Video

Transkriptsioon

Me oleme vangid Maal. Universum narritab meid, näidates kõiki neid paiku, mida me iial külastada ei saa.

Kuid kui meie liik soovib endale kauakestvat tulevikku, siis peame oma vanglast põgenema.

Aga mis meid siin siis üldse kinni hoiab?

Tuleb välja, et meil on universumi ees juba 4,5 miljardit aastat vana võlg.

Tunnusmuusika

Kõik, millel universumis on mass, tõmbab ligi kõiki teisi asju, millel on mass.

Seda nähtust nimetatakse gravitatsiooniks.

Mida lähemal oled suure massiga kamakale, seda tugevam on külgetõmme ja seda tugevamini sind lähemale tõmmatakse.

aastal.

See efekt hoiab meid Maal kinni.

Võime seda ette kujutada nagu oleksime vangid gravitatsioonivanglas või gravitatsioonikaevus.

See pole sõnasõnalt kaev, pigem käepärane kontseptsioon mõistmaks, kuidas see toimib.

Olla gravitatsioonivang tähendab, et sa võlgned gravitatsioonienergiat.

Kuid kuidas saad sa energiat võlgu olla?

Kuna meie universumis asjad ei taha muuta oma kiirust või liikumissuunda.

Et veenda neid liikuma, pead kulutama energiat.

Miljardeid aastaid tagasi triljonite triljonite meie Päikese orbiidil olevate tolmuosakeste külgetõmme

kogus nad kokku, kuni nad moodustasid planeedi.

See protsess kulutas energiat ja tekitas selle gravitatsioonikaevu, mille osaks mee nüüd oleme.

Mida sügavamal sa selles gravitatsioonikaevus oled, seda rohkem energiat oled sa gravitatsioonile võlgu.

Kui sa ei leia võimalust saada piisavalt energiat, siis ei suuda sa lahkuda, ükskõik mida sa teed.

Sest sinu aatomid olid kunagi osa sellest tolmust, millele universum kulutas energiat, et seda praegusesse asukohta saada.

Hüva. Hmm… Võtame selle kõik veel kord kokku (aitäh!):

Objektid selles universumis ei armasta liikuda. Sa pead neid selleks energia abil veenma.

Gravitatsioon kulutas energiat, et meie planeedi osakesed koguneksid kokku.

See tekitas gravitatsioonivangla, mis meid vangis hoiab.

Põgenemiseks peame me gravitatsioonile energiaga tasuma.

Hüva. Kuidas me seda teeme (mina ei tea!).

Kosmosesse pääsemiseks peame läbima keeruka energiavahetusprotsessi.

Selleks eesmärgiks ehitame negatiivse potentsiaalse energiaga tasumise masina.

Mis on tuntud oma palju igavama nimetusega - rakett.

Raketid toimivad ühtede kõige energeetilisemate inimestele tuntud keemiliste reaktsioonide abil,

peamiselt pannes kütust juhitaval viisil plahvatama.

See muundab keemilise energia kineetiliseks.

Reaktsiooni heitgaasid suunatakse välja

ja need tõukavad raketi Maast eemale.

Kulutades suure hulga energiat, suurendame oma gravitatsioonilist potentsiaalset energiat (hüva!).

Mis on keeruline viis öelda, et me maksame tagasi oma energiavõlga gravitatsioonile (ohoo!).

Kuid asi on tegelikult veel palju keerukam (miks?).

Kui sa põletad kütust orbiidile saamiseks, kaotad sa palju energiat kuumuseks, väljalaskegaaside liigutamiseks ja atmosfääri hõõrdejõu ületamiseks,

seega vajad sa palju rohkem.

Ja ei saa lihtsalt kuhjata tohutut kogust radioaktiivset, kergesti plahvatavat, ohtlikku kütust

oma lasti juurde ja lihtsalt lõhata see.

Sa vajad juhitavavat põlemist, mis on keeruline ja teeb sinu raketi väga raskeks

… mis tähendab, et sellel on rohkem massi.

Mida suurem on mass, seda rohkem energiat on vaja, et veenda seda liikuma,

seega vajad rohkem kütust oma raketi lennutamiseks.

Kuid kui sul on vaja rohkem kütust, siis vajad sa suuremat raketti, et seda kütust kanda!

Kuid see teeb su raketi raskemaks, mistõttu vajad rohkem kütust, mis vajab taas suuremat raketti, et seda

lisakütust kanda, jne.

Ja selle hulluse lõpuks vajad sa peaaegu 100x rohkem kütust kui on sinu kasulik last.

Ariane 6 (Euroopa rakett), näiteks, hakkab kaaluma 800 tonni ja peaks olema suuteline

viima geostatsionaarsele orbiidile 10 tonni või keskmisele Maa orbiidile 20 tonni.

Aga rakett suudab anda vaid kindla koguse tõukejõudu, seega leidub maksimumkaal, millest suurema korral see

lihtsalt ei tõuse õhku.

Kui lisad liigselt raskust, siis see ei tõuse õhku. Seega ei saa teha üha suuremaid ja suuremaid kütusepaake.

See on raketivalemite türannia ja see tähendab, et kosmoselend ei muutu iial hõlpsaks.

Kuid oota, asi läheb veel hullemaks.

Kosmoseni jõudmine ei ole veel piisav, kosmose äärel sa oled endiselt gravitatsioonivanglas

ja kukud tagasi Maale.

Kosmoses püsimine on palju raskem, kui sinna saamine.

Et saada stabiilsele kõrgusele, kus mõnda aega püsida, peab rakett jõudma madalale Maa orbiidile.

Selleks vajad sa palju kineetilist energiat, mis tähendab äärmiselt kiiresti liikumist

kõrgusel umbes 100 km, kiirusega 8 km/s.

28 000 km/h on piisav, et reisida ümber Maa 90 minutiga.

Siin saame me kasutada üht trikki.

Selle asemel, et lennata otse üles, võime liikuda külgsuunas!

Maakera on ümmargune (kõik teavad seda!).

Seega, kui sa liigud külgsuunas piisavalt kiiresti (kuigi sa langed Maa suunas), siis maapind teeb

seda sama sinu all (hästi!)

Seega, seni, kuni oled atmosfäärist kõrgemal (kõrgemal kui u. 100 km), suudad sa orbiidil püsida.

Rahvusvaheline kosmosejaam teeb seda (kukub ümber Maa, kulutades aeg-ajalt energiat), et hoida

piisavat kiirust.

Kui me vaatame orbiite mõõtkavas, siis näeme, et madal Maa orbiit on naeruväärselt lähedal Maale.

Et saata näiteks satelliite teiste planeetide juurde, on vaja veel üht energiavõla tasumist.

Orbiidile saamine on praegu meile kõige raksem osa kosmoselendude juures.

Näiteks: kui me tahame saata raketi Marsile, siis pool energiat on vaja ainuüksi orbiidile jõudmiseks

ja ülejäänud pool 55 miljoni km lennuks Marsini.

Seepärast, et olla võimalikult efektiivne, ei ehitata rakette ühe hiiglasliku tükina.

Selle asemel kasutame astmelisi rakette. Meil pole vaja vedada tühja kütusepaaki, seega rakett hülgab selle.

Nüüdsed raketid hülgavad oma kiirendid ja põhiastme kõrgusse tõustes, ja iga järgmine aste on

iseseisev rakett, varustatud oma enda mootori ja kütusega.

Hüva. Niisiis see on põhjus, miks kosmosesse jõuda on raske.

Kui sulle tundus, et see kõik oli väga keeruline, siis ära muretse. See ongi ju raketiteadus!

See video sai võimalikuks osaliselt tänu toetusele firmadelt Airbus Safran Launchers

ja Arianespace,

kes saavad oma uue Ariane 6 raketi kosmosesse stardiks valmis 2020. aastal.

Sa võid rakettidest rohkem teada saada siin.

Ja, nagu alati, kui sulle meeldib, mida me teeme, siis kaalu, palun, meie toetamist Patreon.com keskkonnas.

See aitab meid väga!

Kui sa nüüd ihkad veel kosmosekraami, siis siin on sulle nende nimekiri.