Videó

Tranzkript

Ha úgy nézzük, a földfelszín rabjai vagyunk. A Világegyetem gúnyolódva terül el fölöttünk, azzal a rengeteg hellyel, amiket meglátogathatnánk.

Ha azonban az emberi faj hosszútávon is fenn kíván maradni, meg kell szöknünk ebből a börtönből.

De mi tart itt minket egyáltalán?

Mint kiderült, van az Univerzum felé egy 4,5 milliárd éves adósságunk.

A Világegyetemben bármely két tömeggel rendelkező dolog között vonzóhatás lép fel.

Ezt a jelenséget hívjuk gravitációnak.

Minél közelebb vagy valami nagy darab tömeghez, annál erősebb a vonzóhatás, azaz annál inkább húz

maga felé.

Ez a hatás köt minket a földfelszínhez.

Ezt elképzelhetjük úgy is, hogy rabok vagyunk egy gravitációs börtönben, avagy gravitációs kútban.

Ez persze nem egy tényleges kút, hanem egy kézenfekvő fogalom, ami megkönnyíti a dolog működésének megértését.

Az, hogy egy gravitációs börtönben vagy, azt jelenti, hogy tartozol a gravitációnak, mégpedig energiával.

De hogyan lehetsz adós energiában?

Úgy, hogy a mi univerzumunkban a dolgok maguktól nem változtatják meg a gyorsaságukat, vagy a mozgásuk irányát.

Hogy rávegyük őket erre, energiát kell befektetnünk.

Több milliárd éve a gravitáció egy halomra gyűjtött több billiószor billió

Nap körül keringő porrészecskét, egy bolygót alkotva.

Ez a folyamat energiát használt fel és létrehozta azt a gravitációs kutat, aminek most az alján ülünk.

Minél mélyebb pontján vagy egy gravitációs kútnak, annál több energiával tartozol a gravitációnak.

Ha nem vagy képes elég energiát előteremteni, akkor képtelen vagy elhagyni a kútfeneket, akármit is csinálsz.

Ugyanis az atomok, amik alkotnak, akkoriban ugyanúgy annak a porfelhőnek a részei voltak, amiket az univerzum energiával vett rá, hogy idekerüljenek.

Oké. Hm… vegyük át újra az egészet!

A dolgok az Univerzumban maguktól nem szeretnek mozogni. Erre energia felhasználásával kell rávenni őket.

A gravitáció energiával vette rá a bolygónk alkotórészeit, hogy egy helyre kerüljenek.

Ez a folyamat egy gravitációs börtönt teremtett, csapdába ejtve minket.

Hogy megszökhessünk, vissza kell fizetünk az energiát.

Rendben. De mégis hogy?

Az űrbe jutáshoz az energiaátadás bonyolult folyamatán kell végighaladnunk.

Ehhez építünk egy negatív potenciális energia visszafizető szerkentyűt.

Lehet, hogy már hallottad a jóval unalmasabb nevét: rakéta.

A rakétákat az emberek által ismert legerélyesebb kémiai reakciók hajtják,

lényegében irányítottan robbantva fel egy csomó üzemanyagot.

Ez az üzemanyag kémiai energiáját mozgási energiává alakítja.

A reakció végterméke kitör a rakéta alján,

ezzel eltolva a rakétát a Földtől.

Tehát rengeteg energia ráfordításával megnöveljük a gravitációs potenciális energiánkat –

ami csak egy kacifántos megfogalmazása annak, hogy visszafizetjük az adósságunkat a gravitációnak.

Azonban ez valójában nem ilyen egyszerű.

Amikor üzemanyag elégétésével akarsz pályára állni, rengeteg energia megy veszendőbe és alakul hővé többek közt az égéstermék vagy a légellenállás miatt,

szóval igazából sokkal több kell.

És az nyilván nem működik, hogy rárakod a pályára állítandó valamidet egy nagy halom rendkívül robbanékony, veszélyes hajtóanyag

tetejére és felrobbantod az egészet.

Irányítható égetésre van szükség, ami bonyolult és nehezebb lesz miatta a rakétád

…azaz nagyobb lesz a tömege.

Minél nagyobb valami tömege, annál több energia kell, hogy mozgásra bírjuk,

azaz több üzemanyag kell a kilövéshez.

Viszont ha több üzemanyag kell, akkor nagyobb rakéta kell, hogy elférjen!

Azonban ezzel a rakétád megint nehezebb lesz, azaz még több hajtóanyagra lesz szükség, amihez megint nagyobb rakéta kell,

amihez még több hajtóanyag, és így tovább.

Mire végigérsz ezen az őrületen kiderül, hogy a hasznos teher közel százszorosára lesz szükség a kilövéshez.

Az Ariane 6 (az európai rakéta) például 800 tonnás lesz és előreláthatólag

10 tonnát tud majd geostacionárius transzferpályára, vagy 20 tonnát középmagas Föld körüli pályára állítani.

De egy rakéta tolóereje véges, szóval van egy maximális súly is, amin felül egyszerűen nem tud

elemelkedni.

Ha túl sokat pakolsz rá, nem tud felszállni. Szóval nem építhetsz a végtelenségig nagyobb üzemanyagtartályt.

Ez a rakétaegyenlet zsarnoksága, és emiatt nem lesz soha sétagalopp az űrutazás.

De várj, még ennél is rosszabb.

Az űrig eljutni nem elég – még mindig a gravitációs börtönben vagy az űr szélén és

csak visszaesnél a Földre.

Az űrben maradni sokkal nehezebb, mint eljutni odáig.

Hogy stabil pozícióba kerülj, ahol megmaradhatsz egy darabig, a rakétádnak legalább alacsony Föld körüli pályára kell állnia.

Ehhez rengeteg mozgási energia kell, azaz extrém gyorsan kell haladnod.

Úgy 100 km magasan a szükséges sebesség 8 km/s.

Ez 28 000 km/h, elég gyors ahhoz, hogy 90 perc alatt megkerüld a Földet.

Itt használhatunk egy trükköt.

Ahelyett, hogy egyenesen felfelé mennénk, inkább oldalvást indulunk el.

A Föld gömbölyű,

szóval ha elég gyorsan haladsz oldalvást, annak ellenére, hogy folyamatosan zuhansz, nem fogsz leesni, mert a talaj elgörbül

alólad.

Szóval ha mindezt a légkör felett csinálod, (legalább úgy 100 km magasan), ott is tudsz maradni ezen a pályán.

Pontosan ezt csinálja a Nemzetközi Űrállomás: „körbeesi” a Földet, időnként energiát felhasználva, hogy elég gyorsan

mozogjon.

Ha méretarányosan ábrázoljuk a Föld körüli pályákat, látható, hogy az alacsony Föld körüli pálya nevetségesen közel van a felszínhez.

Ahhoz, hogy mondjuk a helyére tegyünk egy műholdat, vagy elinduljunk más bolygók irányába, még egy kör energiaadósságot kell visszafizetni.

Jelenleg a pályára állás számunkra az űrutazás legnehezebb része.

Például, ha a Marsra akarunk egy rakétát küldeni, a felhasznált energia fele kell csak arra, hogy pályára álljunk,

a másik feléből pedig kijön a 55 millió km-es út a Marsig.

Mindezért, hogy minél hatékonyabbak legyenek, a rakéták nem egy nagy darabból állnak.

Ehelyett többfokozatú rakétákat használunk. Egy kiürült üzemanyagtartályt teljesen felesleges magunkkal vinni, szóval a rakéták megszabadulnak tőle.

A mai rakéták levetik magukról a kis gyorsítórakétákat és a főfokozatot, ahogy egyre magasabbra érnek. Minden egymást követő fokozat

önmagában egy teljes, működőképes rakéta, saját üzemanyaggal és hajtóművel.

Oké. Szóval ezért nehéz az űrbe jutni.

Ne aggódj, ha mindezt nagyon bonyolultnak találod. Hiszen szó szerint rakétatudomány!

Ennek a videónak az elkészítését részben az Airbus Safran Launchers és az Arianespace támogatása

tette lehetővé.

Az utóbbi Ariane 6 rakétája hamarosan kilövésre készen lesz, 2020-ban.

A hivatkozást követve többet megtudhatsz róla.

És mint mindig, ha tetszik, amit csinálunk, támogathatsz minket a Patreon.com-on.

Igazán sokat segít!

Ha még több űrcuccra vágynál, itt egy lejátszási lista.