Video

Transcriptie

We zijn gevangenen op Aarde. Het universum plaagt ons door ons allemaal plekken te laten zien die wij nooit kunnen bezoeken.

Echter, als onze soort een lange termijn toekomst wil hebben, moeten we ontsnappen uit de gevangenis.

Maar wat houdt ons hier eigenlijk?

Het blijkt dat wij het universum een schuld van 4,5 miljard jaar oud schuldig zijn.

Intro

Alles met massa in het universum trekt andere dingen met massa aan.

Dit verschijnsel heet ‘zwaartekracht’.

Hoe dichter je bij een grote hoeveelheid massa komt, hoe sterker de aantrekkingskracht, ofwel hoe meer je erin getrokken wordt.

Dit effect houdt ons gevangen op Aarde.

We kunnen dit beschrijven als gevangenen zijn in een zwaartekrachtsgevangenis of zwaartekrachtsput.

Het is geen letterlijke put, maar een handig concept om te begrijpen hoe dit werkt.

Als je je in een zwaartekrachtsgevangenis bevindt, betekent dat dat jij aan zwaartekracht energie verschuldigd bent.

Maar hoe kan je energie schuldig zijn?

Omdat in ons universum dingen hun snelheid of richting niet willen aanpassen.

Om ze te overtuigen te bewegen, moet je energie uitgeven.

Miljarden jaren geleden zorgde zwaartekracht ervoor dat triljoenen stofdeeltjes die om de zon draaiden

samen kwamen totdat ze een planeet vormden.

Dit proces verbruikte energie en creëerde de zwaartekrachtsput waar wij nu onderdeel van zijn.

Hoe dieper je in de zwaartekrachtsput zit, hoe meer energie je zwaartekracht verschuldigd bent.

Als je geen manier vindt om genoeg energie te hebben, kan je de zwaartekrachtsput niet verlaten, ongeacht wat je doet.

Dit komt doordat jouw atomen ooit deel waren van het stof waaraan het universum energie besteedde.

Oké. Hmm… Laten we het eens samenvatten.

Objecten in het universum houden niet van bewegen. Je moet ze ervan overtuigen met energie.

Zwaartekracht gebruikte energie om de delen van onze planeet aan te moedigen samen te bewegen.

Dit creëerde een zwaartekrachtsgevangenis die ons opsluit.

Om te ontsnappen, moeten we het terugbetalen met energie.

Oké. Hoe doen we dat?

Om in de ruimte te komen, moeten we eerst door een moeilijk proces waarbij we energie uitwisselen.

Hiervoor hebben we een ’negatieve potentiële energie terugbetalingsmachine'.

Ook wel bekend onder de saaie naam ‘raket’.

Raketten werken door het gebruik van sommige van de meest energieke chemische reacties die mensen kennen,

om simpelweg brandstof op een beheersde manier te laten exploderen.

Dit zet chemische energie om in kinetische energie.

De uitlaat van de reactie wordt naar buiten gestuurd,

en duwt de raket weg van de Aarde.

Door veel energie uit te geven laten we onze potentiële zwaartekrachtsenergie toenemen.

Dit is een moeilijke manier om te zeggen dat we de zwaartekracht onze schuld terugbetalen.

Maar het is eigenlijk veel moeilijker dan dat.

Als je brandstof verbrandt om in een baan om de aarde te komen, verlies je veel energie via warmte,

uitlaat en atmosferische weerstand. Je hebt dus eigenlijk veel meer nodig.

Je kan niet zomaar een enorme stapel radioactieve, explosieve en gevaarlijke brandstof naast

het laadvermogen leggen en het laten ontploffen.

Je hebt een gecontroleerde verbranding nodig en dat zorgt ervoor dat de raket erg zwaar is,

wat betekent dat het meer massa heeft.

Hoe meer massa iets heeft, hoe meer energie je nodig hebt om het te overtuigen om te bewegen

dus heb je meer brandstof nodig om de raket op te tillen.

Maar, als je meer brandstof nodig hebt, betekent dat ook dat je meer raket nodig hebt om die brandstof te tillen!

Maar, dit maakt de raket zwaarder waardoor je meer brandstof nodig hebt waardoor

je meer raket nodig hebt om dat te dragen, enzovoorts.

Uiteindelijk heb je bijna 100x het gewicht van het laadvermogen nodig om te lanceren.

Ariane 6 bijvoorbeeld (de Europese raket), zal 800 ton wegen en zou in staat moeten zijn om

10 ton te transporteren in een geostationaire baan om de aarde, of 20 ton in een gemiddelde baan om de aarde.

Maar een raket kan maar een maximale hoeveelheid voortstuwingskracht produceren, dus er is een maximaal gewicht, waarna die

niet meer kan opstijgen.

Als je teveel gewicht toevoegt, stijgt de raket niet opt. Dus je kan niet zomaar grotere en grotere brandstoftanks maken.

Dit is de tirannie van de raket-vergelijking en dit betekent dat ruimtereizen nooit makkelijk zal worden.

Maar wacht eens, het wordt nog erger.

In de ruimte komen is niet genoeg: je bevindt je nog steeds in de zwaartekrachtsgevangenis

aan de grens van de ruimte en je zal neerstorten terug op aarde

In de ruimte blijven is veel moeilijker dan er komen.

Om in een stabiele positie te komen, waar het even kan blijven, moet de raket in een lage baan om de aarde zien te raken.

Om dit te doen, heb je veel kinetische energie nodig, wat betekent dat je erg snel moet gaan:

op een hoogte van 100km ga je 8 km/s.

28.000 km/h is snel genoeg om rond de aarde te reizen binnen 90 minuten.

We kunnen een trucje gebruiken.

In plaats van recht omhoog te vliegen, kunnen we zijwaarts vliegen.

De Aarde is een bol.

Dus, als je snel genoeg zijwaarts gaat (ook al val je richting de aarde)

zal de grond onder je wegbuigen.

Dus, zolang je boven de atmosfeer bent (ongeveer 100 km omhoog), zal je in staat zijn om daar in een baan de blijven.

Dit is wat het ISS doet: om de Aarde vallen, af en toe genoeg energie uitgeven

om snel genoeg te blijven.

Als we kijken naar banen om de aarde op schaal, zien we dat de meest dichtsbijzijnde baan om de Aarde lachwekkend dichtbij is.

Om bijvoorbeeld satellieten op reis te sturen naar andere planeten is er nog een ronde van het terugbetalen van energie nodig.

Op dit moment is het in een baan om de Aarde komen het moeilijkste aan ruimtereizen.

Bijvoorbeeld: als we een raket naar Mars willen sturen, is alleen al de helft van de energie nodig om in een baan om

de Aarde te komen, en de andere helft voor de 55 miljoen km naar Mars.

Dankzij dit probleem worden, om zo effectief mogelijk te zijn, raketten niet als één groot deel gebouwd.

In plaats daarvan gebruiken we raketten in meerdere stapjes. We hebben niets aan een lege brandstoftank, dus laten raketten die achter.

Vandaag de dag laten raketten hun hulpraketten en hoofdraketten achter als ze opstijgen. Elke volgende fase

is een eigen raket, volledig met eigen motor en brandstof.

Oké. Dus hierdoor is het moeilijk om in de ruimte te komen.

Als je denkt dat dit allemaal erg moeilijk is, maak je geen zorgen. Het is letterlijk raketwetenschap!

Deze video is mede mogelijk gemaakt door een sponsor van Airbus Safran Launchers

en Arianespace.

Zij zijn bezig hun nieuwe Ariane 6 raket de ruimte in te lanceren in 2020.

Je kan hier meer leren over de raket.

En net zoals altijd, als je leuk vindt wat wij doen, overweeg ons dan te steunen op Patreon.com.

Het helpt ons echt heel veel!

Als je nu nog behoefte hebt aan meer ruimtegedoe: hier hebben we een playlist voor je.