваме нашите гравитационната потенциална енергия.

Кое е по-сложен начин да се каже, че ние плащаме обратно енергийния ни дълг на гравитацията.

Но всъщност е много по-сложни от това.

Когато се изгарят гориво, за да влязат в орбита, ще загубите много енергия от температурата, отработените газове и атмосферното съпротивление

, така че в действителност се нуждаете от много повече.

Не може просто да се натрупват огромно количество радиоактивни, наистина експлозивно, опасно гориво близо до вашия

полезен товар и го взривите.

Имате нужда от контролирано изгаряне, което е сложно и прави вашата ракета, много тежка

… което означава, че има повече маса.

Колкото по-масово нещо е, толкова повече енергия трябва да го накарате да се движи,

така че трябва повече гориво, за да издигне своята ракета.

Но, ако имате нужда от повече гориво, това означава, че имате нужда от по-голяма ракета, за да пренася това гориво!

Но, това прави ракетата по-тежка и по този начин изисква повече гориво, което изисква по-голяма ракета, за да носи

новото гориво и така нататък.

В края на тази лудост, трябва близо до 100x теглото на вашия полезен товар при излитането.

Ариана 6, например (Европейския ракетата) ще тежи 800 тона и трябва да бъде в състояние да

транспортира 10 тона в геостационарна орбита, или 20 тона в средна околоземна орбита.

Но ракета може да произвежда само определено количество тяга, така че има максимално тегло, след което тя просто няма да

излети.

Ако добавите твърде много тегло, тя няма да излети. Така че, не може просто да се изградят по-големи и по-големи резервоари за гориво

Това е тиранията на уравнението на ракета и това означава, че космическите полети никога няма да станат лесни.

Но чакайте, става по-лошо.

Да достигнем до космоса все още не е достатъчно - все още сте в гравитационния затвор и

ще се паднете обратно на Земята.

Да останеш в космоса е много по-трудно, отколкото да стигнат до там.

За да се стигне до по-стабилна позиция, където за известно време тя може да остане, ракета трябва да достигне ниска околоземна орбита.

За да направите това, ще ви трябва много кинетична енергия, което означава да се двичите изключително бързо

на височина на около 100 км, това е 8 км / сек

28000 км/ч е достатъчно бързо, за да се пътува около Земята за 90 минути.

Тук, ние можем да използваме един трик.

Вместо да летим нагоре, можем да отидем настрани!

Земята е сфера.

Така че, ако ориваш настрани, достатъчно бързо (въпреки че ще падате към Земята) повърхноста ще се извива

винаги под вас.

Така че, докато сте над атмосферата (на около 100 км нагоре) ще бъде в състояние да остане там в орбита.

Това е, което ИКС прави (пада около Земята, изразходвйки енергия от време на време), за да остане

достатъчно бърза.

Ако се вгледаме в орбитите в мащаб, ние виждаме, че ниските орбити около Земята са смешно близо.

За да се изпрати, напр сателити, за други планети, изисква нов кръг от погасяване на енергия дълг.

Достигане в орбита е най-трудната част от космическите полети за нас в момента.

Например: Ако искаме да изпрати ракета на Марс, половината от енергията, е необходимо само да се влезе в орбита

а другата половина за 55-те милиона км до Марс.

Следователно, за да бъде толкова ефективен, колкото е възможно, ракети не са построени в един гигантски парче.

Вместо това, използваме многостепенна ракета. Те не трябва да носят празени горивни резервоари, така че ракетите го пускат.

Rockets днес, отделят бустерите и главните резервоари, докато се издигне и с всеки следващ етап се превръщат

в нова ракета, със собствен двигател и гориво.

Добре. Така че това е причината достигането на космоса да е толкова трудно.

Ако смятате, че всичко това е наистина сложено, не се притеснявайте. Това е буквално ракета наука!

Това видео е станало възможно в част от спонсорство от Airbus Safran Launchers

и Arianespace.

Кой получавате новия си Ариана 6 ракета готов да стартира в космоса през 2020.

Можете да научите повече за ракетата тук.

И както винаги, ако ви харесва това, което правим моля, подкрепете ни на Patreon.com.

Това наистина ни помага много!

Ако сте жаден повече космически неща сега: ето един плейлист за вас.