Видео

Транскрипт

Мы заключены на Земле. Вселенная дразнит нас, показывая места, которые мы никогда не посетим.

Однако, если наш вид хочет существовать долго, мы должны бежать из нашей тюрьмы.

Но что нас держит здесь в первую очередь?

Оказывается, у нас перед вселенной долг в 4,5 миллиарда лет.

Вступление

Во вселенной все, что с массой , притягивает все другие вещи с массой.

Мы называем это явление “гравитация”.

Чем ближе Вы к большой массе, тем сильнее притяжение.

Этот эффект держит нас на Земле.

Мы можем представить себе это как заключение в гравитационной тюрьме или гравитационном колодце.

Это не буквально колодец, это удобная концепция, чтобы понять, как это работает.

Нахождение в гравитационной тюрьме означает, что вы должны энергию гравитации.

Но почему вы должны энергию?

Это потому что в нашей вселенной, вещи не хотят менять свою скорость или направление.

Для того, чтобы заставить их двигаться, вы должны расходовать энергию.

Миллиарды лет назад, гравитационное притяжение триллионы триллионов частиц пыли

вращались вокруг нашего Солнца, пока они не сформировали планету.

Этот процесс тратил энергию и создавал гравитационный колодец, частью которого мы теперь являемся.

Чем глубже вы находитесь внутри гравитационного колодца, тем больше энергии вы должны гравитации.

Если у Вас нет способа, чтобы получить достаточное количество энергии, то Вы не сможете сбежать, несмотря на то, что вы делаете.

Потому что ваши атомы когда-то были частью пыли, на которую Вселенная затратила энергию, чтобы собраться в этом месте.

ОК. Хм … Давайте объединим все это ещё раз.

Объектам во Вселенной не нравится двигаться. Вы должны убедить их в этом энергией.

Гравитация использует энергию, чтобы убедить частицы нашей планеты двигаться вместе.

Это создает гравитационную тюрьму, в результате запирая нас.

Для того, чтобы сбежать, нам нужно расплатиться энергией.

Ладно. Как мы это сделаем? (Я не знаю).

Чтобы попасть в космос, нам нужно пройти через сложный процесс обмена энергией.

Для этой цели мы строим машину погашения долгов с отрицательной потенциальной энергий.

Известную под более скучным названием “ракета”

Ракеты работают, используя самые энергичные химические реакции известные людям

Но в основном воспламеняя топливо в определенном направлении.

Это преобразует химическую энергию в кинетическую энергию.

Выхлоп реакции направлен ​​наружу,

что толкает ракету от Земли.

Расходуя много энергии, мы увеличиваем нашу гравитационную потенциальную энергию.

Какой же это сложный способ сказать, что мы платим обратно наш энергетический долг гравитации.

Но это на самом деле гораздо сложнее чем это.

Когда Вы сжигаете топливо, чтобы попасть в орбиту, вы теряете много энергии на тепло, выхлопные газы и сопротивление атмосферы,

так что Вам на самом деле нужно гораздо больше.

И Вы не можете просто взять кучу радиоактивного, очень опасного, взрывчатого вещества, близкого к вашей гполезной нагрузке

и взорвать его.

Вам необходимо контролируемое горение, которое очень сложное и которое делает ваши ракеты очень тяжелым

… что означает большую массу.

Чем больше масса чего-то, тем больше энергии требуется чтобы заставить это двигаться,

так что вам нужно больше топлива, чтобы поднять вашу ракету.

Но, если вам нужно больше топлива, это означает, что Вам нужна ракета еще больше, чтобы нести это топливо!

Но это делает Вашу ракету тяжелее, таким образом, требуется больше топлива, которое требует большую ракету, чтобы нести что?

Новое топливо, ну так далее.

В конце этого безумия, Вам нужна ракета, где-то в 100 раз больше, чем вес вашей полезной нагрузки

Ariane 6, например (европейская ракета) будет весить 800 тонн для

транспортировки 10 тонн на геостационарную переходную орбиту или 20 тонн, в среднюю земную орбиту.

Но тяга ракеты ограничена, так что при максимальном весе,

она не сможет оторваться (от Земли).

Если добавить слишком много веса, она не взлетит. Таким образом, вы не можете увеличивать топливные баки

Это тирания уравнения ракеты, и это означает, что космический полет никогда не станет простым.

Но подождите, станет хуже.

Подняться в космос еще не достаточно, Вы все еще не выбрались из гравитационного колодца,

и вы упадете обратно на Землю.

Оставаться в космосе намного сложнее, чем попасть туда.

Чтобы попасть в устойчивое положение, где Вы можете остаться на некоторое время, ракета должна достичь низкой околоземной орбиты.

Для этого вам нужно много кинетической энергии, что означает достижения большой скорости

на высоте около 100 км, это 8 км / с

28 000 км / ч достаточно, чтобы обогнуть Землю за 90 минут.

Здесь мы можем использовать трюк.

Вместо того, чтобы лететь вверх, мы можем лететь в сторону!

Земля представляет собой шар (все знают это).

Так что, если вы двигаетесь в сторону, достаточно быстро (даже если вы падаете)

Земля будет двигаться под вами.

Таким образом, до тех пор, пока вы над атмосферой (около 100 км вверх), вы будете иметь возможность остаться там, на орбите.

Это то, что делает МКС (падает вокруг Земли, расходуя энергию, время от вермени), чтобы оставаться

достаточно быстрой(станция).

Если мы посмотрим на орбиты в масштабе, мы увидим, что относительно Земли, орбита смехотворно близка к Земле.

Для достижения других планет, например спутниками, требуется еще один раунд погашения долга энергии.

Достижение орбиты наиболее трудная часть космического путешествия для нас прямо сейчас.

Например: если мы хотим отправить ракету на Марс, половина энергии необходима только для того, чтобы достичь орбиты

а другая половина, 55 миллионов километров до Марса.

Поэтому, чтобы быть эффективнее, насколько это возможно, ракеты не строятся одним гигантским куском.

Вместо этого мы используем многоступенчатые ракеты. Нам не нужно носить с собой пустой топливный бак, так что ракеты отстреливают их.

Ракеты сегодня сбрасывают ускорители и основные ступени, так они поднимаются с каждой последующей стадией,

содержащих в себе ракету, с собственным двигателем и топливом.

ОК. Вот почему добраться до космоса трудно.

Если вы думаете, что все это действительно сложно, то не беспокойтесь. Это буквально наука о ракетостроение!

Это видео было создано частично за счет спонсорской поддержки со стороны Airbus Safran Launchers

и Arianespace.

Новая ракета Ariane 6 будет готова к запуску в космос в 2020 году.

Вы можете узнать больше о ракете здесь.

И как всегда, если вам нравится, что мы делаем, пожалуйста поддержите нас на Patreon.com.

Это действительно помогает нам!

Если вы жаждете больше: вот список видео для Вас.