Βίντεο

Αποσπάσματα

Eίμαστε φυλακισμένοι στην Γη. Το σύμπαν μάς χλευάζει, δείχνοντάς μας όλα τα μέρη που ποτέ δεν θα μπορέσουμε να επισκεφτούμε.

Ωστόσο, εάν το είδος μας θέλει να έχει ένα μακροπρόθεσμο μέλλον, πρέπει να δραπετεύσουμε από την φυλακή μας.

Αλλά κατ’ αρχήν, τι μάς κρατάει εδώ;

Απ’ ότι φαίνεται, χρωστάμε στο σύμπαν ένα χρέος 4.5 δισεκατομμυρίων χρόνων.

Εισαγωγή

Οτιδήποτε έχει μάζα στο σύμπαν, έλκει οτιδήποτε άλλο έχει μάζα.

Αυτό το φαινόμενο το ονομάζουμε “βαρύτητα”.

Όσο πιο κοντά είσαι σε ένα μεγάλο κομμάτι μάζας, τόσο μεγαλύτερη είναι η έλξη ή αλλιώς, τόσο περισσότερο σε τραβάει.

Aυτό το φαινόμενο μας παγιδεύει στην Γη.

Μπορούμε να το φανταστούμε αυτό σαν να είμαστε φυλακισμένοι σε μία φυλακή βαρύτητας ή σε ένα πηγάδι βαρύτητας.

Δεν είναι στην κυριολεξία πηγάδι, αλλά μια χρήσιμη ιδέα για να καταλάβουμε πώς λειτουργεί.

Με το να είσαι σε μια φυλακή βαρύτητας, σημαίνει πως χρωστάς ενέργεια, στην βαρύτητα.

Αλλά πώς μπορείς να χρωστάς, ενέργεια;

Επειδή στο σύμπαν μας, τα πράγματα δεν θέλουν να αλλάξουν την ταχύτητα ή την κατεύθυνσή τους.

Για να τα πείσεις να μετακινηθούν, πρέπει να ξοδέψεις ενέργεια.

Δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η βαρυτική έλξη από τρισεκατομμύρια των τρισεκατομμυρίων σωματιδίων σκόνης

που βρίσκονταν σε τροχιά γύρω από τον Ήλιο μας, τα μάζεψε όλα μέχρι που δημιούργησαν έναν πλανήτη.

Αυτή η διαδικασία χρησιμοποίησε ενέργεια και δημιούργησε το πηγάδι βαρύτητας, του οποίου είμαστε τώρα μέρος.

Όσο πιο βαθιά είσαι σε ένα πηγάδι βαρύτητας, τόσο περισσότερη ενέργεια χρωστάς στην βαρύτητα.

Αν δεν βρεις έναν τρόπο για να συγκεντρώσεις αρκετή ενέργεια, τότε ό,τι και να κάνεις, δεν μπορείς να φύγεις.

Επειδή τα άτομα σου ήταν κάποτε κομμάτι της σκόνης, στην οποία το σύμπαν ξόδεψε ενέργεια για να φτάσει σε αυτό το σημείο.

Ωραία… Χμμ..Ας τα συνοψίσουμε όλα αυτά ξανά.

Τα αντικείμενα στο σύμπαν δεν θέλουν να κινούνται , πρέπει να τα πείσεις να το κάνουν ξοδεύοντας ενέργεια.

Η βαρύτητα χρησιμοποίησε ενέργεια για να πείσει τα μέρη του πλανήτη μας να μετακινηθούν μαζί.

Αυτό δημιούργησε μια βαρυτική φυλακή, που μας φυλάκισε.

Για να δραπετεύσουμε, χρειάζεται να ανταποδώσουμε ενέργεια.

Λοιπόν, πώς το κάνουμε αυτό;

Για να φτάσουμε στο διάστημα, είναι απαραίτητο να περάσουμε από μια περίπλοκη διαδικασία ανταλλαγής ενέργειας.

Για αυτόν τον σκοπό, κατασκευάζουμε μια μηχανή ανταπόδοσης ενέργειας με αρνητική δυναμική ενέργεια.

Γνωστές και με το πιο βαρετό όνομα “Πύραυλοι”.

Οι πύραυλοι λειτουργούν χρησιμοποιώντας κάποιες από τις πιο ενεργητικές χημικές ενώσεις που γνωρίζουμε

για να προκαλέσουμε μια ελεγχόμενη έκρηξη.

Έτσι η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική.

Ό,τι παράγεται από την αντίδραση κατευθύνεται προς τα έξω

και ωθεί τον πύραυλο μακριά από την Γη.

Ξοδεύοντας πολλή ενέργεια, αυξάνουμε την βαρυτική δυναμική ενέργεια.

Το οποίο είναι ένας περίπλοκος τρόπος για να πούμε πως ανταποδίδουμε το ενεργειακό μας χρέος στην βαρύτητα.

Αλλά στην πραγματικότητα είναι λίγο πιο ζόρικο.

Όταν καις καύσιμα για να έρθεις σε τροχιά, χάνεις πολλή ενέργεια σε θερμότητα, στην ώθηση και στην ατμοσφαιρική έλξη,

οπότε χρειάζεσαι πολύ περισσότερη.

Όμως δεν μπορείς να συγκεντρώσεις μια τεράστια ποσότητα ραδιενεργών, πολύ εκρηκτικών και επικίνδυνων καυσίμων κοντά στο

φορτίο σου και να την ανατινάξεις.

Χρειάζεσαι μια ελεγχόμενη καύση, η οποία είναι περίπλοκη και κάνει τον πύραυλό σου πολύ βαρύ

…το οποίο σημαίνει πως έχει περισσότερη μάζα.

Όσο μεγαλύτερη μάζα έχει κάτι, τόσο περισσότερη ενέργεια χρειάζεσαι για να το πείσεις να μετακινηθεί,

οπότε χρειάζεσαι περισσότερα καύσιμα για να σηκώσεις τον πύραυλο.

Αλλά, αν χρειάζεσαι περισσότερα καύσιμα, αυτό σημαίνει πως χρειάζεσαι περισσότερους πυραύλους για να κουβαλήσουν αυτά τα καύσιμα.

Όμως, αυτό κάνει τον πύραυλό σου πιο βαρύ, το οποίο απαιτεί περισσότερα καύσιμα, το οποίο απαιτεί περισσότερους πυραύλους για να τα κουβαλήσουν

και ούτω καθεξής.

Στο τέλος, χρειάζεσαι περίπου 100 φορές το βάρος του πυραύλου σου για να τον εκτοξεύσεις.

Ο Ariane 6 για παράδειγμα (Ευρωπαϊκός πύραυλος) θα ζυγίζει 800 τόνους και θα μπορέσει να μεταφέρει

10 τόνους στην γεωστατική τροχιά ή 20 τόνους στην Μεσαία Γήινη Τροχιά.

Αλλά ένας πύραυλος μπορεί μόνο να παράξει ώθηση μέχρι κάποιο σημείο, οπότε υπάρχει συγκεκριμένο βάρος, μετά το οποίο απλά δεν θα μπορέσει

να απογειωθεί.

Εάν προσθέσεις πολύ βάρος, δεν θα εκτοξευθεί. Οπότε δεν μπορείς απλά να χτίζεις μεγαλύτερες και μεγαλύτερες δεξαμενές καυσίμων.

Αυτή είναι η τυραννία της πυραυλικής εξίσωσης και σημαίνει πως οι διαστημικές πτήσεις δεν θα γίνουν ποτέ εύκολες.

Αλλά περίμενε, έχει και χειρότερο.

Το να φτάσεις στο διάστημα, πάλι δεν είναι αρκετά καλό. Είσαι ακόμα μέσα στην φυλακή βαρύτητας στην άκρη του διαστήματος

και θα συντριβείς πίσω στην Γη.

Το να μείνεις στο διάστημα είναι πολύ πιο δύσκολο από το να φτάσεις εκεί.

Για να φτάσει σε μια σταθερή θέση, στην οποία μπορεί να μείνει για λίγο, ένας πύραυλος πρέπει να φτάσει στην Χαμηλή Γήινη Τροχιά.

Για να το κάνεις αυτό, χρειάζεσαι πολλή κινητική ενέργεια, που σημαίνει να πηγαίνεις υπερβολικά γρήγορα.

Σε υψόμετρο 100 χιλιομέτρων, αυτό είναι 8 χλμ/δευτερόλεπτο.

Συνολικά 28.000 χλμ/ώρα το οποίο είναι αρκετό για να ταξιδέψεις γύρω από την Γη σε 90 λεπτά.

Εδώ μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα τρικ.

Αντί να πετάξουμε ευθεία προς τα πάνω, μπορούμε να πάμε πλάγια!

Η Γη είναι μια σφαίρα.

Άρα, αν πηγαίνεις πλάγια αρκετά γρήγορα (ακόμη κι αν πέφτεις προς την Γη) το έδαφος θα καλύπτει

την διαδρομή πίσω σου.

Οπότε, όσο είσαι πάνω από την ατμόσφαιρα (περίπου 100 χιλιόμετρα ύψος) θα μπορείς να μείνεις εκεί σε τροχιά.

Αυτό κάνει και ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (γυρνώντας γύρω από την Γη) ξοδεύοντας ενέργεια πού και πού για να μείνει

αρκετά γρήγορος.

Εάν κοιτάξουμε τις τροχιές σε κλίμακα, βλέπουμε πως η Χαμηλή Γήινη Τροχιά είναι πολύ κοντά στην Γη.

Για να στείλεις, για παράδειγμα Δορυφόρους, σε άλλους πλανήτες, πάλι χρειάζεται ανταπόδοση ενεργειακού χρέους.

Το να μπούμε σε τροχιά είναι το πιο δύσκολο κομμάτι των διαστημικών πτήσεων αυτήν την στιγμή.

Παραδείγματος χάρη: Αν θέλουμε να στείλουμε έναν πύραυλο στον Άρη, η μισή ενέργεια είναι απαραίτητη για να μπούμε σε τροχιά

και η άλλη μισή για τα 55 εκατομμύρια χιλιόμετρα μέχρι τον Άρη.

Επομένως, για να είμαστε όσο πιο παραγωγικοί γίνεται, οι πύραυλοι δεν φτιάχνονται σε ένα τεράστιο κομμάτι.

Αντιθέτως, χρησιμοποιούμε πολυεπίπεδους πυραύλους. Δεν χρειάζεται να κουβαλάμε άδειες δεξαμενές καυσίμων, οπότε οι πύραυλοι τις πετάνε.

Οι πύραυλοι σήμερα, αποβάλλουν τους ενισχυτές και το κύριο μέρος όσο απογειώνονται, με κάθε διαδοχικό επίπεδο να είναι από μόνο του

ολοκληρωμένος πύραυλος, γεμάτος με καύσιμα και την δικιά του μηχανή.

Λοιπόν, για αυτόν τον λόγο το να πηγαίνεις στο διάστημα είναι δύσκολο

Αν νοιώθεις πως όλο αυτό φαίνεται εντελώς περίπλοκο, μην στεναχωριέσαι. Στην κυριολεξία είναι πυραυλική επιστήμη!

Αυτό το βίντεο κατέστη δυνατό με την συνεργασία των Airbus Safran Launchers

και Arianespace

Οι οποίοι ετοιμάζουν τον πύραυλο Ariane 6 για απογείωση στο διάστημα το 2020.

Μπορείς να μάθεις περισσότερα για τον πύραυλο αυτόν εδώ.

Και όπως πάντα, αν σου αρέσει αυτό που κάνουμε, σε παρακαλούμε σκέψου να μάς υποστηρίξεις στο Patreon.com

Μάς βοηθάει πολύ!

Αν αναζητάς περισσότερα πράγματα για το διάστημα: ορίστε μια λίστα αναπαραγωγής για εσένα.