Video

Transkrypcja

Jesteśmy więźniami Ziemi.

Wszechświat mówi nam to pokazując wszystkie miejsca, których nigdy nie będziemy mogli odwiedzić.

Jednakże jeśli nasz gatunek chce mieć daleką przyszłość musimy uciec z naszego “więzienia”.

Ale co nas tu trzyma?

Okazuje się, że jesteśmy winni dług, który ma 4,5 miliarda lat.

Tłumaczenie: Arkadiusz Grabowski

Więzienie zrobione z energii.

Wszystko co posiada masę we Wszechświecie przyciąga wszystkie inne rzeczy, które również mają masę.

Nazywamy ten fenomen Grawitacją.

Im bliżej jesteś dużej ilości masy tym silniej jesteś do niej przyciągany .

Ten efekt więzi nas na Ziemi.

Możemy sobie to wyobrazić będąc więźniami w grawitacyjnym więzieniu albo grawitacyjnej “studni”.

Nie jest to dosłowna studnia ale prosty sposób na to jak to zrozumieć.

Bycie w grawitacyjnym więźniu oznacza, że jesteś winny grawitacji energię.

Ale jak można być winnym energię?

Ponieważ w naszym Wszechświecie przedmioty nie chcą zmieniać ich prędkości ani położenia.

By je do tego namówić musisz zużyć energię.

Miliardy lat temu przyciąganie grawitacyjne biliona bilionów cząsteczek pyłu okrążających nasze Słońce.

Przyciągnęło je do siebie aż utworzyły planetę.

Ten proces zużył energię i stworzył grawitacyjną studnię, której jesteśmy częścią.

Im głębiej jesteś wewnątrz studni grawitacyjnej tym więcej energii jesteś winny grawitacji.

Jeśli nie znajdziesz sposobu na znalezienie odpowiedniej ilości energii nie będziesz mógł jej opuścić nie ważne co zrobisz.

Ponieważ atomy twojego ciała były kiedyś częścią pyłu, na którś Wszechświat zużył energię byś mógł się tutaj dostać.

No dobra, podsumujmy to wszystko jeszcze raz.

Obiekty we Wszechświecie nie lubią się ruszać więc musisz je do tego przekonać przy użyciu energii.

Grawitacja używa energii po to by przekonać cząstki tworzące naszą planetę do poruszania się razem.

To stworzyło więzienie grawitacyjne, które nas uwięziło.

By je opuścić musimy odpłacić mu energią.

Ok, ale jak to mamy zrobić?

Ucieczka z grawitacyjnego więzienia.

By dostać się w kosmos musimy przejść przez skomplikowany proces polegający na wymianie energii.

Dla tego celu wybudowaliśmy “Maszyny do zwracania ujemnej energii potencjalnej”.

Znanych również z ich nudnej nazwy: rakiet.

Rakiety działają na zasadzie użycia jednych z najbardziej energetycznych związków chemicznych znanych ludzkości.

Po to by po prostu eksplodować paliwo w kontrolowany sposób.

To przeistacza energię chemiczną w energię kinetyczną.

Gazy powstałe z reakcji są kierowane na zewnątrz i odpychają rakietę od Ziemi.

Poprzez wydanie dużej ilości energii zwiększamy naszą energię potencjalną grawitacji.

Co jest skomplikowanym sposobem na powiedzeniem, że spłacamy nasz energetyczny dług wobec grawitacji.

Ale w rzeczywistości jest to jeszcze bardziej skomplikowane.

Kiedy spalasz paliwo by dostać się na orbitę tracisz mnóstwo energii w postaci ciepła, wydechu oraz tarcia atmosfery.

Więc tak naprawdę potrzebujesz znacznie więcej energii.

Nie możesz po prostu zrobić stosu w wybuchowego i niebezpiecznego paliwa blisko twojego ładunku.

I go zdetonować.

Potrzebujesz kontrolowanego spalania.

Które jest skomplikowane i powoduje, że twoja rakieta jest bardzo ciężka.

Co oznacza, że ma większą masę.

Im większą masę ma obiekt tym więcej energii potrzebujesz by przekonać go do ruchu.

Więc potrzebujesz więcej paliwa by unieść twoją rakietę.

Ale jeśli potrzebujesz więcej paliwa to rakieta musi być większa.

Ale to powoduje, że rakieta jest cięższa i potrzeba więcej paliwa co powoduje większy rozmiar rakiety.

By przenieść to dodatkowe paliwo i tak dalej.

Na końcu tego szaleństwa potrzebujesz w przybliżeniu 100 razy większa masę od ładunku by wystartować.

Ariane 6 na przykład, która jest europejską rakietą będzie ważyła 800 ton i będzie mogła wynieść 10 ton na geostacjonarną orbitę.

Albo 20 ton na średnią okołoziemską orbitę.

Ale rakieta może wytworzyć tylko tyle ciągu , że jest maksymalny ciężar po przekroczeniu którego nie wystartuje.

Jeśli dodasz za dużo ciężaru rakieta nie wystartuje.

Więc nie możesz po prostu budować coraz większych zbiorników na paliwo.

To jest problematyką równania rakietowego.

I oznacza, że loty w kosmos nigdy nie będą proste.

Ale czekaj, jest jeszcze gorzej.

Dostanie się w kosmos jeszcze nie jest wystarczające.

Wciąż jesteś w grawitacyjnym więzieniu na granicy atmosfery i próżni i z powrotem spadniesz na Ziemię.

Zostanie w przestrzeni kosmicznej jest znacznie trudniejsze niż dostanie się do niej.

By dostać się na stabilną pozycję gdzie można zostać na dłużej rakieta musi dostać się na niską orbitę okołoziemską.

By to zrobić potrzebujesz bardzo dużo energii kinetycznej.

Co oznacza osiągnięcie ekstremalnych prędkości.

Na wysokości około 100 km oznacza to 8 km/s czyli 28000 km/h.

Wystarczająco szybko by okrążyć Ziemię w 90 minut.

Tutaj możemy posłużyć się sztuczką.

Zamiast lecieć prosto do góry możemy polecieć na bok.

Ziemia jest sferą.

Więc jeśli lecisz bokiem wystarczająco szybko.

Nawet jeśli spadasz w kierunku Ziemi to krzywizna planety spowoduje, że będziesz oddalał się od powierzchni.

Więc tak długo jak jesteś ponad atmosferą, jakieś 100 km będziesz mógł tam zostać na orbicie.

To jest to co robi ISS. Spada dookoła Ziemi zużywając energię od czasu do czasu by zachować prędkość.

Jeśli spojrzymy na orbity w skali.

Widzimy, że najbliższa orbita jest śmiesznie blisko Ziemi.

By dla przykładu umieścić satelitę albo polecieć w kierunku innych planet.

Wymaga kolejnej rundy spłacania długu energetycznego.

Dostanie się na orbitę jest obecnie dla nas najtrudniejszym elementem podróży w kosmos.

Dla przykładu jeśli chcemy wysłać rakietę na Marsa.

Połowa energii jest potrzebna na dostanie się na orbitę.

A druga połowa na pokonanie 55 milionów kilometrów do Marsa.

Dlatego też by być najbardziej efektywnym rakiety nie są budowane z jednego dużego elementu.

Zamiast tego wielostopniowych rakiet.

Ne musisz transportować pustego zbiornika po paliwie.

Więc rakieta go odrzuca.

Dzisiejsze rakiety odrzucają ich pomocnicze rakiety oraz główne stopnie w miarę ich wznoszenia.

Z każdym wyższym stopniem będącym osobną rakietą z własnym silnikiem i paliwem.

Ok, więc to dlatego tak trudno dostać się w przestrzeń kosmiczną.

Jeśli czujesz, że to wszystko wydaje się bardzo skomplikowane.

Nie martw się.

To jest dosłownie inżynieria rakietowa.

Ten film był możliwy po części dzięki sponsoringu Airbus Safran Launchers i Ariane Space.

Którzy przygotowują się do wysłania ich nowej rakiety Ariane 6 w 2020 roku.

Możesz dowiedzieć się więcej o tej rakiecie tutaj. (Link do strony w opisie filmu).

I jak zawsze jeżeli lubisz to co robimy pomyśl o wsparciu Nas na Patreon.com , to naprawdę bardzo pomaga.

Jeżeli jest zainteresowany kosmosem tutaj jest więcej rzeczy, które Cię mogą zainteresować.